技术领域
[0001] 本发明涉及油气田开发技术领域，尤其涉及各向异性油藏物理模型制作方法及装置。
相关背景技术
[0002] 本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
[0003] 随着经济的发展，人类对石油需求一直保持增长趋势。我国虽然是能源生产大国，但是能源生产仍然难以满足规模巨大的能源需求。截至2015年，中国油气资源对外依存度已经超过了60％。国内油藏储量丰富，但开发程度较低，具有巨大的经济价值和开发潜力。但是存在地质条件差、油气储层空间各向异性明显等问题，给开发造成很大难度。为了研究各向异性油藏注水开发的宏观渗流规律，宏观物理模拟是一种主要的研究手段，向异性油藏物理模型的制作是宏观物理模拟的重要方面。
[0004] 目前，研究人员制作向异性油藏物理模型的主要手段是将岩石粉末和胶结物混合，使用专业模具压制，做出宏观物理模型。利用这样的手段做出的模型可以客观的反映出部分油田开发过程中的渗流规律，但是也存在缺点，主要体现在两方面：一是通过现有的压制手段只能制作各向同性渗透率的油藏物理模型，无法制作各向异性渗透率油藏物理模型。而实际油藏往往具有各向异性特征，各向同性的油藏物理模型无法模拟实际各向异性油藏的渗流过程和规律。二是油气储层往往纵向尺度远小于水平尺度，纵向的渗透率远远小于水平方向的渗透率；这样，根据实际油藏的几何尺寸设计的油藏物理模型，厚度往往远小于长度和宽度，导致设计出的油藏物理模型非常薄，难以进行加工和测试工作。如何制作可以模拟各向异性油藏宏观渗流规律的大尺度油藏物理模型一直是人们难以解决的问题。
[0005] 因此，现有技术存在无法有效制作各向异性油藏物理模型，以及因制作的油藏物理模型厚度较薄而难以加工和测试的问题。
具体实施方式
[0022] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0023] 虽然本发明提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤或装置结构，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法或装置中可以包括更多或者更少的操作步骤或模块单元。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤或结构中，这些步骤的执行顺序或装置的模块结构不限于本发明实施例或附图所示的执行顺序或模块结构。所述的方法或模块结构的在实际中的装置或终端产品应用时，可以按照实施例或者附图所示的方法或模块结构进行顺序执行或者并行执行。
[0024] 针对现有技术中不能有效制作各向异性油藏物理模型，以及因制作的油藏物理模型的厚度较薄而难以加工和测试的缺陷，本发明的申请人提出了一种各向异性油藏物理模型制作方法，其通过将各向异性油藏参数转换为各向同性油藏参数，以使转换后的各向同性油藏地层厚度大于转换前的各向异性油藏地层厚度，进而根据转换后的各向同性油藏参数，基于相似准则制作各向异性油藏物理模型，达到了有效制作各向异性油藏物理模型的目的，同时制作的各向异性油藏物理模型较传统的油藏物理模型较厚，易于加工和测试。
[0025] 图1示出了本发明实施例提供的各向异性油藏物理模型制作的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
[0026] 如图1所示，各向异性油藏物理模型制作方法，其包括：
[0027] 步骤101，将各向异性油藏参数转换为各向同性油藏参数；其中，所述各向同性油藏参数中的各向同性油藏地层厚度大于所述各向异性油藏参数中的各向异性油藏地层厚度；
[0028] 步骤102，根据所述各向同性油藏参数，基于相似准则制作各向异性油藏物理模型。
[0029] 各向异性，是指物质的全部或者部分化学、物理等性质随着方向的改变而有所改变，在不同的方向上呈现出差异的性质。各向异性是材料和介质中常见的性质，在尺度上有很多大差异。本发明实施例中的各向异性是指油藏地层的物理、化学性质会随着方向的改变而有所变化。
[0030] 各向同性，是指物体的物理、化学等方面的性质不会因方向的不同而有所变化的特性，即某一物体在不同的方向上所测得的性能数值完全相同，亦称均质性。即物理性质不随量度方向变化的特性，沿物体不同方向所测得的性能显示出同样的数值。本发明实施例是指转换后的油藏参数为各向同性油藏参数。
[0031] 为了有效制作各向异性油藏物理模型首先进行介质空间转换操作，即将各向异性油藏参数转换为等价的各向同性油藏参数。根据各向异性油藏的渗流理论，转换后得到的各向同性油藏的渗流规律，可以等同或者代替原各向异性油藏的渗流规律。其中，各向异性油藏参数至少包括各向异性油藏地层厚度，各向同性油藏参数至少包括各向同性油藏地层厚度。将各向异性油藏参数转换为等价的各向同性油藏参数，且转换后的各向同性油藏地层厚度大于各向异性油藏地层厚度。
[0032] 相似准则，又称为“相似参数”、“相似模拟”或者“相似判据”等，是在判断两个现象之间相似时使用的概念，目前在实验流体力学中应用比较广泛。一般来说，相似准则是一些无量纲组合数。根据物理现象相似的定义，两个流场相似等价于两个流场对应点在对应时刻所有表征流动状态的相应物理量各自保持固定比例。一般要求几何相似、运动相似、动力相似、热力学相似以及质量相似，两个流场才相似。
[0033] 在本发明的一实施例中，在制作各向异性油藏物理模型时，利用相似准则原则上至少应当满足几何相似、动力相似以及运动相似。因此，所述相似准则至少包括如下表一中的一种或多种：
[0034]
[0035] 表一
[0036] 当然，本领域技术人员可以理解的是，相似准则还可以包括除上述表一中所示相似准则之外的其他的相似准则，本发明实施例不再详细赘述。
[0037] 在确定制作各向异性油藏物理模型的相似准则后，根据转换后的各向同性油藏参数，利用相似准则制作各向异性油藏物理模型。
[0038] 在本发明实施例中，首先进行介质空间变换，即将各向异性油藏参数转换为各向同性油藏参数，以使得转换后的各向同性油藏地层厚度大于转换前的各向异性油藏地层厚度，进而根据转换后的各向同性油藏参数，基于相似准则可以有效制作各向异性油藏物理模型，同时制作的各向异性油藏物理模型的厚度较传统的油藏物理模型有所提升，易于加工和测试。
[0039] 图2示出了本发明实施例提供的各向异性油藏物理模型制作方法中步骤101的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
[0040] 在本发明的一实施例中，所述各向异性油藏参数还包括各向异性油藏渗透率，所述各向同性油藏参数还包括各向同性油藏渗透率。
[0041] 如图2所示，步骤101，将各向异性油藏参数转换为各向同性油藏参数，包括：
[0042] 步骤201，将各向异性油藏渗透率转换为各向同性油藏渗透率；
[0043] 步骤202，根据各向异性油藏渗透率和各向同性油藏渗透率，将各向异性油藏地层厚度转换为各向同性油藏地层厚度。
[0044] 渗透率，是指在一定压差下，岩石允许流体通过的能力，是表征岩石本身传导液体能力的参数，其大小与孔隙度、液体渗透方向上孔隙的几何形状，颗粒大小以及排列方向等因素有关，而与在介质中运动的液体性质无关。
[0045] 根据各向异性油藏渗流理论，假设三维各向异性油藏地层的三个渗透率的主值分别为kx、ky及kz，其中kz主方向与各向异性油藏地层垂直。另外，坐标系的三个坐标轴X、Y及Z分别与各向异性油藏地层渗透率的三个主方向平行。则可做如下转换：
[0046]
[0047]
[0048] 其中，x，y及z分别表示转换前的各向异性油藏地层渗透率的三个主方向；ξ、η及ζ分别表示转换后的各向同性油藏地层渗透率的三个主方向；k表示各向同性油藏渗透率。
[0049] 即根据上述公式转换得到的渗透率k即为各向同性油藏渗透率，根据各向异性油藏的渗流理论，转换后得到的各向同性油藏的渗流规律，可以等同或者代替原各向异性油藏的渗流规律。
[0050] 同时，假设各向异性油藏地层厚度用h表示，各向同性油藏地层厚度用h'表示，则可以通过下述公式将各向异性油藏地层和厚度转换为各向同性油藏地层厚度：
[0051]
[0052] 其中，h'表示各向同性油藏地层厚度，h表示各向异性油藏地层厚度，k表示各向同性油藏渗透率，kz表示各向异性油藏地层在Z方向上的渗透率主值。
[0053] 一般来讲，各向异性油藏地层的三个渗透率存在如下关系：kz＜＜kx以及kz＜＜ky，根据上述公式(2)可以得出kz＜＜k，则再根据公式(3)可以得出 及h'＞h。由此可见，转换后得到的各向同性油藏地层厚度明显大于转换前的各向异性油藏地层厚度，因此，据此制作的各向异性油藏物理模型厚度比传统的油藏地层模型较厚，更易于加工和测试，从而缓解了原来的油藏物理模型因过薄而难以加工和测试的困难。
[0054] 在本发明实施例中，将各向异性油藏渗透率转换为各向同性油藏渗透率，根据各向异性油藏渗透率和各向同性油藏渗透率，将各向异性油藏地层厚度转换为各向同性油藏地层厚度，可以有效制作各向异性油藏物理模型，同时制作的各向异性油藏物理模型的厚度较传统的油藏物理模型有所提升，易于加工和测试。
[0055] 图3示出了本发明实施例提供的各向异性油藏物理模型制作方法中步骤102的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
[0056] 在本发明的一实施例中，如图3所示，步骤102，根据所述各向同性油藏参数，基于相似准则制作各向异性油藏物理模型，包括：
[0057] 步骤301，根据所述各向同性油藏参数，基于相似准则和离散化制作多个岩块；
[0058] 步骤302，利用粘结剂将所述多个岩块按照预定次序紧密粘结，形成各向异性油藏物理模型；其中，所述多个岩块的粘结面在所述各向异性油藏物理模型中各向同性分布。
[0059] 离散化，原是指程序设计中一个常用的技巧，或者数据处理中无限空间中有限的个体映射到有限的空间中去，以此提高处理效率。而本发明实施例是指，考虑到采用上述方法需要制作的各向异性油藏物理模型的尺寸较大，在制作工艺上存在一定的难度。
[0060] 鉴于此，申请人创造性的提出可以基于离散化思想，根据转换后的各向同性油藏参数，基于相似准则制作多个尺寸较小的岩块，其中，多个岩块的尺寸较最终需要制作的各向异性油藏物理模型的尺寸要小，甚至小得多。然后，利用粘结剂将制作的多个岩块按照预定次序紧密粘结，以形成最终的各向异性油藏物理模型。其中，在粘结多个岩块时，多个岩块的粘结面在最终的各向异性油藏物理模型中是呈各向同性分布的。
[0061] 在本发明实施例中，根据所述各向同性油藏参数，基于相似准则和离散化制作多个岩块，利用粘结剂将所述多个岩块按照预定次序紧密粘结，形成各向异性油藏物理模型；其中，所述多个岩块的粘结面在所述各向异性油藏物理模型中各向同性分布，可以提高各向异性油藏物理模型的制作效率。
[0062] 在本发明的一实施例中，在确定岩块的数量和尺寸时主要基于以下两个原则：(1)一方面，岩块的尺寸应尽可能小，以达到制造工艺上的要求；(2)另一方面，基于各向异性油藏物理模型制作的工作量和效率的考量，岩块的尺寸也应尽可能的大，以减少岩块数量，提高制作各向异性油藏物理模型的效率。综合考量上述两个方面的因素，确定岩块最佳的尺寸或者数量，例如确定岩块为边长30厘米的正方体状岩块，或者确定最终的岩块数量为12块。
[0063] 在本发明的一实施例中，在确定岩块的形状时，应当考虑岩块可以紧密的粘结成最终的各向异性油藏物理模型，粘结面在各向异性油藏物理模型应当成各向同性分布，同时还要便于加工。因此，岩块的形状一般为立方体状或者长方体状。当然，本领域技术人员可以理解的是，岩块的形状还可以是除上述立方体状或者长方体状之外的其他形状，例如锥体状或多面体状等。
[0064] 在本发明的一实施例中，为了满足各向异性油藏物理模型与实际的目标油藏一致，即各向异性油藏物理模型与目标油藏岩性一致，孔渗相似、孔隙结构相似。制作岩块的材料应当材质均匀，例如使用方解石粉末，以保证岩块的物性分布均匀。
[0065] 在本发明的一实施例中，在选择粘结剂时，应当选择耐水、耐高温、粘结强度高、易调和、无毒、成本低的粘结剂；同时，凝固时间适中，保证能够完成粘结操作后凝固。因此，所述粘结剂至少包括环氧树脂。
[0066] 在本发明的一实施例中，进行粘结操作时，涂抹的胶线要尽量做到分布均匀，同时要考虑到粘结剂本身的性质，容易操作；胶线不能影响流体在各向异性油藏物理模型空间中的渗流规律。进过大量实践证明，粘结剂在粘结面上呈网状分布时效果最为理想，一方面可以有效粘结岩块，另一方面有利于流体在介质内的渗流。另外，在粘结的过程中，应当注意压紧岩块以使岩块粘结紧密。
[0067] 最后，本发明实施例提出的各向异性油藏物理模型及其制作方法，不仅适用于油田开发技术领域，还可以供其他与渗流现象有关的研究领域使用和参考，例如煤矿瓦斯排采研究和水利工程研究等，具有广泛的应用范围。
[0068] 本发明实施例中还提供了一种各向异性油藏物理模型制作装置，如下面的实施例所述。由于这些装置解决问题的原理与各向异性油藏物理模型制作方法相似，因此这些装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
[0069] 图4示出了本发明实施例提供的各向异性油藏物理模型制作装置的功能模块，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
[0070] 参考图4，所述各向异性油藏物理模型制作装置所包含的各个模块用于执行图1对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图1以及图1对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述各向异性油藏物理模型制作装置包括参数转换模块401和模型制作模块402。
[0071] 所述参数转换模块401，用于将各向异性油藏参数转换为各向同性油藏参数；其中，所述各向同性油藏参数中的各向同性油藏地层厚度大于所述各向异性油藏参数中的各向异性油藏地层厚度。
[0072] 所述模型制作模块402，用于根据所述各向同性油藏参数，基于相似准则制作各向异性油藏物理模型。
[0073] 在本发明实施例中，首先进行介质空间变换，即参数转换模块401将各向异性油藏参数转换为各向同性油藏参数，以使得转换后的各向同性油藏地层厚度大于转换前的各向异性油藏地层厚度，进而模型制作模块402根据转换后的各向同性油藏参数，基于相似准则可以有效实现制作各向异性油藏物理模型，同时制作的各向异性油藏物理模型的厚度较传统的油藏物理模型有所提升，易于加工和测试。
[0074] 图5示出了本发明实施例提供的各向异性油藏物理模型制作装置中参数转换模块401的结构示意，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
[0075] 在本发明的一实施例中，所述各向异性油藏参数还包括各向异性油藏渗透率，所述各向同性油藏参数还包括各向同性油藏渗透率。
[0076] 参考图5，所述参数转换模块401所包含的各个单元用于执行图2对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图2以及图2对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述参数转换模块401包括渗透率转换转换单元501和地层厚度转换单元502。
[0077] 所述渗透率转换转换单元501，用于将各向异性油藏渗透率转换为各向同性油藏渗透率；
[0078] 所述地层厚度转换单元502，用于根据各向异性油藏渗透率和各向同性油藏渗透率，将各向异性油藏地层厚度转换为各向同性油藏地层厚度。
[0079] 在本发明实施例中，渗透率转换转换单元501将各向异性油藏渗透率转换为各向同性油藏渗透率，地层厚度转换单元502根据各向异性油藏渗透率和各向同性油藏渗透率，将各向异性油藏地层厚度转换为各向同性油藏地层厚度，可以有效制作各向异性油藏物理模型，同时制作的各向异性油藏物理模型的厚度较传统的油藏物理模型有所提升，易于加工和测试。
[0080] 图6示出了本发明实施例提供的各向异性油藏物理模型制作装置中模型制作模块402的结构示意，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
[0081] 在本发明的一实施例中，参考图6，所述模型制作模块402所包含的各个单元用于执行图3对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图3以及图3对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述模型制作模块402包括岩块制作单元601和粘结单元602。
[0082] 所述岩块制作单元601，用于根据所述各向同性油藏参数，基于相似准则和离散化制作多个岩块。
[0083] 所述粘结单元602，用于利用粘结剂将所述多个岩块按照预定次序紧密粘结，形成各向异性油藏物理模型；其中，所述多个岩块的粘结面在所述各向异性油藏物理模型中各向同性分布。
[0084] 在本发明实施例中，岩块制作单元601根据所述各向同性油藏参数，基于相似准则和离散化制作多个岩块，粘结单元602利用粘结剂将所述多个岩块按照预定次序紧密粘结，形成各向异性油藏物理模型；其中，所述多个岩块的粘结面在所述各向异性油藏物理模型中各向同性分布，可以提高各向异性油藏物理模型的制作效率。
[0085] 在本发明的一实施例中，在确定岩块的数量和尺寸时主要基于以下两个原则：(1)一方面，岩块的尺寸应尽可能小，以达到制造工艺上的要求；(2)另一方面，基于各向异性油藏物理模型制作的工作量和效率的考量，岩块的尺寸也应尽可能的大，以减少岩块数量，提高制作各向异性油藏物理模型的效率。综合考量上述两个方面的因素，确定岩块最佳的尺寸或者数量，例如确定岩块为边长30厘米的正方体状岩块，或者确定最终的岩块数量为12块。
[0086] 在本发明的一实施例中，在确定岩块的形状时，应当考虑岩块可以紧密的粘结成最终的各向异性油藏物理模型，粘结面在各向异性油藏物理模型应当成各向同性分布，同时还要便于加工。因此，岩块的形状一般为立方体状或者长方体状。当然，本领域技术人员可以理解的是，岩块的形状还可以是除上述立方体状或者长方体状之外的其他形状，例如锥体状或多面体状等。
[0087] 在本发明的一实施例中，为了满足各向异性油藏物理模型与实际的目标油藏一致，即各向异性油藏物理模型与目标油藏岩性一致，孔渗相似、孔隙结构相似。制作岩块的材料应当材质均匀，例如使用方解石粉末，以保证岩块的物性分布均匀。
[0088] 在本发明的一实施例中，在选择粘结剂时，应当选择耐水、耐高温、粘结强度高、易调和、无毒、成本低的粘结剂；同时，凝固时间适中，保证能够完成粘结操作后凝固。因此，所述粘结剂至少包括环氧树脂。
[0089] 在本发明的一实施例中，进行粘结操作时，涂抹的胶线要尽量做到分布均匀，同时要考虑到粘结剂本身的性质，容易操作；胶线不能影响流体在各向异性油藏物理模型空间中的渗流规律。进过大量实践证明，粘结剂在粘结面上呈网状分布时效果最为理想，一方面可以有效粘结岩块，另一方面有利于流体在介质内的渗流。另外，在粘结的过程中，应当注意压紧岩块以使岩块粘结紧密。
[0090] 最后，本发明实施例提出的各向异性油藏物理模型及其制作方法，不仅适用于油田开发技术领域，还可以供其他与渗流现象有关的研究领域使用和参考，例如煤矿瓦斯排采研究和水利工程研究等，具有广泛的应用范围。
[0091] 本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各向异性油藏物理模型制作方法。
[0092] 本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述各向异性油藏物理模型制作方法的计算机程序。
[0093] 综上所述，本发明实施例将各向异性油藏参数转换为各向同性油藏参数；其中，所述各向同性油藏参数中的各向同性油藏地层厚度大于所述各向异性油藏参数中的各向异性油藏地层厚度；根据所述各向同性油藏参数，基于相似准则制作各向异性油藏物理模型。本发明实施例首先进行介质空间变换，即将各向异性油藏参数转换为各向同性油藏参数，以使得转换后的各向同性油藏地层厚度大于转换前的各向异性油藏地层厚度，进而根据转换后的各向同性油藏参数，基于相似准则制作各向异性油藏物理模型，本发明实施例可以有效实现制作各向异性油藏物理模型的目的，同时制作的各向异性油藏物理模型的厚度较传统的油藏物理模型有所提升，易于加工和测试。
[0094] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0095] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0096] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0097] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0098] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
