张思勤, 汪志明, 洪凯, 程青松, 曾泉树, 赵岩龙, 郭肖

(1.中石化石油工程机械有限公司第四机械厂, 湖北 荆州 434022; 2.中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室, 北京 102249; 3.中国石油南方石油勘探开发有限责任公司, 广东 广州 510240;4.中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司, 新疆 库尔勒 841000)

0 引 言

与国外相比,中国页岩气储层物性差、各向异性突出,孔隙结构存在多尺度特性。对页岩气储层进行渗流行为模拟时达西定律不再适用,常规的解析方法也较难对其渗流性质进行准确模拟[1-4]。此外,由于其孔隙结构的多尺度性和组分的复杂性,较难对其物性参数进行定量描述,提出一种微观图像构建数字岩心与Image J软件[5-6]相结合的方法定量提取孔隙信息。采用MATLAB图像处理技术和Image J软件对页岩二维切片图像进行处理,根据所提取的孔隙结构信息重建页岩气储层的三维数字岩心,然后采格子Boltzmann方法[7-8]对所建的三维数字岩心进行渗流行为的模拟,并分析孔隙结构对渗透率的影响。

1 格子Boltzmann方法

格子Boltzmann方法是一种新的模拟流体的方法,其模型主要包含流体粒子的离散速度集合、格子结构和演化方程3个要素。它描述了具有离散速度的流体粒子分布函数在1个固定格点上的运动过程。

粒子分布函数fi(x,t)的时间演化方程为

(1)

式中,fi(x,t)表示在时刻t、位置x处的节点上第i个方向的粒子分布函数;x是格子上的一个格点;{ci:i=1,2,…,b}是流体粒子的离散速度集合;δt是离散时间步长;t为当前时间步;τ为松弛时间。……