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数字岩心及孔隙网络模型重构方法研究

赵秀才

   微观孔隙尺度上研究流体在多孔介质中的流动是揭示其流动机制、获得新认知的重要途径,是多孔介质流动模拟领域目前国际学术界研究的热点。数字岩心和孔隙网络模型是孔隙级微观渗流理论研究的基础平台,论文对此开展了系统而深入的研究。首先,依据岩心切片或粒度组成曲线等岩心资料,系统研究了CT扫描法、模拟退火法和过程模拟法建立数字岩心的理论与方法,建立了人造岩心、砂岩和碳酸盐岩等岩样的数字岩心,采用孔隙空间微观结构分析方法和格子Boltzmann方法对上述三类数字岩心的结构特征和传输性质等进行了评价,表明:以高分辨率CT机对真实岩心直接扫描是建立数字岩心最直接、准确的方法;过程模拟法具有良好的数字岩心建模能力,所建岩心能够用来开展微观流动模拟研究;模拟退火法建立的数字岩心孔隙结构与真实岩心差异较大,其建模效果有待改进。其次,基于LKC算法开发了由数字岩心构建孔隙网络模型的方法,包括确定数字岩心孔隙空间居中轴线、消除岩石骨架壁面粗糙引起的冗余枝节结构、搜索孔隙和喉道位置以及确定其形状和尺寸等方法,确保了构建的孔隙网络模型与数字岩心具有等价拓扑结构及几何特征。第三,基于孔隙网络模型采用孔隙级流动模拟方法开展了流动模拟研究,揭示了孔隙喉道尺寸、孔隙空间拓扑结构、油水接触角和初始含水饱和度对油水相对渗透率的影响机制,形成了预测孔隙网络模型的绝对渗透率和油水相对渗透率的方法,预测结果与数字岩心分析结果及相应岩心物理模拟实验结果高度吻合,表明论文提出的构建数字岩心和孔隙网络模型方法的有效性和可靠性。数字岩心和孔隙网络模型为微观尺度上开展多孔介质的流动模拟构建了基础研究平台,具有重要的科学意义、学术价值和应用前景。……   
[关键词]:数字岩心;孔隙网络模型;流动模拟;格子Boltzmann方法;孔隙空间结构分析
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国石油大学2009年