一种考虑孔隙-裂隙结构的渗透率计算方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑孔隙

【技术实现步骤摘要】
一种考虑孔隙
‑
裂隙结构的渗透率计算方法


[0001]本专利技术属于数字图像特征提取计算岩土特性领域，特别是涉及一种考虑孔隙
‑
裂隙结构的渗透率计算方法。

技术介绍

[0002]渗透率的准确评估，对于深部岩土工程，包括油气开采和生产效率等的评估至关重要。而渗透率受到岩土材料微观结构的影响，相关的学者已经在表征岩土材料的微观结构方面做出了大量的研究工作，并尝试通过微观结构去获取岩土介质的相关渗流特性信息。目前三维结构往往是耗时且昂贵的，研究从二维结构获取岩土介质渗流特性属性信息变得非常有意义。同时另外一方面，由于多种岩土介质富含有有机物，考虑其脆弱性，很难获得完整的样品进行试验研究。这进一步提升了从微观结构角度研究渗透率，进而评估深地能源开采和生产效率的价值。目前通过二维图像计算孔隙率，实际上是考虑管道流动，结合泊肃叶定律，因此是一种只考虑孔隙结构的渗透率计算方式。然而，这种方法忽视了裂隙对于渗透率的影响，而实际上在相同的面积下，流体在裂隙中更容易发展流动，因此只考虑孔隙结构会低估材料的渗透能力。基于此，本专利技术提供一种考虑孔隙、裂隙双重结构的渗透率定量化计算方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种考虑孔隙
‑
裂隙结构的渗透率计算方法，以解决上述现有技术存在的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种考虑孔隙
‑
裂隙结构的渗透率计算方法，包括以下步骤：
[0005]获取岩土原始图像，对所述岩土原始图像预处理得到预处理图像；
[0006]基于所述预处理图像中整体流量，获得整体总流量；
[0007]基于所述预处理图像判断空隙结构，得到所述空隙结构的分布特征，其中，所述空隙结构包括孔隙和裂隙；
[0008]基于所述空隙结构的分布特征和所述空隙结构，得到可流动路径的流量；
[0009]基于所述可流动路径流量和总流量，得到材料考虑孔隙裂隙结构的渗透率。
[0010]可选的，对所述原始图像进行二值化处理得到预处理图像。
[0011]可选的，基于所述预处理图像判断空隙结构，得到所述空隙结构的分布特征的过程包括：
[0012]基于所述预处理图像得到欧式距离图；
[0013]基于所述欧式距离图中最大长度和最大宽度的比值，确定空隙结构；
[0014]基于空隙结构，采用连续性方法，分别得到孔隙的孔径分布特征和裂隙的宽度分布特征。
[0015]可选的，所述最大长度和最大宽度的比值的临界值为5。
[0016]可选的，基于所述空隙结构的分布特征和所述空隙结构，得到可流动路径流量的过程包括：
[0017]基于泊肃叶定律，得到单一孔径的孔隙管道流量；
[0018]基于平板流模型，得到单一宽度的裂隙截面流量；
[0019]基于不同种类的空隙结构的分布特征，分别得到可流动路径流量；
[0020]其中，所述可流动路径流量包括孔隙管道总流量和裂隙截面总流量。
[0021]可选的，基于所述孔隙管道总流量和所述裂隙截面总流量，得到可流动路径总流量；
[0022]基于所述预处理图像整体的达西定律，得到整体总流量；
[0023]基于可流动路径总流量和整体总流量，得到总渗透率。
[0024]可选的，基于所述总渗透率，将迂曲度设置为1，得到材料考虑孔隙
‑
裂隙结构的渗透率。
[0025]本专利技术的技术效果为：
[0026]1.本专利技术考虑岩土材料本身存在的孔隙
‑
裂隙并存的复杂结构，更完整的分析了其结构特征。
[0027]2.通过本专利技术，考虑了孔隙、裂隙结构特征的影响，在渗透率的计算中，结果更接近于实际情况。
附图说明
[0028]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0029]图1为本专利技术实施例中的流程图；
[0030]图2为本专利技术实施例中的孔裂隙流动图，其中，(a)为管道流模型，(b)为平板流模型；
[0031]图3为本专利技术实施例中的基于二值化图像提取的孔隙裂隙分布情况图；
[0032]图4为本专利技术实施例中样品2的孔隙裂隙分布情况图；
[0033]图5为本专利技术实施例中的渗透率计算对比图。
具体实施方式
[0034]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0035]需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0036]实施例一
[0037]如图1所示，本实施例中提供一种考虑孔隙
‑
裂隙结构的渗透率计算方法，包括：
[0038]方法的第一步是要区分孔隙裂隙结构，对于获得的二维图像，首先要生成其欧式距离图，之后根据最大长度和最大宽度的比值，确定其是属于裂隙部分，还是属于孔隙部分，这里该比值的临界值可以确定为5。之后，根据连续性方法，确定孔隙部分的孔径分布特
征，而根据裂隙的宽度，确定裂隙部分的宽度分布特征。上述提取孔隙和裂隙结构参数内容为目前已有的手段，本专利主要提供基于上述信息获得渗透率的方法。
[0039]如图2(a)所示，对于孔隙部分，根据泊肃叶定律，管道中的流量可以确定为如下形式：
[0040][0041]其中，Q为流量，单位为m3‑
s；μ为流体粘度，单位为Pa
·
s；R为管道半径，单位为m；P为流体压力，单位为Pa，z为坐标轴。通过次公示，在特定围压下，通过单一孔径R管道的流量可以被确定。
[0042]平板流模型如图2(b)所示，根据平板流模型，单一宽度的裂隙其截面流量可以被确定为：
[0043][0044]其中，Q
f
为裂隙部分的流量，单位为m3‑
s；b为裂隙的宽度，单位为m；L为裂隙的长度，单位为m。
[0045]当考虑存在多孔介质含有不同大小的孔隙和不同尺寸的裂隙时，总流量可以被分为孔隙部分流量和裂隙部分流量，孔隙部分总流量可以被确定为：
[0046][0047]其中，Δp为孔隙管道长度d
i
所对应的压降，单位为Pa。
[0048]裂隙部分的总流量可以被确定为：
[0049][0050]总体的流量为孔隙部分的流量和裂隙部分的流量之和。
[0051][0052]同时，整体上，多孔介质中的流动应当符合达西定律，则有：
[0053][0054]其中，k为渗透率，单位为m2；A为多孔介质的截面积，单位为m2,d为多孔介质垂直于其表面的长度。
[0055]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑孔隙
‑
裂隙结构的渗透率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：获取岩土原始图像，对所述岩土原始图像预处理得到预处理图像；基于所述预处理图像中整体流量，获得整体总流量；基于所述预处理图像判断空隙结构，得到所述空隙结构的分布特征，其中，所述空隙结构包括孔隙和裂隙；基于所述空隙结构的分布特征和所述空隙结构，得到可流动路径的流量；基于所述可流动路径流量和总流量，得到材料考虑孔隙裂隙结构的渗透率。2.根据权利要求1所述的考虑孔隙
‑
裂隙结构的渗透率计算方法，其特征在于，对所述原始图像进行二值化处理得到预处理图像。3.根据权利要求2所述的考虑孔隙
‑
裂隙结构的渗透率计算方法，其特征在于，基于所述预处理图像判断空隙结构，得到所述空隙结构的分布特征的过程包括：基于所述预处理图像得到欧式距离图；基于所述欧式距离图中最大长度和最大宽度的比值，确定空隙结构；基于空隙结构，采用连续性方法，分别得到孔隙的孔径分布特征和裂隙的宽度分布特征。4.根据权利要求3所述的考虑孔隙
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江峰，倪宏阳，王志鹏，张子灏，张腾元，张耀晖，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：