一种基于逆变换采样的非均质性储存层渗透率获取方法

本发明涉及地下流体渗流传热，尤其涉及一种基于逆变换采样的非均质性储存层渗透率获取方法。

背景技术：

1、数值模拟方法在地热能利用、二氧化碳封存和地下储能领域占据着室内实验和现场试验无法替代的重要地位，是一种表征储层特征、研究地下流体流动传热规律的重要手段。为精细刻画地质体水文地质参数的非均质性，数值模拟常用的方法是将现场得到的地质数据导入数值模型中构建非均质地层，但这对相关数据的完整度要求较高，数据获取难度较大。为此，有必要构建相关地质参数的空间分布随机场，从而在缺少详细地质数据的前提下，实现非均质储层的模型建立。

2、针对非均质储层的数模实现，方法之一是根据岩性相似程度简单地对一定大小的几何模型进行划分，随后对每一个区域分别赋值。该方法主观性较强、精细程度较差。另一个常用的方法是划分结构性网格并构建相关矩阵，考虑不同单元之间存在的与距离成反比的关联性，从而生成符合条件的空间分布随机场。该方法基于已划分的结构化网格进行计算，网格体积越小、网格数量越多，耗费的计算资源越大。因此在上千米的模型计算中，单个网格长度近百米，意味着数万平方米区域内某一水文地质参数一致，这显然不符合实际地质情况。

3、国内外已针对非均质储层的相关应用开展了大量研究，这种非均质性常表现为渗透率和孔隙度的非均质性。以渗透率为例，目前认为其空间分布服从对数正态分布，岩性不同则相关距离和变异系数有所差异。如何在服从上述分布规律的前提下考虑不同单元之间的相关距离，同时尽可能细化相关水文地质参数的非均质分布，使结构化网格得到的随机场能够较好地应用于非结构性网格之中，对于后续搭建非均质地层模型并刻画地下流体迁移分布特征至关重要。因此，提出一种基于逆变换采样的非均质性储存层渗透率获取方法，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于逆变换采样的非均质性储存层渗透率获取方法，可以通过逆变换抽样方法获得单个结构性网格内部服从对数正态分布的渗透率场，同时满足结构性网格内部非均质分布要求和不同网格之间的相关性要求，使其能够被用于其他数模软件建立的由非结构性网格组成的模型之中。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于逆变换采样的非均质性储存层渗透率获取方法，包括以下步骤：

4、s1、结构性网格构建步骤：获取当前研究区域的地质数据，根据地质数据，构建研究区域的三维空间直角坐标系，并确定结构性网格尺寸、数量和各方向上的相关距离长度，构建由各结构性网格之间的距离计算得到的相关矩阵；

5、s2、随机场生成步骤：确定随机种子数，利用上一步骤得到的相关矩阵分解出下三角矩阵，从而计算生成随机场；

6、s3、随机场转化步骤：获取当前研究区域的渗透率均值和变异系数，将s2中生成的随机场转化为渗透率随机场；

7、s4、逆变换步骤：对每个结构性网格进行逆变换抽样，获得逆变换后的渗透率随机场；

8、s5、空间分布导入步骤：将s4中得到的逆变换后的渗透率随机场导入非结构性网格获得渗透率数据。

9、上述的方法，可选的，s1中构建相关矩阵：

10、

11、l·lt＝ρ       (2)

12、其中，ρ为m×m规格的相关矩阵，由每个网格与其他网格之间的空间距离计算得到，其中m为网格总数量；δx、δy和δz分别为三个方向上不同网格之间的距离，δx、δy和δz分别为三个方向上的相关距离；由不同岩性地层分别设置，与相距的网格数和网格尺寸有关；l和lt分别为相关矩阵ρ通过cholesky分解得到的下三角矩阵及其转置矩阵。

13、上述的方法，可选的，s2中利用一个随机标准正态序列初步生成随机场：

14、

15、式中，g为初步生成的随机场，z为随机标准正态序列。

16、上述的方法，可选的，s3中变异系数为渗透率标准差与均值的比值，利用下列式子将随机场转化为渗透率随机场：

17、κ＝exp(μ+σ·g)       (4)

18、

19、

20、式中，κ为生成的结构性网格可用的渗透率场；μ为对数正态分布均值；σ为对数正态分布方差；μn为整个模拟区域的渗透率均值；σn为该地区渗透率数值的标准差。

21、上述的方法，可选的，s4中具体内容包括：

22、s401获取渗透率分布的概率密度函数f(x)；

23、

24、式中，x为自变量，此时为渗透率；μ'为对数正态分布均值；σ'为对数正态分布方差。

25、s402计算概率密度函数f(x)的累积分布函数f(x)得到概率值随渗透率变化的函数；

26、

27、式中，erf为误差函数，此时自变量为渗透率，因变量为概率值

28、s403计算逆累积分布函数f-1(x)，得到渗透率随概率值变化的函数。

29、

30、

31、

32、式中，κ'为最终所得非结构性渗透率场；erfinv为逆误差函数；此时因变量为渗透率，自变量为概率值且通过u(x,y,z)获得，u(x,y,z)为一个三维空间内0～1均匀分布的随机函数，通过comsol软件直接生成，在空间坐标系各节点中均匀随机抽取对应的概率值。

33、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种基于逆变换采样的非均质性储存层渗透率获取方法，具有以下有益效果：

34、1、利用该方法，可生成用于模拟非均质储层的服从对数正态分布的渗透率随机场，该随机场考虑了不同地质单元之间的相关性，依据不同研究地区特征灵活设置相关距离、渗透率均值和变异系数的大小；

35、2、该随机场同时适用于结构性网格和非结构性网格，可以在较大地质尺度的模拟中较为精细地刻画储层的非均质性；适用于二维和三维几何模型；

36、3、该方法生成的渗透率弥补了其他非均质方法平滑插值的特点，在合理范围内生成的一些极值更符合实际地层情况；此外，该方法大大减少了传统方式通过增加网格数量生成更精细非均质场所带来的计算量；

37、4、利用该方法可以使用更少的数据绘测出更精确的地质模型，更有利于对非均质储层的研究，以及地下能源的开采。

技术特征：

1.一种基于逆变换采样的非均质性储存层渗透率获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于逆变换采样的非均质性储存层渗透率获取方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种基于逆变换采样的非均质性储存层渗透率获取方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种基于逆变换采样的非均质性储存层渗透率获取方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一种基于逆变换采样的非均质性储存层渗透率获取方法，其特征在于，s4中具体内容包括：

技术总结
本发明公开了一种基于逆变换采样的非均质性储存层渗透率获取方法，涉及地下流体渗流传热技术领域。方法包括：S1、获取待测区域地质数据，构建研究区域的三维空间直角坐标系，确定结构性网格尺寸和数量、各方向上的相关距离长度，构建相关矩阵；S2、确定随机种子数，利用一个随机标准正态序列初步生成随机场；S3、确定所研究区域的渗透率均值和变异系数；S4、对每个结构性网格进行逆变换采样；S5、导入非结构性网格，获得渗透率数据。本发明实现了生成的渗透率随机场在保证服从对数正态分布的基础上，每一个结构性网格内部再次随机，获得可用于非结构性网格中的更理想的非均质储层。

技术研发人员：石宇,崔启亮,杨子江,彭俊岚,雷治红,张玉龙,刘从越,王光义
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22