[发明专利]一种基于数字岩心的多尺度融合方法

说明书

公开了一种基于数字岩心的多尺度融合方法，包括：基于岩心样品提取大尺度孔隙网络模型；基于所述岩心子样品建立小尺度孔隙网络模型；将至少两组不同尺度下的孔隙网络利用附加喉道跨尺度连接起来，包括：将小尺度孔隙网络中喉道最大长度定义为孔隙间距最大值，将大尺度孔隙连接小尺度孔隙的最大数目定义为跨尺度配位数；大尺度的孔隙体在孔隙间距最大值的搜索半径范围内，通过跨尺度配位数约束，生成附加喉道与相邻的小尺度孔隙体连接，生成最终的孔隙网络模型。本发明通过耦合算法将两种尺度下的孔隙网络模型融合，能够同时描述大孔隙和微孔隙特征，对碳酸盐岩双孔隙数字岩心的连通性表征有很大的改善，有助于渗透率等岩石物理属性的数值模拟。

技术领域

本发明涉及数字岩石物理中的建模技术，更具体地，涉及一种基于数字岩心的多尺度融合方法。

背景技术

由于缝洞储集体孔隙尺寸分布范围广，非均质性强，导致孔-渗相关性差，渗流规律复杂，制约该类储层的评价精度，因此有必要定量、系统地研究缝洞储集体的渗流特性。但缝洞等次生孔隙发育的层位取芯困难，仅通过实验室测量难以揭示该类储层的流体运移规律。三维数字岩心和数值模拟算法相结合，作为岩石物理实验的重要补充，已发展为重要的研究方法。准确建立包含缝洞储集体全部孔隙空间的多尺度孔隙网络，采用数值模拟方法定量计算渗透率，分析渗透率变化规律，进而提出计算模型具有重要的理论意义和应用价值。

目前，采用数字岩心技术可对岩石的宏观物理属性进行研究，数字岩心的构建方法主要有物理成像法和数值重建法。物理成像法精度高，较为准确反映岩石微观结构。数值重建法存在多解性，精度较物理成像法低，但实验成本低。物理成像法构建三维数字岩心受到样品尺寸和分辨率的制约，样品尺寸大，代表性强，但扫描分辨率低，若要提高分辨率，则需减小样品尺寸。由于碳酸盐岩缝洞储集体非均质性强，发育尺寸较大的次生孔隙，同时还存在小尺寸的基质孔隙，若要识别所有孔隙系统，需采用极高的分辨率扫描大尺寸样品，导致成像实验和后续岩石物理数值模拟的困难。

Arns等通过X射线CT扫描构建了碳酸盐岩三维数字岩心，对同一块碳酸盐岩岩心调整不同的扫描分辨率发现，当分辨率达到1um时，基于数字岩心计算的孔隙度仍远小于实验室孔隙度测量结果(ARNS C H，BAUGET F，LIMAYE A，et al.Pore Scale Characterisation of Carbonates using X-ray microtomography[J]. SPE Journal,2005,10(4):475-484.)，这说明碳酸盐岩中仍存在大量尺寸小于1um 的微孔隙。

针对碳酸盐岩油藏中多尺度的孔隙特征，国内外有大量文献主要集中在对碳酸盐岩不同尺度下的孔隙特征进行描述。姜黎明等(姜黎明,刘宁静,孙建孟, 等.利用CT图像与压汞核磁共振构建高精度三维数字岩心[J].测井技术,2016, 40(4):404-407.)利用CT扫描与压汞核磁共振资料结合构建高精度三维数字岩心，核心思路也是通过将两种分辨率下的数字岩心进行叠加，并未给出具体的实现过程和思路。

目前对于多尺度下的融合方法研究较少，研究的深度也不够。从现有的文献来看，王晨晨等(王晨晨,姚军,杨永飞,等.碳酸盐岩双孔隙数字岩心结构特征分析[J].中国石油大学学报:自然科学版,2013,37(2):71-74.)基于扫描电镜 (SEM)获取碳酸盐岩高、低分辨率的岩心薄片，利用马尔可夫链方法构建了相应的数字岩心，并通过叠加法进行融合。该方法基本思路是采用成像设备在不同分辨率下获得三维数字岩心，将粗尺度图像分辨率提高至细尺度图像分辨率，然后将粗尺度和细尺度图像叠合，构建多尺度三维数字岩心。但是，该方法的本质是对不同分辨率下的孔隙空间数字做布尔运算，缺乏明确的物理依据。并且，该方法建立的多尺度三维数字岩心数据体尺寸过于庞大，导致后续处理困难。另外为考虑细尺度图像中的微孔隙与粗尺度图像中次生孔隙的耦合关系，岩石物理属性数值模拟与实验结果匹配程度较低。因此，有必要提出一种匹配程度好的多尺度融合方法。