用于确定裂缝溶洞分布对储层渗透性影响的方法和装置

摘要

本发明提供的用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的方法，涉及油气田勘探开发技术，该方法根据碳酸盐岩油藏地层的裂缝和溶洞的真实裂缝分布参数和溶洞分布参数进行流动模拟，不需要对裂缝和溶洞进行任何简化处理，而且利用格子玻尔兹曼方法统一模型无需考虑裂缝溶洞与基质之间的边界问题，所有网格统一处理，使得计算量大大简化的同时又能得到准确的结果。同时，根据不同的裂缝和溶洞分布，通过模拟得到考虑裂缝和溶洞后整个碳酸盐地层改善后的基质渗透率，用改善后的基质渗透率与固有渗透率的比值来表征不同裂缝和溶洞分布对该碳酸盐地层的渗透性改善的好坏，实现了裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的量化计算。

说明书

技术领域

本发明涉及油气田勘探开发技术，尤其涉及一种用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的方法和装置。

背景技术

碳酸盐岩油藏的渗流规律受到其复杂地质条件的影响，其储层包含大量的裂缝和溶洞。为了研究碳酸盐岩油藏复杂地质条件下的流动规律，需要研究不同裂缝和溶洞发育对储层渗透性的影响，便于开展碳酸盐岩油藏的渗流规律的研究。

目前碳酸盐岩油藏的数值模拟中，通常将裂缝和溶洞看成一种连续的介质，采用双重介质模型或者多重介质模型进行模拟，这与裂缝和溶洞非连续性的真实情况不符合；另外一部分学者采用离散裂缝模型进行数值模拟，在该模拟中仅考虑了裂缝的影响，而且对裂缝进行了降维简化处理，而且不能考虑溶洞的影响；总之，目前碳酸盐岩油藏的数值模拟中不能考虑裂缝和溶洞的真实分布状况来进行模拟研究。

发明内容

本发明提供一种用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的方法和装置，旨在降低模拟裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的难度，简化裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的数值模拟计算量，提高裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的数值模拟精度。

一方面，本发明提供一种用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的方法，所述方法包括：

根据地震资料和测井数据，获取碳酸盐地层的地层参数和所述碳酸盐地层的裂缝分布参数和溶洞分布参数，其中，所述碳酸盐地层的地层参数包括所述碳酸盐地层的地层面积、固有渗透率，所述碳酸盐地层的裂缝分布参数包括裂缝倾角、裂缝半长和裂缝开度，所述溶洞分布参数包括溶洞中心位置坐标和溶洞面积；

根据所述碳酸盐地层的流体样本和测井数据，获取所述碳酸盐地层流体的密度和温度；

根据平衡状态分布函数，确定所述碳酸盐地层的第一流体速度，其中，所述平衡状态分布函数为其中R为气体常数，u、ρ和T分别为所述碳酸盐地层的第一流体速度、密度和温度，e_i为格子速度，ω_i为权重系数；

根据公式确定所述碳酸盐地层的第二流体速度，其中，R为气体常数，τ为松弛时间，与粘度之间存在关系：v＝(τ-0.5)RT；

根据所述第一流体速度和所述第二流体速度，确定所述碳酸盐地层水平方向上的平均流体速度；

利用格子玻尔兹曼统一模型根据所述第一流体速度、所述平均流体速度、所述碳酸盐地层的入口和出口间的压差，确定所述碳酸盐地层的基质渗透率；

将所述基质渗透率与所述固有渗透率间的比值确定为裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的影响值。

可选的，所述根据所述第一流体速度和所述第二流体速度，确定所述碳酸盐地层水平方向上的平均流体速度，包括：

根据公式确定所述碳酸盐地层水平方向上的平均流体速度其中，u为所述碳酸盐地层的第一流体速度，u'为所述碳酸盐地层的第二流体速度，τ为松弛时间。

可选的，所述利用格子玻尔兹曼统一模型根据所述第一流体速度、所述平均流体速度、所述碳酸盐地层的入口和出口间的压差，确定所述碳酸盐地层的基质渗透率，包括：

采用正交网格对所述碳酸盐地层进行网格划分；

对于划分网格后的所述碳酸盐地层，根据所述碳酸盐地层的裂缝分布参数和溶洞分布参数确定每一个网格的种类，所述网格的种类包括基质、裂缝和溶洞；

对于格子玻尔兹曼统一模型，其裂缝的渗流阻力和溶洞的渗流阻力设置为无限小，基质的渗流阻力根据公式R＝vk^-1确定；

利用格子玻尔兹曼统一模型，根据公式确定所述碳酸盐地层的基质渗透率，其中，为所述平均流体速度，μ为所述第一流体速度，Δp为所述碳酸盐地层的入口和出口间的压差，l为所述碳酸盐地层的区域长度。

可选的，所述将所述基质渗透率与所述固有渗透率间的比值确定为裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的影响值，包括：

将所述基质渗透率与所述固有渗透率间的比值确定为裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的影响值；

根据所述影响值的大小判断裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的改善效果，其中，所述比值越大，裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的改善效果越好。

另一方面，本发明实施例提供一种用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的装置，所述装置包括：

第一获取模块，用于根据地震资料和测井数据，获取碳酸盐地层的地层参数和所述碳酸盐地层的裂缝分布参数和溶洞分布参数，其中，所述碳酸盐地层的地层参数包括所述碳酸盐地层的地层面积、固有渗透率，所述碳酸盐地层的裂缝分布参数包括裂缝倾角、裂缝半长和裂缝开度，所述溶洞分布参数包括溶洞中心位置坐标和溶洞面积；

第二获取模块，用于根据所述碳酸盐地层的流体样本和测井数据，获取所述碳酸盐地层流体的密度和温度；

第一确定模块，用于根据平衡状态分布函数，确定所述碳酸盐地层的第一流体速度，其中，所述平衡状态分布函数为其中R为气体常数，u、ρ和T分别为所述碳酸盐地层的第一流体速度、密度和温度，e_i为格子速度，ω_i为权重系数；

第二确定模块，用于根据公式确定所述碳酸盐地层的第二流体速度，其中，R为气体常数，τ为松弛时间，与粘度之间存在关系：v＝(τ-0.5)RT；

第三确定模块，用于根据所述第一流体速度和所述第二流体速度，确定所述碳酸盐地层水平方向上的平均流体速度；

第四确定模块，用于利用格子玻尔兹曼统一模型根据所述第一流体速度、所述平均流体速度、所述碳酸盐地层的入口和出口间的压差，确定所述碳酸盐地层的基质渗透率；

第五确定模块，用于将所述基质渗透率与所述固有渗透率间的比值确定为裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的影响值。

可选的，所述第三确定模块具体用于：

根据公式确定所述碳酸盐地层水平方向上的平均流体速度其中，u为所述碳酸盐地层的第一流体速度，u'为所述碳酸盐地层的第二流体速度，τ为松弛时间。

可选的，所述第四确定模块具体用于：

采用正交网格对所述碳酸盐地层进行网格划分；

对于划分网格后的所述碳酸盐地层，根据所述碳酸盐地层的裂缝分布参数和溶洞分布参数确定每一个网格的种类，所述网格的种类包括基质、裂缝和溶洞；

对于格子玻尔兹曼统一模型，其裂缝的渗流阻力和溶洞的渗流阻力设置为无限小，基质的渗流阻力根据公式R＝vk^-1确定；

利用格子玻尔兹曼统一模型，根据公式确定所述碳酸盐地层的基质渗透率，其中，为所述平均流体速度，μ为所述第一流体速度，Δp为所述碳酸盐地层的入口和出口间的压差，l为所述碳酸盐地层的区域长度。

可选的，所述第五确定模块具体用于：

将所述基质渗透率与所述固有渗透率间的比值确定为裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的影响值；

根据所述影响值的大小判断裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的改善效果，其中，所述比值越大，裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的改善效果越好。

本发明实施例提供的用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的方法，根据碳酸盐岩油藏地层的裂缝和溶洞的真实裂缝分布参数和溶洞分布参数进行流动模拟，不需要对裂缝和溶洞进行任何简化处理，而且利用格子玻尔兹曼方法统一模型无需考虑裂缝溶洞与基质之间的边界问题，所有网格统一处理，使得计算量大大简化的同时又能得到准确的结果。同时，对于该碳酸盐地层给定一个固有渗透率，然后根据不同的裂缝和溶洞分布，通过模拟得到考虑裂缝和溶洞后整个碳酸盐地层改善后的基质渗透率，用改善后的基质渗透率与固有渗透率的比值来表征不同裂缝和溶洞分布对该碳酸盐地层的渗透性改善的好坏，实现了裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的量化计算。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供的用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的方法可以由终端设备执行。本发明实施例中的终端设备可以是包括显示屏的手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备，以及各种形式的用户设备(User Equipment；简称：UE)，移动台(Mobile Station；简称：MS)及终端(terminal)等。示例的，本发明实施例的终端设备可以是台式电脑、服务器等等。

本发明实施例提供的用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的方法，用于油气勘探过程中，评价裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的影响，根据碳酸盐岩油藏地层的裂缝和溶洞的真实裂缝分布参数和溶洞分布参数进行流动模拟，不需要对裂缝和溶洞进行任何简化处理，而且利用格子玻尔兹曼方法统一模型无需考虑裂缝溶洞与基质之间的边界问题，所有网格统一处理，使得计算量大大简化的同时又能得到准确的结果。同时，对于该碳酸盐地层给定一个固有渗透率，然后根据不同的裂缝和溶洞分布，通过模拟得到考虑裂缝和溶洞后整个碳酸盐地层改善后的基质渗透率，用改善后的基质渗透率与固有渗透率的比值来表征不同裂缝和溶洞分布对该碳酸盐地层的渗透性改善的好坏，实现了裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的量化计算。

下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明实施例提供的用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例一提供的用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的方法包括以下步骤：

步骤S101：根据地震资料和测井数据，获取碳酸盐地层的地层参数和所述碳酸盐地层的裂缝分布参数和溶洞分布参数。

在步骤S101的实现过程中，通常首先采用地震勘探法获取该油田的整体地质构造，具体地，通过地震勘探法获得该油田的地质构造数据，进而通过计算机进行数据处理和绘制该油田的地质构造图。需要说明的是，地震勘探法的具体实现过程，本领域技术人员可参考现有技术。

当然，在步骤S101的实现过程中，也可以通过测井的方式，获取碳酸盐地层的地层参数和该碳酸盐地层的裂缝分布参数和溶洞分布参数。而且还可以同时采用地震勘探法和测井法获取该碳酸盐地层的地层参数和该碳酸盐地层的裂缝分布参数和溶洞分布参数，本发明实施例对此不做具体限定。

需要说明的是，该碳酸盐地层的地层参数包括碳酸盐地层的地层面积、固有渗透率，该碳酸盐地层的裂缝分布参数包括裂缝倾角、裂缝半长和裂缝开度，该碳酸盐地层的溶洞分布参数包括溶洞中心位置坐标和溶洞面积。

步骤S102：根据所述碳酸盐地层的流体样本和测井数据，获取所述碳酸盐地层流体的密度和温度。

具体的，可以通过钻井取芯的方式，获取该碳酸盐地层的流体样本，进而，采用密度计测量该碳酸盐地层的密度；另外钻井过程中，根据温度传感器可以获取地层中流体的温度。

步骤S103：根据平衡状态分布函数，确定所述碳酸盐地层的第一流体速度。

具体的，根据平衡状态分布函数中碳酸盐地层的第一流体速度、密度和温度三者之间的关系，确定该碳酸盐地层的第一流体速度。

进一步的，该平衡状态分布函数为其中R为气体常数，u、ρ和T分别为该碳酸盐地层的第一流体速度、密度和温度，e_i为格子速度，ω_i为权重系数。

需要说明的是，对于权重系数ω_i，本发明实施例不做具体限定，本领域技术人员可参考现有技术设置。示例的，对于二维的D2Q9的格子玻尔兹曼统一模型，其权重系数ω_i为ω₀＝4/9，当i＝1,2,3,4时，ω_i＝1/9，当i＝5,6,7,8时，ω_i＝1/36。

需要说明的是，对于格子速度e_i的具体数值，本发明实施例不做具体限定，本领域技术人员可参考现有技术。示例的，对于二维的D2Q9的格子玻尔兹曼统一模型，其格子速度e_i为e₀＝(0,0)、e_1,3＝(±1,0)、e_2,4＝(0,±1)、e_5,7＝(±1,±1)和

步骤S104：根据公式确定所述碳酸盐地层的第二流体速度。

具体的，获得了该碳酸盐地层的第一流体速度之后，根据第一流体速度与第二流体速度之间的关系，计算该碳酸盐地层的第二流体速度。进一步的，根据公式确定该碳酸盐地层的第二流体速度；其中，R为气体常数，是一个在物态方程中连系各个热力学函数的物理常数，通常，R＝8.3138462；τ为松弛时间，用于指物体受力变形，外力解除后材料恢复正常状态所需的时间，松弛时间τ与粘度之间存在关系：v＝(τ-0.5)RT。

步骤S105：根据所述第一流体速度和所述第二流体速度，确定所述碳酸盐地层水平方向上的平均流体速度。

具体的，根据第一流体速度和第二流体速度，计算该碳酸盐地层在水平方向上的平均流体速度。进一步的，根据公式确定该碳酸盐地层在水平方向上的平均流体速度其中，u为该碳酸盐地层的第一流体速度，u'为该碳酸盐地层的第二流体速度，τ为松弛时间。

步骤S106：利用格子玻尔兹曼统一模型根据所述第一流体速度、所述平均流体速度、所述碳酸盐地层的入口和出口间的压差，确定所述碳酸盐地层的基质渗透率。

具体的，首先针对该碳酸盐地层采用正交网格进行网格划分，对于划分网格后的该碳酸盐地层，根据该碳酸盐地层的裂缝分布参数和溶洞分布参数确定每一个网格的种类，该网格的种类包括基质、裂缝和溶洞，示例的，根据该碳酸盐地层的裂缝分布参数和溶洞分布参数确定每一个网格是基质还是裂缝或者是溶洞；确定了网格的种类之后，针对格子玻尔兹曼统一模型，将其裂缝的渗流阻力和溶洞的渗流阻力设置为无限小，基质的渗流阻力根据公式R＝vk^-1确定；最后利用格子兹曼统一模型，根据公式确定该碳酸盐地层的基质渗透率，其中，为平均流体速度，μ为第一流体速度，Δp为该碳酸盐地层的入口和出口间的压差，l为该碳酸盐地层的区域长度。

步骤S107：将所述基质渗透率与所述固有渗透率间的比值确定为裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的影响值。

具体的，确定上述获得的基质渗透率与固有渗透率间的比值，进而将该比值确定为裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的影响值，然后根据该影响值的大小判断裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的改善效果，其中，该比值越大，裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的改善效果越好。

本发明实施例提供的用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的方法，根据碳酸盐岩油藏地层的裂缝和溶洞的真实裂缝分布参数和溶洞分布参数进行流动模拟，不需要对裂缝和溶洞进行任何简化处理，而且利用格子玻尔兹曼方法统一模型无需考虑裂缝溶洞与基质之间的边界问题，所有网格统一处理，使得计算量大大简化的同时又能得到准确的结果。同时，对于该碳酸盐地层给定一个固有渗透率，然后根据不同的裂缝和溶洞分布，通过模拟得到考虑裂缝和溶洞后整个碳酸盐地层改善后的基质渗透率，用改善后的基质渗透率与固有渗透率的比值来表征不同裂缝和溶洞分布对该碳酸盐地层的渗透性改善的好坏，实现了裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的量化计算。

图2为本发明实施例提供的一种用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的装置的结构示意图。如图2所示，本发明实施例提供的用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的装置包括：

第一获取模块210，用于根据地震资料和测井数据，获取碳酸盐地层的地层参数和所述碳酸盐地层的裂缝分布参数和溶洞分布参数，其中，所述碳酸盐地层的地层参数包括所述碳酸盐地层的地层面积、固有渗透率，所述碳酸盐地层的裂缝分布参数包括裂缝倾角、裂缝半长和裂缝开度，所述溶洞分布参数包括溶洞中心位置坐标和溶洞面积；

第二获取模块220，用于根据所述碳酸盐地层的流体样本和测井数据，获取所述碳酸盐地层流体的密度和温度；

第一确定模块230，用于根据平衡状态分布函数，确定所述碳酸盐地层的第一流体速度，其中，所述平衡状态分布函数为其中R为气体常数，u、ρ和T分别为所述碳酸盐地层的第一流体速度、密度和温度，e_i为格子速度，ω_i为权重系数；

第二确定模块240，用于根据公式确定所述碳酸盐地层的第二流体速度，其中，R为气体常数，τ为松弛时间，与粘度之间存在关系：v＝(τ-0.5)RT；

第三确定模块250，用于根据所述第一流体速度和所述第二流体速度，确定所述碳酸盐地层水平方向上的平均流体速度；

第四确定模块260，用于利用格子玻尔兹曼统一模型根据所述第一流体速度、所述平均流体速度、所述碳酸盐地层的入口和出口间的压差，确定所述碳酸盐地层的基质渗透率；

第五确定模块270，用于将所述基质渗透率与所述固有渗透率间的比值确定为裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的影响值。

可选的，第三确定模块250具体用于：

根据公式确定所述碳酸盐地层水平方向上的平均流体速度其中，u为所述碳酸盐地层的第一流体速度，u'为所述碳酸盐地层的第二流体速度，τ为松弛时间。

可选的，第四确定模块260具体用于：

采用正交网格对所述碳酸盐地层进行网格划分；

对于划分网格后的所述碳酸盐地层，根据所述碳酸盐地层的裂缝分布参数和溶洞分布参数确定每一个网格的种类，所述网格的种类包括基质、裂缝和溶洞；

对于格子玻尔兹曼统一模型，其裂缝的渗流阻力和溶洞的渗流阻力设置为无限小，基质的渗流阻力根据公式R＝vk^-1确定；

利用格子玻尔兹曼统一模型，根据公式确定所述碳酸盐地层的基质渗透率，其中，为所述平均流体速度，μ为所述第一流体速度，Δp为所述碳酸盐地层的入口和出口间的压差，l为所述碳酸盐地层的区域长度。

可选的，第五确定模块270具体用于：

将所述基质渗透率与所述固有渗透率间的比值确定为裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的影响值；

根据所述影响值的大小判断裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的改善效果，其中，所述比值越大，裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性的改善效果越好。

需要说明的是：上述实施例提供的用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的装置，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的装置与用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

本发明实施例提供的用于确定裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的装置，根据碳酸盐岩油藏地层的裂缝和溶洞的真实裂缝分布参数和溶洞分布参数进行流动模拟，不需要对裂缝和溶洞进行任何简化处理，而且利用格子玻尔兹曼方法统一模型无需考虑裂缝溶洞与基质之间的边界问题，所有网格统一处理，使得计算量大大简化的同时又能得到准确的结果。同时，对于该碳酸盐地层给定一个固有渗透率，然后根据不同的裂缝和溶洞分布，通过模拟得到考虑裂缝和溶洞后整个碳酸盐地层改善后的基质渗透率，用改善后的基质渗透率与固有渗透率的比值来表征不同裂缝和溶洞分布对该碳酸盐地层的渗透性改善的好坏，实现了裂缝溶洞分布对碳酸盐储层渗透性影响的量化计算。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。