r>1. 裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心建模方法，其特征在于，該裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心建模方法 包括： 步驟1，采用CT掃描方法或數(shù)值方法建立巖石基質(zhì)三維數(shù)字巖心； 步驟2,基于裂縫分布滿足分形特征的假設(shè)條件，采用隨機(jī)方法生成分形離散裂縫網(wǎng)絡(luò) FDFN ;以及 步驟3,將FDFN離散化后與基質(zhì)數(shù)字巖心逐體素疊合后得到裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心建模方法，其特征在于，在步驟1中， 在采用CT掃描方法建立巖石基質(zhì)的三維數(shù)字巖心時(shí)，從目標(biāo)儲層裂縫不發(fā)育段取心后進(jìn) 行CT掃描或者制作二維鑄體薄片，然后對CT掃描圖像進(jìn)行濾波處理、圖像分割及代表元 體積分析后得到巖石基質(zhì)的三維數(shù)字巖心；在采用數(shù)值方法建立巖石基質(zhì)的三維數(shù)字巖心 時(shí)，對二維鑄體薄片進(jìn)行圖像處理，獲取面孔率、兩點(diǎn)相關(guān)函數(shù)、粒度組成這些統(tǒng)計(jì)信息，然 后采用數(shù)學(xué)方法重建巖石基質(zhì)的三維數(shù)字巖心。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心建模方法，其特征在于，在步驟2中， 該分形特征的假設(shè)條件為：①裂縫形狀可以用圓盤模型表示；②儲層裂縫中心的分布滿足 分形特征；③裂縫的長度分布滿足分形特征；④裂縫的開度分布滿足分形特征。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心建模方法，其特征在于，在步驟2中， 建立FDFN模型的具體步驟為： 步驟a，分析二維裂縫分布，提取裂縫長度分形維Di、裂縫中心點(diǎn)分形維D。、裂縫走向這 些參數(shù)； 步驟b，通過倍增級聯(lián)方法生成裂縫中心點(diǎn)； 步驟c，采用Villaescusa的坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)算法隨機(jī)生成裂縫傾角和傾向； 步驟d，計(jì)算裂縫長度； 步驟e，采用改進(jìn)的連續(xù)隨機(jī)增加算法生成裂縫開度；以及 步驟f，對三維裂縫網(wǎng)絡(luò)生成算法進(jìn)行驗(yàn)證。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心建模方法，其特征在于，在步驟a中， 采用圖像處理技術(shù)標(biāo)記出圖中的主要裂縫并進(jìn)行編號，計(jì)算出每條裂縫的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐 標(biāo)、裂縫的發(fā)育方位、裂縫的中點(diǎn)坐標(biāo)和裂縫的長度； 裂縫中心點(diǎn)分形維應(yīng)用下式計(jì)算式中C2(r)表示點(diǎn)對相關(guān)函數(shù)；N(r)表示區(qū)域中兩點(diǎn)距離小于r的點(diǎn)的個(gè)數(shù)；r表示區(qū) 域中兩點(diǎn)距離；N表示區(qū)域中點(diǎn)的總數(shù)；c為比例系數(shù)；D。表示裂縫中心點(diǎn)分形維； 裂縫長度分形維采用下式計(jì)算式中L表示裂縫生成區(qū)域的尺寸；α為裂縫的密度，可通過測量得到A為裂縫長度的 分形維；D。為裂縫中心點(diǎn)分形維；N(L)表示在區(qū)域L中裂縫的總數(shù)；1_表示最小的裂縫長 度； 裂縫走向通過圖像處理方法測量得到。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心建模方法，其特征在于，在步驟b中， 生成裂縫中心點(diǎn)的步驟為： ① 將裂縫生成區(qū)域劃分成一系列子區(qū)域，并且為每一個(gè)子區(qū)域賦予一個(gè)概率匕，Pi通 過下式計(jì)算：式中PiS概率；sr為父區(qū)域和子區(qū)域邊長之比；q表示分形維的個(gè)數(shù)，因?yàn)椴捎昧?D。和 Di共兩個(gè)分形維，因此q = 2 ;Dq表示多重分形維數(shù)； ② 將子區(qū)域再進(jìn)一步分成更小的子區(qū)域，當(dāng)前子區(qū)域成為父區(qū)域，為每一個(gè)子區(qū)域根 據(jù)上式賦予一個(gè)概率，并與父區(qū)域的概率相乘后作為子區(qū)域的概率； ③ 重復(fù)步驟②直到達(dá)到指定的迭代次數(shù)； ④ 為每個(gè)子區(qū)域賦予隨機(jī)值P，P滿足〇到1之間的均勻分布，將每個(gè)子區(qū)域的概率值 與P比較，如果大于P，則在該子區(qū)域生成裂縫中心點(diǎn)；否則不生成； 根據(jù)核磁共振實(shí)驗(yàn)測量得到的裂縫分形參數(shù)，應(yīng)用上述步驟生成三維FDFN的中心點(diǎn) 分布。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心建模方法，其特征在于，在步驟c中， 生成裂縫傾角和傾向的具體步驟為： ① 設(shè)所有裂縫單位法向量的平均單位法向量Μ在全局坐標(biāo)系中的角距離和方位距離 分別為i和#，以Μ為Ζ軸建立局部坐標(biāo)系，計(jì)算第i條裂縫在局部坐標(biāo)系中法向量的分量 (U, V，W)，計(jì)算公式為：式中^和別為第i條裂縫在局部坐標(biāo)系中角距離和方位距離，通過下面公式隨 機(jī)生成，上面式中N(0, 1)為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布；K為Fisher常數(shù)； ② 將上面的局部坐標(biāo)系繞X軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)S角，旋轉(zhuǎn)后第i條裂縫法向量分量 (u'，v'，w'）的計(jì)算公式為：③ 將局部坐標(biāo)系繞Z軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)I角，旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系重合，第i條裂 縫法向量的分量（u"，v"，w"）的計(jì)算公式為：@根據(jù)（11"^"，《"），計(jì)算第1條裂縫的傾角01和傾向由1。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心建模方法，其特征在于，在步驟d中， 裂縫的長度通過下式計(jì)算式中1為裂縫長度；L表示裂縫生成區(qū)域的尺寸；N(l)表示在區(qū)域L中裂縫長度大于1 的裂縫數(shù)目；ct 3D為三維空間裂縫的密度；α為二維空間裂縫的密度；Γ ()為伽馬函數(shù)；Di 二維空間中裂縫長度的分形維；D13D為三維空間中裂縫長度的分形維，且D13D = Ddl ;D。二 維空間中裂縫中心點(diǎn)分布的分形維；De3D為三維空間中裂縫中心點(diǎn)分布的分形維，且De3D = Dc+l〇9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心建模方法，其特征在于，在步驟e中， 生成裂縫開度的具體步驟為： ① 選取一個(gè)邊長為1的正方形區(qū)域表示裂縫的表面，將區(qū)域的四個(gè)頂點(diǎn)用1表示，并為 每個(gè)頂點(diǎn)賦予滿足Ν(0, σ。2)的隨機(jī)初始值，Ν(0, σ。2)表示均值為〇,方差為〇。2的標(biāo)準(zhǔn)正 態(tài)分布，以下類似； ② 基于四個(gè)角點(diǎn)的值，采用線性插值方法在正方形區(qū)域的中心插入點(diǎn)2，對所有的點(diǎn)加 上滿足Ν(0, 〇12)的隨機(jī)數(shù)，〇1通過下式計(jì)算式中Η為Hurst指數(shù)；〇為標(biāo)準(zhǔn)差，以下標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算均采用上式； ③ 根據(jù)相鄰角點(diǎn)的值采用線性插值法為正方形區(qū)域的每條邊插入中點(diǎn)，用3表示，對 所有的點(diǎn)加上滿足Ν(0, 〇22)的隨機(jī)數(shù)； ④ 重復(fù)上述步驟，經(jīng)過Ν步計(jì)算后，就可以得到一個(gè)（2Ν+1) X (2Ν+1)的矩陣，對矩陣中 的每一個(gè)點(diǎn)不斷加上滿足Ν(0, 〇 /)的隨機(jī)數(shù)，直到〇 ]2接近〇。2,最終得到的矩陣就為裂 縫開度分布； ⑤ 做正方形區(qū)域的內(nèi)切圓，去掉四個(gè)角落的裂縫開度數(shù)據(jù)即可得到圓形裂縫面的開度 分布。10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心建模方法，其特征在于，在步驟f中， 從三維裂縫網(wǎng)絡(luò)平行于XY平面任取一個(gè)剖面，計(jì)算其分形特征，與核磁共振掃描二維圖像 提取的裂縫分形特征進(jìn)行對比驗(yàn)證。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心建模方法，其特征在于，在步驟3中， 采用幾何變換技術(shù)將FDFN模型中每一條裂縫進(jìn)行離散化，離散化所用的分辨率與巖石基 質(zhì)三維數(shù)字巖心的分辨率一致，然后逐體素疊加，其中骨架體素與骨架體素疊加后依然是 骨架體素，其它疊加情況下均為孔隙體素，疊加后得到裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心建模方法，該裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心建模方法包括：步驟1，采用CT掃描方法或數(shù)值方法建立巖石基質(zhì)三維數(shù)字巖心；步驟2，基于裂縫分布滿足分形特征的假設(shè)條件，采用隨機(jī)方法生成分形離散裂縫網(wǎng)絡(luò)FDFN；以及步驟3，將FDFN離散化后與基質(zhì)數(shù)字巖心逐體素疊合后得到裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心。該裂縫網(wǎng)絡(luò)三維數(shù)字巖心建模方法能夠解決裂縫性儲層難以獲取代表性巖心的困難，同時(shí)也為裂縫性儲層巖石物理屬性的數(shù)值模擬研究提供了研究平臺，因此極具推廣價(jià)值。
【IPC分類】G06T17/05
【公開號】CN105279790
【申請?zhí)枴緾N201410264009
【發(fā)明人】張麗艷, 孫建孟, 趙國欣, 閆國亮, 烏洪翠, 趙建鵬, 王筱文, 王玉芹, 張孝珍
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年6月13日