基于模拟退火法的数字岩心重构技术及导电性数值模拟研究

发布时间：2017-07-15 16:22

  本文关键词：基于模拟退火法的数字岩心重构技术及导电性数值模拟研究

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【摘要】：尽管岩石物理实验可以取得多孔介质中的地球物理性质,但随着科研和生产的要求不断提高,对于一些特殊的储层样品,采用传统的岩石物理实验方法有时仍难以达到实验目的。并且传统的岩石物理实验还有测试周期长、成本高、数据结果干扰大等弊端。随着科学技术的发展,数值模拟技术正逐渐受到人们越来越多的关注,作为一种新兴的岩石物理研究方法,数字岩心技术具有成本低、效率高、应用方便快捷等优点。在众多国内外专家学者的努力下数值模拟正在向精确化、实用化、多面化的方向发展。本论文以实际的二维岩心切片为基础,使用人工阈值分割方法对二维岩心切片进行孔隙和骨架的二值化分割处理。数字岩心模型的构建,需要建立在原始岩心孔隙空间的几何特征的基础之上,所以本文研究了原始岩心的微观孔隙空间特性,对岩心孔隙半径、喉道半径、孔隙形状因子、孔喉比等参数的空间概率分布进行统计分析,以定量地描述原始岩心空间孔隙形态。最终以实际岩心孔隙空间分布特征为约束条件,使用模拟退火法建立三维的数字岩心模型。针对传统的模拟退火建立数字岩心方法存在费时较长、孤立点较多等缺点,本文通过定义孔隙与骨架的边界点选取准则,提出基于择多算子算法选取的对象点与孔隙骨架边界点交换作为新系统的生成方案,改进了传统的模拟退火建模方法。计算结果表明,与传统的模拟退火法建模结果相比,改进的数字岩心模型更加接近实际的岩心。最后,使用有限元方法对所建数字岩心模型进行导电性数值模拟研究,实现了三个主轴方向上的导电性差异分析。从模拟结果看,虽然本次所建数字岩心模型的导电性在不同方向具有一定差异,在Z轴方向与其他方向上的差异尤为突出,而在X轴方向和Y轴方向导电性差异则相对较小,这可能与约束函数的给定方式有关。但总体上,随着孔隙度的变化数字岩心的电导率呈指数规律变化,经公式拟合求取的岩心系数和胶结指数与理论结果相符,这验证了有限元法计算数字岩心导电性的可行性和准确性。
【关键词】：数值模拟 数字岩心 模拟退火法 微观孔隙结构 有限元方法
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P618.13;P628
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 论文的研究目的及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 数字岩心建模技术的研究现状10-12
• 1.2.2 岩石物理数值模拟研究现状12-13
• 1.3 论文的研究内容13
• 1.4 本文取得的主要成果及创新点13-15
• 1.4.1 取得的主要成果13-14
• 1.4.2 创新点14-15
• 第2章 数字岩心建模技术的微观图像处理15-22
• 2.1 岩心图像的预处理15-17
• 2.2 岩心图像的图像分割技术17-19
• 2.3 实际样品岩心图像的处理19-22
• 第3章 岩心微观孔隙结构分析22-29
• 3.1 孔隙特征及相关参数的计算22-24
• 3.1.1 孔隙半径的计算22-23
• 3.1.2 孔隙形状因子的表征方法23-24
• 3.2 喉道识别及相关参数的计算24-25
• 3.2.1 喉道长度的计算方法24
• 3.2.2 喉道半径的计算方法24-25
• 3.2.3 孔喉比的计算方法25
• 3.3 实际岩心的微观结构分析25-29
• 第4章 基于改进的模拟退火法的数字岩心建模技术29-37
• 4.1 模拟退火法建立数字岩心的基本原理29-30
• 4.2 数字岩心的建模函数30-31
• 4.3 基于模拟退火法的补充优化方案31-33
• 4.4 建模实例与效果分析33-37
• 4.4.1 建模资料的提取33-34
• 4.4.2 补充优化算法参数设置34-35
• 4.4.3 数字岩心建模结果35-37
• 第5章 基于有限元方法的电阻率数值模拟37-47
• 5.1 有限元法的基本原理37-38
• 5.2 有限元法的单元划分及结点编号38-39
• 5.3 有限元法计算数字岩心有效电导率的理论推导39-42
• 5.4 数值模拟结果分析42-47
• 第6章 结论及认识47-48
• 参考文献48-52
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果52-53
• 后记和致谢53

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本文编号：544735