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1、大庆石油学院学报第34卷第5期2010年10月JOURNAL�OF�DAQING�PETROLEUM�INSTITUTE�V�l.34N�.5Oc�.2010复杂断块油田孔隙的三维网络模型构建刘义坤1�郭红光1�马文国1�王群一2(1.东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室�黑龙江大庆�163318��2.冀东油田分公司勘探开发研究院�河北唐山�063000)��摘�要�为了从微观上探索复杂断块油田油水渗流规律�分析在不同含水阶段岩心孔隙结构的微观变化对驱油效率的影响�针对冀东油田主力油层3个区块的真实岩心的3个不同含水阶段�采用C
2、T成像技术�对真实岩心进行不同角度的投影�并对二维图像二值化处理�对灰度图像进行三维重构�最终得到孔隙结构三维网络模型�求得岩心孔隙结构的微观参数.结果表明�驱油效率随配位数�形状因子�孔隙半径的增大而提高�随润湿角的增大而降低.通过对模拟结果与相应岩心物理模拟实验的对比�验证了该网络模型的有效性和可靠性.三维网络模型为进一步描述微观孔隙奠定了理论基础�对研究中高含水期油层孔隙结构的变化对驱油效率的影响具有指导意义和应用价值.关�键�词�复杂断块�CT成像技术�三维重构�配位数�形状因子中图分类号�TE357.6���文献标识码�A��
3、�文章编号�1000�1891(2010)05�0075�050�引言储层的许多宏观性质取决于它的微观结构和组成它的固体及孔隙空间中的流体和物理性质.宏观渗流力学已经不能全面描述地下流体的渗流规律�因此�人们从微观的水平研究多孔介质中的孔隙结构及复�1-4�杂渗流理论�而孔隙网络模型是研究微观渗流的一种重要手段.孔隙网络模型将多孔介质抽象为理想的几何形状�复杂的孔隙空间由相互连通的喉道和孔隙组成�孔隙代表较大的孔隙空间�喉道代表相对狭�5�长的孔隙空间.以往�多孔介质中的流体渗流的微观机理大多通过实验定性研究�因此�研究得到的渗流�6�
4、理论实际仍停留在宏观尺度上�很多微观机理无法考虑.为了对微观尺度上的渗流问题进行定量描述�国内外学者在该领域作了大量研究.1956年Fa��首次提出了网络模型的概念�利用网络模型研究了多孔介质中流体的动�静态性质�并利用电阻网络模型验证了网络模型在描述孔隙空间上的有效性.该方法对孔隙体要么不加以考虑�要么简单抽象为球形或圆柱�7-8�形�对孔隙空间的真实结构模拟有失偏颇�在国内�最早利用网络模型研究渗流问题的是石油大学(北京)�以后西南石油大学和中国石油勘探开发研究院也利用网络模型进行了渗流研究.胡雪涛�李允利用随机网络模型研究了微观剩
5、余油分布规律.张宁生在利用网络模型研究颗粒运移及在注水油藏保护中的�9-11�应用等方面作了研究.鉴于冀东油田储层特性�笔者提出利用CT成像技术�通过对二维图像的二值化处理�可以明确区分岩心孔隙�喉道及骨架的边界�较为准确地获取孔隙微观参数�并进行三维重构�得到孔隙结构的三维网络模型�并利用三维网络模型对驱油效率的模拟结果与相应岩心的物模实验结果对比�最终确定构建的网络模型的可行性.1�Mic��-CT的工作原理CT成像技术的工作原理是通过让样品台以一定的步长旋转�从不同角度获取样品的投射影像�利用Feldkam�锥形光束运算法则�重构
6、出样品一系列截面图像�再重构出完整的三维图像�并包含了物体选定收稿日期�2010�07�28�编辑�关开澄��基金项目�国家自然科学基金项目(50874023)��作者简介�刘义坤(1963-)�男�博士�教授�博士生导师�主要从事油气田开发工程方面的研究.�75�大�庆�石�油�学�院�学�报��������������第34卷�2010年�12-13�范围内的内部超微结构信息和密度等数据.2�CT成像过程第1步,考虑到冀东油田复杂断块的油层特性,为了能够更加准确地模拟复杂状况下的岩心孔隙结构,选取3个不同含水率阶段75%,85%,9
7、5%,并对岩心进行前期处理,即洗油,抽空,饱和水,饱和油至目标含水阶段.第2步,将岩心按照第1步3个含水率阶段分别制备�2.5cm�1.0cm的岩心薄片,将岩心标号,以方便后期的数据处理,1-4分别对应初始状态岩心,含水率为75%,85%,95%,并进行打磨抛光处理.第3步,设定样品的旋转步长为0.25�,这样当岩心薄片在CT机内旋转360�后,在每一步长旋转后对其进行"照相",总共对切片进行了1�440次照相,重构后得到1�440幅二维的图像.小步长,多图像也保证了后期三维重构的精确性,成像过程见图1.由于旋转步长很小,肉眼难以观察,
8、所以为了方便观测,选取每旋转40�截图1次,见图1(a).具体的软件参数及投影过程中每个微步长的投影状态参数见表1.图1�岩心孔隙成像过程表1�CT投影参数�S���em�R��a�i���S�e�(deg
