一种裂缝型多孔介质渗流分析可视化方法与流程

本发明涉及多孔介质渗流技术领域，特别涉及一种裂缝型多孔介质渗流分析可视化方法。

背景技术：

多孔介质是由多相物质所占据的共同空间，也是多相物质共存的一种组合体，没有固体骨架的那部分空间叫做孔隙，由液体或气体或气液两相共同占有，相对于其中一相来说，其他相都弥散在其中，并以固相为固体骨架，构成空隙空间的某些空洞相互连通，多孔介质内的流体以渗流方式运动。多孔介质按微小空隙的形态和结构划分，大体可分为孔隙性多孔介质、裂缝性多孔介质和多重性多孔介质，裂缝性多孔介质内的空隙主要是微小裂缝，如裂缝性的石灰岩和白云岩等。

裂缝型多孔介质是由基质孔隙和嵌入基质的裂缝网络组成的双重介质。其中，孔隙和裂缝的空间分布是随机和无序的。这样的多孔介质在自然界中广泛存在如蕴含油气、地下水资源和地热资源的岩层、干裂的土壤、人和动物体组织与器官、植物等。研究其渗流特性对水库的选址、核燃料的存储、化石资源的开采、地下水资源的开发、污染治理、以及肿瘤治疗等有重要意义。然而，由于裂缝型多孔介质中的孔隙和裂缝空间方位具有随机和无序特征，渗流通道迂曲复杂，这给研究者带来巨大的困难，直到现在，流体在其内部的输运的微观机理仍未弄清，而如何准确获取裂缝型多孔介质渗流特征是一个亟待解决的难题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种裂缝型多孔介质渗流分析可视化方法以解决背景技术中无法准确获取裂缝型多孔介质渗流特征的问题。

本发明实施例提供一种裂缝型多孔介质渗流分析可视化方法，包括：

s1、将裂缝型多孔介质制成预定标准大小的岩心；

s2、对所述岩心端面进行ct扫描，扫描后图像进行灰度处理，识别出裂缝条数、位置及形态特征；

s3、基于s2中的图像，运用盒子法来获取表征裂缝型多孔介质复杂裂缝网络的分形维数；

s4、基于s3中的分形维数，利用蒙特卡洛随机建模理论建立二维离散裂缝网络模型；

s5、基于二维离散裂缝网络模型，通过改进的立方定律求解复杂裂缝网络渗透率。

进一步地，所述裂缝型多孔介质为页岩。

进一步地，所述复杂裂缝网络渗透率包括正常张开型裂缝渗透率和剪切型裂缝渗透率。

进一步地，所述步骤s2中对所述岩心端面进行ct扫描即利用形貌扫描仪拍下岩心端面的裂缝细节，并利用编制的程序，将岩石裂缝面间距图进行灰度处理，并将灰度图处理成二值图，完成数字化处理。

有益效果

在本发明实施例中，通过将裂缝型多孔介质制成预定标准大小的岩心，通过对岩心端面进行ct扫描，扫描后图像进行灰度处理，并根据分形维数利用蒙特卡洛随机建模理论生成裂缝网络模拟地层复杂缝网情况，在此基础上，通过改进的立方定律定量计算复杂缝网渗透率。解决了现有的技术中无法准确获取裂缝型多孔介质渗流特征的问题。

附图说明

图1是根据本发明实施例的一种裂缝型多孔介质渗流分析可视化方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在本发明实施中，提供一种裂缝型多孔介质渗流分析可视化方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：

s1、将裂缝型多孔介质制成预定标准大小的岩心；

s2、对所述岩心端面进行ct扫描，扫描后图像进行灰度处理，识别出裂缝条数、位置及形态特征；

s3、基于s2中的图像，运用盒子法来获取表征裂缝型多孔介质复杂裂缝网络的分形维数；

s4、基于s3中的分形维数，利用蒙特卡洛随机建模理论建立二维离散裂缝网络模型；

s5、基于二维离散裂缝网络模型，通过改进的立方定律求解复杂裂缝网络渗透率。

其中，裂缝型多孔介质可以为页岩或蕴含油气、地下水资源和地热资源的岩层。

在本发明提供的实施例中，所述步骤s2中对岩心端面进行ct扫描即利用形貌扫描仪拍下岩心端面的裂缝细节；利用编制的程序，将岩石裂缝面间距图进行灰度处理，并将灰度图处理成二值图，完成数字化处理。

在本发明提供的实施例中，所述步骤s3的分形维数在分析岩石裂缝中应用较为广泛，可以更接近实际来描述裂缝的分布及其形态特征。盒子法是用正方形的格子去覆盖岩石裂缝面间距图，盒子大小是变化的；给定盒子尺码，可以数出覆盖住岩石裂缝间距所需的总盒子数目。

在本发明提供的实施例中，所述步骤s4的二维离散裂缝网络模型的建模方法为随机建模方法，所述二维离散裂缝网络模型的生成由以下步骤组成：

a、模拟区域生成：模拟区域可以根据地层中裂缝系统分布范围或者根据研究需要来选择。裂缝网络模拟时，一般先要生成裂中心点。考虑到有裂缝只有部分在模拟区域内，中心点位置可能在模拟区域外。因此，为减少边界效应的影响，应扩大模拟区域。为了便于区别，扩大后的模拟区域称为生成域，而原来模拟区域称为分析区。为保证模拟结果可靠，生成域应该足够大，原则上每一个侧面距分析域的距离应大于裂缝可能出现的最大半径。

b、裂缝数目确定：模拟区域的大小确定后，就可以根据裂缝的密度来确定该区域内每组裂缝的数目。若迹长服从指数分布，裂缝的面密度可由下式确定。

c、裂缝空间位置表征：对于二维离散裂缝网络模型，裂缝的位置可以由中心点及迹长，或者裂缝的两个端点完全确定。

d、裂缝几何参数：a、按均匀分布生成裂缝中心点坐标随机变量x0，y0，做二维模拟时只需生成其中的两个变量；b、生成裂缝的倾向及倾角，生成二维离散裂缝模型时，根据研究目的来选择其中一个变量；c、生成裂缝的迹长；d、生成裂缝宽度，通常把每组裂缝的宽度设为一常量。

e、裂缝网络模型生成及简化。当各组裂缝的数目、中心点坐标、裂缝产状、裂缝半径及缝宽确定后，生成域内裂缝也就完全确定，生成域裂缝生成后，根据分析几何边界来生成裂缝网络模型。

在本发明提供的实施例中，所述步骤s5中复杂裂缝网络渗透率包括正常张开型裂缝渗透率、剪切型裂缝渗透率，计算渗透率过程中，正应力和剪应力分别进行计算，最后将正应力和剪应力诱导产生裂缝所具有渗透率进行叠加。

在本发明实施例中，通过将裂缝型多孔介质制成预定标准大小的岩心，通过对岩心端面进行ct扫描，扫描后图像进行灰度处理，并根据分形维数利用蒙特卡洛随机建模理论生成裂缝网络模拟地层复杂缝网情况，在此基础上，通过改进的立方定律定量计算复杂缝网渗透率。解决了现有技术中无法准确获取裂缝型多孔介质渗流特征的问题。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。