岩石水驱效率的确定方法及装置与流程

本发明涉及油气田开发技术领域，特别涉及一种岩石水驱效率的确定方法及装置。

背景技术：

准确可靠的岩心实验结果能为油气田开发方案的编制、开发政策的调整等提供数据基础。常规的岩心驱油实验受实验条件(例如，温度、压力)、岩心性质(例如，低渗、非均质)、人为因素(例如，计量、计算)等影响较大，完成实验的时间较长、成本也较高，可以考虑其他替代技术或方法。

孔隙介质中渗流过程的计算机模拟技术已成为继物理模拟之后又一进行物理化学渗流研究的重要手段。孔隙网络模型在充分获取岩心孔隙结构特征的基础上，以定量预测储层岩石的渗流特性为出发点，已经在物理化学渗流研究的许多方面取得了重要的进展，而且在许多传统方法几乎束手无策的难题研究中开始显示出其特有的魅力。现在已经可以成功的通过图象分析的结果计算出较为准确的孔隙度和渗透率来，但是，对于水驱效率等动态驱替过程的预测始终是一道难题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种岩石水驱效率的确定方法，以解决现有技术中无法预测水驱效率的技术问题。该方法包括：基于对待检测岩心样品的扫描图像，计算每个像素点的孔隙度值，计算每个孔隙度值的分布频率；计算所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，其中，主流喉道是所述待检测岩心样品中尺寸大小和连通性符合驱油要求的喉道；根据所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，确定所述待检测岩心样品的孔隙分布频率，所述孔隙分布频率是所有半径大于所述平均主流喉道半径值的主流喉道连接的孔隙在所述待检测岩心样品中的分布频率；将分布频率与所述孔隙分布频率匹配的孔隙度值确定为孔隙度阈值；根据大于所述孔隙度阈值的孔隙度值计算所述待检测岩心样品的水驱效率。

在一个实施例中，基于对待检测岩心样品的扫描图像，计算每个像素点的孔隙度值，包括：采用医疗CT对烘干状态下的待检测岩心样品进行扫描，获得每个像素点的第一CT值；采用医疗CT对完全浸泡饱和水状态下的待检测岩心样品进行扫描，获得每个像素点的第二CT值；根据每个像素点的第一CT值和第二CT值，计算每个像素点的孔隙度值。

在一个实施例中，通过以下公式根据每个像素点的第一CT值和第二CT值，计算每个像素点的孔隙度值：其中，Φ是一个像素点的孔隙度值；CTdry是烘干状态下一个像素点的第一CT值；CTwet是浸泡饱和水状态下一个像素点的第二CT值；CTwater是饱和水的CT值；CTair是空气的CT值。

在一个实施例中，计算所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，包括：对所述待检测岩心样品进行恒速压汞分析，根据压汞曲线计算所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值。

在一个实施例中，根据所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，确定所述待检测岩心样品的孔隙分布频率，包括：采用微米CT对待检测岩心样品进行扫描，获得待检测岩心样品的三维孔喉分布图像；在三维孔喉分布图像中，根据所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，确定所述待检测岩心样品的孔隙分布频率。

在一个实施例中，通过以下公式根据大于所述孔隙度阈值的孔隙度值计算所述待检测岩心样品的水驱效率，包括：其中，Ewt是水驱效率；Vv是一个像素点的体积；Φmax是所有孔隙度值中最大的孔隙度值；Φt是孔隙度阈值，DΦ是所述待检测岩心样品的孔隙分布频率；Φ是一个像素点的孔隙度值。

本发明实施例还提供了一种岩石水驱效率的确定装置，以解决现有技术中无法预测水驱效率的技术问题。该装置包括：孔隙度值计算模块，用于基于对待检测岩心样品的扫描图像，计算每个像素点的孔隙度值，计算每个孔隙度值的分布频率；半径值计算模块，用于计算所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，其中，主流喉道是所述待检测岩心样品中尺寸大小和连通性符合驱油要求的喉道；孔隙分布频率确定模块，用于根据所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，确定所述待检测岩心样品的孔隙分布频率，所述孔隙分布频率是所有半径大于所述平均主流喉道半径值的主流喉道连接的孔隙在所述待检测岩心样品中的分布频率；孔隙度阈值确定模块，用于将分布频率与所述孔隙分布频率匹配的孔隙度值确定为孔隙度阈值；水驱效率计算模块，用于根据大于所述孔隙度阈值的孔隙度值计算所述待检测岩心样品的水驱效率。

在一个实施例中，还包括：医疗CT设备，用于对烘干状态下的待检测岩心样品进行扫描，获得每个像素点的第一CT值；对完全浸泡饱和水状态下的待检测岩心样品进行扫描，获得每个像素点的第二CT值；所述孔隙度值计算模块，具体用于根据每个像素点的第一CT值和第二CT值，计算每个像素点的孔隙度值。

在一个实施例中，所述孔隙度值计算模块，通过以下公式根据每个像素点的第一CT值和第二CT值，计算每个像素点的孔隙度值：其中，Φ是一个像素点的孔隙度值；CTdry是烘干状态下一个像素点的第一CT值；CTwet是浸泡饱和水状态下一个像素点的第二CT值；CTwater是饱和水的CT值；CTair是空气的CT值。

在一个实施例中，所述半径值计算模块，具体用于根据对所述待检测岩心样品进行恒速压汞分析的压汞曲线，计算所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值。

在一个实施例中，还包括：微米CT设备，对待检测岩心样品进行扫描，获得待检测岩心样品的三维孔喉分布图像；所述孔隙分布频率确定模块，具体用于在三维孔喉分布图像中，根据所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，确定所述待检测岩心样品的孔隙分布频率。

在一个实施例中，水驱效率计算模块，具体用于通过以下公式根据大于所述孔隙度阈值的孔隙度值计算所述待检测岩心样品的水驱效率，包括：其中，Ewt是水驱效率；Vv是一个像素点的体积；Φmax是最大的孔隙度值；Φt是孔隙度阈值，DΦ是所述待检测岩心样品的孔隙分布频率；Φ是一个像素点的孔隙度值。

在本发明实施例中，通过对待检测岩心样品进行扫描，基于扫描图像可以计算每个像素点的孔隙度值，计算每个孔隙度值的分布频率；在计算待检测岩心样品的平均主流喉道半径值之后，可以确定出待检测岩心样品的孔隙分布频率，进而可以通过匹配孔隙分布频率和孔隙度值的分布频率的方式，确定出孔隙度阈值，最后，根据大于孔隙度阈值的孔隙度值即可以计算待检测岩心样品的水驱效。由于孔隙分布频率是基于半径大于平均主流喉道半径值的主流喉道连接的孔隙计算出来的，使得确定的孔隙度阈值能够保证孔隙度值大于该阈值的孔隙基本是与主流喉道连接的，基于该孔隙度阈值可以快速、准确地计算待检测岩心样品的水驱效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种岩石水驱效率的确定方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种医疗CT扫描获取的孔隙度值分布频率示意图；

图3是本发明实施例提供的一种恒速压汞曲线示意图；

图4是本发明实施例提供的一种微米CT扫描获取的孔隙半径分布频率示意图；

图5是本发明实施例提供的一种岩石水驱效率的确定装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

发明人发现岩石水驱油的机理在于通过补充能量，增加孔隙压力，将孔隙内的油驱到喉道中流出。岩石中喉道数量很多，喉道半径大小不一，但主要是通过半径尺寸大、连通性好的喉道驱油，即通过主流喉道驱油，该主流喉道是指尺寸大小和连通性符合驱油要求的喉道，为了能够准确地预测出水驱效率，发明人提出一种岩石水驱效率的确定方法，该岩石水驱效率的确定方法根据平均主流喉道半径值确定待检测岩心样品的孔隙分布频率，孔隙分布频率结合孔隙度值的分布频率确定用于计算水驱效率的孔隙度阈值，进而根据大于孔隙度阈值的孔隙度值计算待检测岩心样品的水驱效率。

在本发明实施例中，提供了一种岩石水驱效率的确定方法，如图1所示，该方法包括：

步骤101：基于对待检测岩心样品的扫描图像，计算每个像素点的孔隙度值，计算每个孔隙度值的分布频率；

步骤102：计算所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，其中，主流喉道是所述待检测岩心样品中尺寸大小和连通性符合驱油要求的喉道；

步骤103：根据所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，确定所述待检测岩心样品的孔隙分布频率，所述孔隙分布频率是所有半径大于所述平均主流喉道半径值的主流喉道连接的孔隙在所述待检测岩心样品中的分布频率；

步骤104：将分布频率与所述孔隙分布频率匹配的孔隙度值确定为孔隙度阈值；

步骤105：根据大于所述孔隙度阈值的孔隙度值计算所述待检测岩心样品的水驱效率。

由图1所示的流程可知，在本发明实施例中，通过对待检测岩心样品进行扫描，基于扫描图像可以计算每个像素点的孔隙度值，计算每个孔隙度值的分布频率；在计算待检测岩心样品的平均主流喉道半径值之后，可以确定出待检测岩心样品的孔隙分布频率，进而可以通过匹配孔隙分布频率和孔隙度值的分布频率的方式，确定出孔隙度阈值，最后，根据大于孔隙度阈值的孔隙度值即可以计算待检测岩心样品的水驱效。由于孔隙分布频率是基于半径大于平均主流喉道半径值的主流喉道连接的孔隙计算出来的，使得确定的孔隙度阈值能够保证孔隙度值大于该阈值的孔隙基本是与主流喉道连接的，基于该孔隙度阈值可以快速、准确地计算待检测岩心样品的水驱效率。

具体实施时，为了实现计算每个像素点的孔隙度值，在本实施例中，基于对待检测岩心样品的扫描图像，计算每个像素点的孔隙度值，包括：采用医疗CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)对烘干状态下的待检测岩心样品进行扫描，获得每个像素点的第一CT值；采用医疗CT对完全浸泡饱和水状态下的待检测岩心样品进行扫描，获得每个像素点的第二CT值；根据每个像素点的第一CT值和第二CT值，计算每个像素点的孔隙度值。

具体的，步骤1、待检测岩心样品烘干后，用医疗CT进行扫描，记录扫描电压、扫描位置和扫描条件，获得待检测岩心样品每个像素点的第一CT值CTdry；

步骤2、将待检测岩心样品抽空，完全浸泡100％饱和水后，在与步骤1相同的扫描电压、扫描条件和扫描位置下，对完全浸泡饱和水状态下的待检测岩心样品用医疗CT进行扫描，获得完全饱和水的岩心每个像素点的第二CT值CTwet；

步骤3、扫描获得空气及饱和用水的CT值CTair、CTwater；

步骤4、通过以下公式根据每个像素点的第一CT值和第二CT值，计算每个像素点的孔隙度值：

其中，Φ是一个像素点的孔隙度值；CTdry是烘干状态下一个像素点的第一CT值；CTwet是浸泡饱和水状态下一个像素点的第二CT值；CTwater是饱和水的CT值；CTair是空气的CT值。

具体实施时，计算出每个像素点的孔隙度值后，就可以统计出每个孔隙度值的分布频率，即每个孔隙度值在所有孔隙度值中所占的百分比，具体如图2所示，横坐标为孔隙度值，纵坐标为频率值。

具体实施时，为了可以计算待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，在本实施例中，计算所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，包括：对所述待检测岩心样品进行恒速压汞分析，根据压汞曲线计算所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值。具体的，对待检测岩心样品进行恒速压汞分析，得到压汞曲线(如图3所示，图3中虚线曲线表示孔隙，线条曲线表示喉道，线条结合圆点的曲线表示总体)，根据压汞曲线计算所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，该平均主流喉道半径值可以是渗透率累积贡献达中高渗95％、低渗80％以前的所有喉道半径值的加权平均值。

具体实施时，获取待检测岩心样品的平均主流喉道半径值后，采用微米CT设备扫描待检测岩心样品，获取待检测岩心样品的三维孔喉分布图像，在三维孔喉分布图像中根据待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，确定待检测岩心样品的孔隙分布频率，该孔隙分布频率是指半径值大于平均主流喉道半径值的主流喉道连接的孔隙的半径在待检测岩心样品的所有孔隙中所占百分比，具体如图4所示。

具体实施时，在确定出孔隙度阈值后，通过以下公式根据大于所述孔隙度阈值的孔隙度值计算所述待检测岩心样品的水驱效率，包括：

其中，Ewt是水驱效率；Vv是一个像素点的体积；Φmax是所有孔隙度值中最大的孔隙度值；Φt是孔隙度阈值，DΦ是所述待检测岩心样品的孔隙分布频率；Φ是一个像素点的孔隙度值。

以下结合具体示例来详细描述上述岩石水驱效率的确定方法，该方法包括以下步骤：

(一)待检测岩心样品：两块油藏砂岩，岩心1的孔隙度为27.2％，空气的渗透率1123mD；岩心2的孔隙度为11.4％，空气的渗透率1.54mD。

(二)仪器：GE LightSpeed8医疗CT扫描仪，Xradia MicroXCT-200微米CT扫描仪，ASPE-730恒速压汞仪。

(三)实验过程：

对两块待检测岩心样品按以下步骤处理：

1.将两块待检测岩心样品烘干后，在100kv扫描电压下进行扫描，记录扫描位置和扫描条件，获得两块干岩心每个像素点的第一CT值CTdry；

2.将两块待检测岩心样品抽空，完全浸泡100％饱和水后，在与步骤1相同的扫描电压、扫描条件和扫描位置下，对两块待检测岩心样品进行扫描，获得完全饱和水的两块岩心每个像素点的第二CT值CTwet；

3.扫描获得空气及饱和用水的CT值CTair、CTwater，计算出每块岩心每个像素点的孔隙度值，并统计出孔隙度值的分布频率；

4.将两块岩心(即上述待检测岩心样品)重新烘干，然后利用微米CT扫描仪进行扫描，扫描电压40kV，分辨率1.02微米；

5.对两块岩心进行恒速压汞分析，根据压汞曲线计算平均主流喉道半径值，分别为岩心1，13.5微米，岩心2，3.1微米；

6.两块岩心微米CT扫描后图像进行三维重建，获得三维孔喉分布图像，根据平均主流喉道半径值统计半径值大于平均主流喉道半径值的主流喉道连接的孔隙半径的分布频率，分别为岩心1，15.7％，岩心2，11.3％。将孔隙分布频率与孔隙度值的分布频率进行匹配，确定两块岩心各自的孔隙度阈值分别为23.5％，10.4％。

7.利用大于孔隙度阈值的孔隙度值计算理论水驱效率，两块岩心分别为岩心1，61.9％，岩心2，53.5％。

8.同时进行岩心水驱油实验，岩心1的实际水驱效率为60.3％，岩心2的实际水驱效率为51.5％，预测的误差分别为2.7％和3.9％。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种岩石水驱效率的确定装置，如下面的实施例所述。由于岩石水驱效率的确定装置解决问题的原理与岩石水驱效率的确定方法相似，因此岩石水驱效率的确定装置的实施可以参见岩石水驱效率的确定方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图5是本发明实施例的岩石水驱效率的确定装置的一种结构框图，如图5所示，包括：

孔隙度值计算模块501，用于基于对待检测岩心样品的扫描图像，计算每个像素点的孔隙度值，计算每个孔隙度值的分布频率；

半径值计算模块502，用于计算所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，其中，主流喉道是所述待检测岩心样品中尺寸大小和连通性符合驱油要求的喉道；

孔隙分布频率确定模块503，用于根据所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，确定所述待检测岩心样品的孔隙分布频率，所述孔隙分布频率是所有半径大于所述平均主流喉道半径值的主流喉道连接的孔隙在所述待检测岩心样品中的分布频率；

孔隙度阈值确定模块504，用于将分布频率与所述孔隙分布频率匹配的孔隙度值确定为孔隙度阈值；

水驱效率计算模块505，用于根据大于所述孔隙度阈值的孔隙度值计算所述待检测岩心样品的水驱效率。

在一个实施例中，还包括：医疗CT设备，用于对烘干状态下的待检测岩心样品进行扫描，获得每个像素点的第一CT值；对完全浸泡饱和水状态下的待检测岩心样品进行扫描，获得每个像素点的第二CT值；所述孔隙度值计算模块，具体用于根据每个像素点的第一CT值和第二CT值，计算每个像素点的孔隙度值。

在一个实施例中，所述孔隙度值计算模块，通过以下公式根据每个像素点的第一CT值和第二CT值，计算每个像素点的孔隙度值：其中，Φ是一个像素点的孔隙度值；CTdry是烘干状态下一个像素点的第一CT值；CTwet是浸泡饱和水状态下一个像素点的第二CT值；CTwater是饱和水的CT值；CTair是空气的CT值。

在一个实施例中，所述半径值计算模块，具体用于根据对所述待检测岩心样品进行恒速压汞分析的压汞曲线，计算所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值。

在一个实施例中，还包括：微米CT设备，对待检测岩心样品进行扫描，获得待检测岩心样品的三维孔喉分布图像；所述孔隙分布频率确定模块，具体用于在三维孔喉分布图像中，根据所述待检测岩心样品的平均主流喉道半径值，确定所述待检测岩心样品的孔隙分布频率。

在一个实施例中，水驱效率计算模块，具体用于通过以下公式根据大于所述孔隙度阈值的孔隙度值计算所述待检测岩心样品的水驱效率，包括：其中，Ewt是水驱效率；Vv是一个像素点的体积；Φmax是最大的孔隙度值；Φt是孔隙度阈值，DΦ是所述待检测岩心样品的孔隙分布频率；Φ是一个像素点的孔隙度值。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

在本发明实施例中，通过对待检测岩心样品进行扫描，基于扫描图像可以计算每个像素点的孔隙度值，计算每个孔隙度值的分布频率；在计算待检测岩心样品的平均主流喉道半径值之后，可以确定出待检测岩心样品的孔隙分布频率，进而可以通过匹配孔隙分布频率和孔隙度值的分布频率的方式，确定出孔隙度阈值，最后，根据大于孔隙度阈值的孔隙度值即可以计算待检测岩心样品的水驱效。由于孔隙分布频率是基于半径大于平均主流喉道半径值的主流喉道连接的孔隙计算出来的，使得确定的孔隙度阈值能够保证孔隙度值大于该阈值的孔隙基本是与主流喉道连接的，基于该孔隙度阈值可以快速、准确地计算待检测岩心样品的水驱效率。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。