非均质输导层内部优势通道的模拟方法及系统的制作方法
非均质输导层内部优势通道的模拟方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油地质勘探技术领域，特别涉及一种非均质输导层内部优势通道的 模拟方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着盆地有利区带勘探程度的不断提高，大多数构造幅度较大、地震剖面上能明 显识别的显性构造已基本落实，并且石油地质评价有利的显性圈闭大部分均已钻探。相对 而言，受沉积体系、储层岩性、物性横向变化控制的岩性地层圈闭和油气藏的识别与研宄已 逐渐成为油气勘探、开发的主要目标。
[0003] 由于油气二次运移在孔隙介质中呈现多相流动现象，目前大多数的数值模拟方法 都是基于这一特点，将流体力学中的达西定律拓展，针对独立相态流动的渗流机理建立相 应的数学模型，给出相应的边界条件并求解，对恢复的油气模拟系统进行数值模拟，并得到 其不同性质流体的势场，进而指导油气的勘探。这一套技术已被广泛应用到油气的勘探进 程中。经过近几十年的完善，人们的认识也在不断深化，针对不同盆地类型、地质条件、孔隙 介质、流体性质的数学模型不断被提出。这种基于多相渗流机理的模拟方法得到了很大的 发展，适用的范围已大大的延伸。而且很重要的一点，因为通过借助有限差分方程以及全隐 式方程组求解，这种模拟算法十分稳定，可靠性高，兼容性强，是针对盆地规模的油气早期 勘探的一种有效的方法。
[0004] 基于渗逾理论的数值模拟方法详细研宄了在非均质条件下的优势运移路径形成 机理，实现了从油源到有利圈闭的优势路径的直观刻画，开拓了基于优势通道理论的数值 模拟方法的思路，丰富了人们对油气聚集的模式的认识。
[0005] 但这种用均质渗流方法去还原非均质中油气运移过程的方法，从机理上就存在不 足，无法真实模拟出油气的优势通道。受渗透率非均质的控制，油气的运移路径难以有效预 测。从目前国内外实验室内观察到的结果来看，这种用均质渗流方法去还原非均质中油气 运移过程的方法，对油气在非均质输导层中沿着低阻的优势通道运聚的体现不足，预测精 度太低，无法相对精确的在有利区带中预测有利圈闭。
【发明内容】
[0006] 为了提高优势通道模拟的预测精度，本发明提供了一种非均质输导层内部优势通 道的模拟方法，所述方法包括：
[0007] S1 :获取非均质输导层的流体势图像，并对所述流体势图像进行网格化；
[0008] S2:在所述流体势图像中确定预设数量的网格为油源，并将所述油源作为当前网 格；
[0009] S3:计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势差，判断所述流体势差是否均 小于等于预设阈值，若所述流体势差均小于等于预设阈值，则将当前路径保存至路径集合 中，直接执行步骤S5,否则执行步骤S4 ;
[0010] S4:根据所述路径集合及所述流体势差计算油气从所述当前网格运转至各相邻网 格的概率，根据概率从所述相邻网格中随机选择一个相邻网格，将当前网格运转至该相邻 网格记录到当前路径中，并将该相邻网格作为当前网格，返回步骤S3;
[0011] S5 :清空当前路径，并将所述油源作为当前网格，返回步骤S3,直至返回步骤S3的 次数满足预设次数后，执行步骤S6 ;
[0012] S6:计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，并将所述优势通道系数最大 的路径作为优势通道。
[0013] 其中，步骤S3中，通过下式计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势差，
[0015] 其中，i为当前网格；j为当前网格的相邻网格；为当前网格i与其相邻网 格j之间的流体势差；g为重力加速度；P 相邻网格j的流体密度；Pi为当前网格i的 流体密度；Ap为相邻网格j与当前网格i的压力差；AZ为相邻网格j与当前网格i在所 述网格化的流体势图像中的高程差；〇为油水两相界面张力％为相邻网格j的孔隙半径； 氏为当前网格i的孔隙半径。
[0016] 其中，步骤S4中，根据所述路径集合及所述流体势差通过下式计算油气从所述当 前网格运转至各相邻网格的概率，
[0018] 其中，Pij(t)为从当前网格i运转至相邻网格j的概率；Tu(t)为从当前网格i运 转至相邻网格j的遗传性函数；a为继承启发因子；0为流体势启发因子；allowed为与当 前网格i相邻的所有网格。
[0019] 其中，所述tij(t)通过以下公式计算获得，
[0020] t(t) =t(〇)+M?At
[0021] 其中，t。(〇)为遗传性函数的初始值，M为所述路径集合中从当前网格运转i至 相邻网格j的次数，AT为遗传性函数在一次转运过程中的变化量。
[0022] 其中，步骤S6中，通过下式计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，
[0024] 其中，C为路径的优势通道系数，N为该路径中的网格数，2 〇u(t)为该路径中各 相邻网格之间的流体势差的总和。
[0025] 本发明还公开了一种非均质输导层内部优势通道的模拟系统，所述系统包括：
[0026] 网格化处理单元，用于获取非均质输导层的流体势图像，并对所述流体势图像进 行网格化；
[0027] 油源确定单元，用于在所述流体势图像中确定预设数量的网格为油源，并将所述 油源作为当前网格；
[0028] 计算判断单元，用于计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势差，判断所述 流体势差是否均小于等于预设阈值，若所述流体势差均小于等于预设阈值，则将当前路径 保存至路径集合中，调用路径清空单元，否则调用随机选择单元；
[0029] 随机选择单元，用于根据所述路径集合及所述流体势差计算油气从所述当前网格 运转至各相邻网格的概率，根据概率从所述相邻网格中随机选择一个相邻网格，将当前网 格运转至该相邻网格记录到当前路径中，并将该相邻网格作为当前网格，调用计算判断单 元；
[0030] 路径清空单元，用于清空当前路径，并将所述油源作为当前网格，调用计算判断单 元，直至调用计算判断单元的次数满足预设次数后，调用系数计算单元；
[0031] 系数计算单元，用于计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，并将所述优 势通道系数最大的路径作为优势通道。
[0032] 其中，所述计算判断单元通过下式计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势 差，
[0034] 其中，i为当前网格；j为当前网格的相邻网格；为当前网格i与其相邻网 格j之间的流体势差；g为重力加速度；P 相邻网格j的流体密度；Pi为当前网格i的 流体密度；Ap为相邻网格j与当前网格i的压力差；AZ为相邻网格j与当前网格i在所 述网格化的流体势图像中的高程差；〇为油水两相界面张力％为相邻网格j的孔隙半径； 氏为当前网格i的孔隙半径。
[0035] 其中，所述随机选择单元根据所述路径集合及所述流体势差通过下式计算油气从 所述当前网格运转至各相邻网格的概率，
[0037] 其中，Pij(t)为从当前网格i运转至相邻网格j的概率；Tu(t)为从当前网格i运 转至相邻网格j的遗传性函数；a为继承启发因子；0为流体势启发因子；allowed为与当 前网格i相邻的所有网格。
[0038] 其中，所述tij(t)通过以下公式计算获得，
[0039] t(t) =t(〇)+M?At
[0040] 其中，t。(〇)为遗传性函数的初始值，M为所述路径集合中从当前网格运转i至 相邻网格j的次数，AT为遗传性函数在一次转运过程中的变化量。
[0041] 其中，所述系数计算单元通过下式计算所述路径集合中各条路径的优势通道系 数，
[0043] 其中，C为路径的优势通道系数，N为该路径中的网格数，2 〇u(t)为该路径中各 相邻网格之间的流体势差的总和。
[0044] 本发明能够快速的计算出成藏过程中输导层内通往圈闭的优势通道，而并非简单 的选取一条差值最大的路径，优选出目前资料条件下最可能的路径，方式本身相对而言比 基于流体势及流迹模拟的效果从实现角度上更为接近现实条件，预测精度高，同时，由于算 法本身较为简单，计算迅速。
【附图说明】
[0045] 图1是本发明一种实施方式的非均质输导层内部优势通道的模拟方法的流程图；
[0046] 图2是当前网格的各相邻网格的相对流体势的示意图；
[0047] 图3是本发明一种实施方式的非均质输导层内部优势通道的模拟系统的结构框 图。
【具体实施方式】
[0048] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0049] 根据能量的观点，认为油气自发从机械能高的地方流向低的地方。油气在非均质 输导层中沿着低阻的优势通道运聚的基本原理。这一客观现象包括两个层次：第一，说明非 均质输导层的高孔渗部分在油气通过过程中具有"优先性"。第二，反映了油气优势运移通 道的"继承性"，即后期运移的油气会继承早期油气运移通道。故而，在模拟优势通道时，必 须考虑到非均质地质体对流体流动的影响并有效的表征出来，并且必须突出油气成藏的过 程性以及客观存在的随机性。
[0050] 为便于模拟优势通道，故而，对运移条件做如下假设：1.油气两相为独立相运移， 其互不相溶；2.油水为不可压流体，其密度不受温度压力变化的影响；3.油气运移的主控 因素为流体势场变化。在以上假设条件成立下，参照图1，所述方法包括：
[0051] S1 :获取非均质输导层的流体势图像，并对所述流体势图像进行网格化；
[0052] 需要说明的是，所述流体势图像可以通过目前广泛成熟的盆地模拟软件获得，在 此不再赘述。
[0053] S2:在所述流体势图像中确定预设数量的网格为油源，并将所述油源作为当前网 格；
[0054] S3:计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势差，判断所述流体势差是否均 小于等于预设阈值，若所述流体势差均小于等于预设阈值，则将当前路径保存至路径集合 中，直接执行步骤S5,否则执行步骤S4 ;
[0055] 在具体实现中，为了便于计算所述流体势差，可选地，通过下式计算所述当前网格 与其相邻网格之间的流体势差，
[0057] 其中，i为当前网格；j为当前网格的相邻网格；为当前网格i与其相邻网 格j之间的流体势差；g为重力加速度（取值通常为9. 81m/s2) ;P」为相邻网格j的流体密 度（单位为kg/m3) ;pi为当前网格i的流体密度（单位为kg/m3) ;Ap为相邻网格j与当 前网格i的压力差（单位为Pa) ;△Z为相邻网格j与当前网格i在所述网格化的流体势图 像中的高程差（单位为m) ;〇为油水两相界面张力（单位为N/m) 为相邻网格j的孔隙 半径（单位为m)成为当前网格i的孔隙半径（单位为m)。
[0058] 需要说明的是，重力势向上减少，压力势差受控于地压场的分布，毛细管势差主要 受控于岩石结构。
[0059] 可理解的是，所述流体势图像可为三维图像，也可以为二维图像，本实施方式中以 二维图像为例进行说明，但不限定本发明的保护范围，在确定当前网格后，以当前网格为中 心采用九宫格来代表在某一时间时，当前网格的各相邻网格的相对流体势（即各相邻网格 与当前网格的流体势差），如图2所示，当前网格i在该九宫格中的序号为5,故而，与其对 应的氏在图2中为R5，与其对应的Pi在图2中为P^，在九宫格中其他相邻网格的序号分 别为1~4及6~9,与其对应的Rj在图2中为RR4、R6~R9，与其对应的P」在图2中 为Pw。
[0060] S4:根据所述路径集合及所述流体势差计算油气从所述当前网格运转至各相邻网 格的概率，根据概率从所述相邻网格中随机选择一个相邻网格，将当前网格运转至该相邻 网格记录到当前路径中，并将该相邻网格作为当前网格，返回步骤S3;
[0061] 在具体实现中，为了便于计算油气从所述当前网格运转至各相邻网格的概率，可 选地，根据所述路径集合及所述流体势差通过下式计算油气从所述当前网格运转至各相邻 网格的概率，
[0063] 其中，Pij(t)为从当前网格i运转至相邻网格j的概率；Tu(t)为从当前网格i运 转至相邻网格j的遗传性函数；a为继承启发因子，代表继承作用的重要程度，取值为常数； 0为流体势启发因子，表示流体势的重要程度，取值为常数；allowed为与当前网格i相邻 的所有网格。
[0064] 由于Tu(t)为前期油气在运移路径上积累的造成路径更容易被后续油气继续 选择的可能程度，代表多次运移之间的联系，为了便于反映Tu(t)，本实施方式中，所述 Tij(t)通过以下公式计算获得，
[0065] tjj(t)= tjj(〇)+M?At
[0066] 其中，tu(〇)为遗传性函数的初始值（通常设置为1)，M为所述路径集合中从当 前网格i运转至相邻网格j的次数，At为遗传性函数在一次转运过程中的变化量。
[0067] S5 :清空当前路径，并将所述油源作为当前网格，返回步骤S3,直至返回步骤S3的 次数满足预设次数后，执行步骤S6 ;
[0068] S6 :计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，并将所述优势通道系数最大 的路径作为优势通道。
[0069] 由于流体势沿运移路径递减概率最大，为了消除路径形态本身的影响，可选地，步 骤S6中，通过下式计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，
[0071] 其中，C为路径的优势通道系数，N为该路径中的网格数，2 〇u(t)为该路径中各 相邻网格之间的流体势差的总和。
[0072] 本实施方式能够快速的计算出成藏过程中输导层内通往圈闭的优势通道，而并非 简单的选取一条差值最大的路径，优选出目前资料条件下最可能的路径，方式本身相对而 言比基于流体势及流迹模拟的效果从实现角度上更为接近现实条件，预测精度高，同时，由 于算法本身较为简单，计算迅速。
[0073] 图3是本发明一种实施方式的非均质输导层内部优势通道的模拟系统的结构框 图；参照图3,所述系统包括：
[0074] 网格化处理单元，用于获取非均质输导层的流体势图像，并对所述流体势图像进 行网格化；
[0075] 油源确定单元，用于在所述流体势图像中确定预设数量的网格为油源，并将所述 油源作为当前网格；
[0076] 计算判断单元，用于计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势差，判断所述 流体势差是否均小于等于预设阈值，若所述流体势差均小于等于预设阈值，则将当前路径 保存至路径集合中，调用路径清空单元，否则调用随机选择单元；
[0077] 随机选择单元，用于根据所述路径集合及所述流体势差计算油气从所述当前网格 运转至各相邻网格的概率，根据概率从所述相邻网格中随机选择一个相邻网格，将当前网 格运转至该相邻网格记录到当前路径中，并将该相邻网格作为当前网格，调用计算判断单 元；
[0078] 路径清空单元，用于清空当前路径，并将所述油源作为当前网格，调用计算判断单 元，直至调用计算判断单元的次数满足预设次数后，调用系数计算单元；
[0079] 系数计算单元，用于计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，并将所述优 势通道系数最大的路径作为优势通道。
[0080] 可选地，所述计算判断单元通过下式计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体 势差，
[0082] 其中，i为当前网格；j为当前网格的相邻网格；为当前网格i与其相邻网 格j之间的流体势差；g为重力加速度；P相邻网格j的流体密度；Pi为当前网格i的 流体密度；Ap为相邻网格j与当前网格i的压力差；AZ为相邻网格j与当前网格i在所 述网格化的流体势图像中的高程差；〇为油水两相界面张力％为相邻网格j的孔隙半径； 氏为当前网格i的孔隙半径。
[0083] 可选地，所述随机选择单元根据所述路径集合及所述流体势差通过下式计算油气 从所述当前网格运转至各相邻网格的概率，
[0085] 其中，Pij(t)为从当前网格i运转至相邻网格j的概率；tu(t)为从当前网格i运 转至相邻网格j的遗传性函数；a为继承启发因子；0为流体势启发因子；allowed为与当 前网格i相邻的所有网格。
[0086] 可选地，所述通过以下公式计算获得，
[0087] tjj(t) =tjj(〇) +M ? At
[0088] 其中，tyo)为遗传性函数的初始值，M为所述路径集合中从当前网格运转i至 相邻网格j的次数，At为遗传性函数在一次转运过程中的变化量。
[0089]可选地，所述系数计算单元通过下式计算所述路径集合中各条路径的优势通道系 数，
[0091]其中，C为路径的优势通道系数，N为该路径中的网格数，2 〇u(t)为该路径中各 相邻网格之间的流体势差的总和。
[0092] 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通 技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有 等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
【主权项】
1. 一种非均质输导层内部优势通道的模拟方法，其特征在于，所述方法包括： 51 :获取非均质输导层的流体势图像，并对所述流体势图像进行网格化； 52 :在所述流体势图像中确定预设数量的网格为油源，并将所述油源作为当前网格； S3:计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势差，判断所述流体势差是否均小于 等于预设阈值，若所述流体势差均小于等于预设阈值，则将当前路径保存至路径集合中，直 接执行步骤S5,否则执行步骤S4 ; S4:根据所述路径集合及所述流体势差计算油气从所述当前网格运转至各相邻网格的 概率，根据概率从所述相邻网格中随机选择一个相邻网格，将当前网格运转至该相邻网格 记录到当前路径中，并将该相邻网格作为当前网格，返回步骤S3; 55 :清空当前路径，并将所述油源作为当前网格，返回步骤S3,直至返回步骤S3的次数 满足预设次数后，执行步骤S6 ; 56 :计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，并将所述优势通道系数最大的路 径作为优势通道。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，通过下式计算所述当前网格与其 相邻网格之间的流体势差，其中，i为当前网格；j为当前网格的相邻网格；为当前网格i与其相邻网格j 之间的流体势差；g为重力加速度；P ^为相邻网格j的流体密度；P i为当前网格i的流体 密度；Δρ为相邻网格j与当前网格i的压力差；△ Z为相邻网格j与当前网格i在所述网 格化的流体势图像中的高程差；σ为油水两相界面张力为相邻网格j的孔隙半径；1为 当前网格i的孔隙半径。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S4中，根据所述路径集合及所述流体势 差通过下式计算油气从所述当前网格运转至各相邻网格的概率，其中，Pij(t)为从当前网格i运转至相邻网格j的概率；τ u(t)为从当前网格i运转 至相邻网格j的遗传性函数；a为继承启发因子；β为流体势启发因子；allowed为与当前 网格i相邻的所有网格。4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述τ u(t)通过以下公式计算获得， τ Jj (t) = τ Jj (〇) +M · Δ τ 其中，?)为遗传性函数的初始值，M为所述路径集合中从当前网格运转i至相邻 网格j的次数，Δ τ为遗传性函数在一次转运过程中的变化量。5. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S6中，通过下式计算所述路径集合中各 条路径的优势通道系数，其中，C为路径的优势通道系数，N为该路径中的网格数，Σ Φυ.α)为该路径中各相邻 网格之间的流体势差的总和。6. -种非均质输导层内部优势通道的模拟系统，其特征在于，所述系统包括： 网格化处理单元，用于获取非均质输导层的流体势图像，并对所述流体势图像进行网 格化； 油源确定单元，用于在所述流体势图像中确定预设数量的网格为油源，并将所述油源 作为当前网格； 计算判断单元，用于计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势差，判断所述流体 势差是否均小于等于预设阈值，若所述流体势差均小于等于预设阈值，则将当前路径保存 至路径集合中，调用路径清空单元，否则调用随机选择单元； 随机选择单元，用于根据所述路径集合及所述流体势差计算油气从所述当前网格运转 至各相邻网格的概率，根据概率从所述相邻网格中随机选择一个相邻网格，将当前网格运 转至该相邻网格记录到当前路径中，并将该相邻网格作为当前网格，调用计算判断单元； 路径清空单元，用于清空当前路径，并将所述油源作为当前网格，调用计算判断单元， 直至调用计算判断单元的次数满足预设次数后，调用系数计算单元； 系数计算单元，用于计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，并将所述优势通 道系数最大的路径作为优势通道。7. 如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述计算判断单元通过下式计算所述当前 网格与其相邻网格之间的流体势差，其中，i为当前网格；j为当前网格的相邻网格；为当前网格i与其相邻网格j 之间的流体势差；g为重力加速度；P ^为相邻网格j的流体密度；P i为当前网格i的流体 密度；Δρ为相邻网格j与当前网格i的压力差；△ Z为相邻网格j与当前网格i在所述网 格化的流体势图像中的高程差；σ为油水两相界面张力为相邻网格j的孔隙半径；1为 当前网格i的孔隙半径。8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述随机选择单元根据所述路径集合及所 述流体势差通过下式计算油气从所述当前网格运转至各相邻网格的概率，其中，Pij(t)为从当前网格i运转至相邻网格j的概率；τ u(t)为从当前网格i运转 至相邻网格j的遗传性函数；a为继承启发因子；β为流体势启发因子；allowed为与当前 网格i相邻的所有网格。9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述τ u(t)通过以下公式计算获得， τ Jj (t) = τ Jj (〇) +M · Δ τ 其中，?)为遗传性函数的初始值，M为所述路径集合中从当前网格运转i至相邻 网格j的次数，Δ τ为遗传性函数在一次转运过程中的变化量。10. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系数计算单元通过下式计算所述路径 集合中各条路径的优势通道系数，其中，C为路径的优势通道系数，N为该路径中的网格数，Σ Φυ.α)为该路径中各相邻 网格之间的流体势差的总和。
【专利摘要】本发明公开了一种非均质输导层内部优势通道的模拟方法及系统，涉及石油地质勘探技术领域，本发明能够快速的计算出成藏过程中输导层内通往圈闭的优势通道，而并非简单的选取一条差值最大的路径，优选出目前资料条件下最可能的路径，方式本身相对而言比基于流体势及流迹模拟的效果从实现角度上更为接近现实条件，预测精度高，同时，由于算法本身较为简单，计算迅速。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN104899383
【申请号】CN201510325558
【发明人】徐怀民, 徐朝晖, 王涛, 何军
【申请人】中国石油大学(北京)
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油地质勘探技术领域，特别涉及一种非均质输导层内部优势通道的 模拟方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着盆地有利区带勘探程度的不断提高，大多数构造幅度较大、地震剖面上能明 显识别的显性构造已基本落实，并且石油地质评价有利的显性圈闭大部分均已钻探。相对 而言，受沉积体系、储层岩性、物性横向变化控制的岩性地层圈闭和油气藏的识别与研宄已 逐渐成为油气勘探、开发的主要目标。
[0003] 由于油气二次运移在孔隙介质中呈现多相流动现象，目前大多数的数值模拟方法 都是基于这一特点，将流体力学中的达西定律拓展，针对独立相态流动的渗流机理建立相 应的数学模型，给出相应的边界条件并求解，对恢复的油气模拟系统进行数值模拟，并得到 其不同性质流体的势场，进而指导油气的勘探。这一套技术已被广泛应用到油气的勘探进 程中。经过近几十年的完善，人们的认识也在不断深化，针对不同盆地类型、地质条件、孔隙 介质、流体性质的数学模型不断被提出。这种基于多相渗流机理的模拟方法得到了很大的 发展，适用的范围已大大的延伸。而且很重要的一点，因为通过借助有限差分方程以及全隐 式方程组求解，这种模拟算法十分稳定，可靠性高，兼容性强，是针对盆地规模的油气早期 勘探的一种有效的方法。
[0004] 基于渗逾理论的数值模拟方法详细研宄了在非均质条件下的优势运移路径形成 机理，实现了从油源到有利圈闭的优势路径的直观刻画，开拓了基于优势通道理论的数值 模拟方法的思路，丰富了人们对油气聚集的模式的认识。
[0005] 但这种用均质渗流方法去还原非均质中油气运移过程的方法，从机理上就存在不 足，无法真实模拟出油气的优势通道。受渗透率非均质的控制，油气的运移路径难以有效预 测。从目前国内外实验室内观察到的结果来看，这种用均质渗流方法去还原非均质中油气 运移过程的方法，对油气在非均质输导层中沿着低阻的优势通道运聚的体现不足，预测精 度太低，无法相对精确的在有利区带中预测有利圈闭。
【发明内容】
[0006] 为了提高优势通道模拟的预测精度，本发明提供了一种非均质输导层内部优势通 道的模拟方法，所述方法包括：
[0007] S1 :获取非均质输导层的流体势图像，并对所述流体势图像进行网格化；
[0008] S2:在所述流体势图像中确定预设数量的网格为油源，并将所述油源作为当前网 格；
[0009] S3:计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势差，判断所述流体势差是否均 小于等于预设阈值，若所述流体势差均小于等于预设阈值，则将当前路径保存至路径集合 中，直接执行步骤S5,否则执行步骤S4 ;
[0010] S4:根据所述路径集合及所述流体势差计算油气从所述当前网格运转至各相邻网 格的概率，根据概率从所述相邻网格中随机选择一个相邻网格，将当前网格运转至该相邻 网格记录到当前路径中，并将该相邻网格作为当前网格，返回步骤S3;
[0011] S5 :清空当前路径，并将所述油源作为当前网格，返回步骤S3,直至返回步骤S3的 次数满足预设次数后，执行步骤S6 ;
[0012] S6:计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，并将所述优势通道系数最大 的路径作为优势通道。
[0013] 其中，步骤S3中，通过下式计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势差，
[0015] 其中，i为当前网格；j为当前网格的相邻网格；为当前网格i与其相邻网 格j之间的流体势差；g为重力加速度；P 相邻网格j的流体密度；Pi为当前网格i的 流体密度；Ap为相邻网格j与当前网格i的压力差；AZ为相邻网格j与当前网格i在所 述网格化的流体势图像中的高程差；〇为油水两相界面张力％为相邻网格j的孔隙半径； 氏为当前网格i的孔隙半径。
[0016] 其中，步骤S4中，根据所述路径集合及所述流体势差通过下式计算油气从所述当 前网格运转至各相邻网格的概率，
[0018] 其中，Pij(t)为从当前网格i运转至相邻网格j的概率；Tu(t)为从当前网格i运 转至相邻网格j的遗传性函数；a为继承启发因子；0为流体势启发因子；allowed为与当 前网格i相邻的所有网格。
[0019] 其中，所述tij(t)通过以下公式计算获得，
[0020] t(t) =t(〇)+M?At
[0021] 其中，t。(〇)为遗传性函数的初始值，M为所述路径集合中从当前网格运转i至 相邻网格j的次数，AT为遗传性函数在一次转运过程中的变化量。
[0022] 其中，步骤S6中，通过下式计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，
[0024] 其中，C为路径的优势通道系数，N为该路径中的网格数，2 〇u(t)为该路径中各 相邻网格之间的流体势差的总和。
[0025] 本发明还公开了一种非均质输导层内部优势通道的模拟系统，所述系统包括：
[0026] 网格化处理单元，用于获取非均质输导层的流体势图像，并对所述流体势图像进 行网格化；
[0027] 油源确定单元，用于在所述流体势图像中确定预设数量的网格为油源，并将所述 油源作为当前网格；
[0028] 计算判断单元，用于计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势差，判断所述 流体势差是否均小于等于预设阈值，若所述流体势差均小于等于预设阈值，则将当前路径 保存至路径集合中，调用路径清空单元，否则调用随机选择单元；
[0029] 随机选择单元，用于根据所述路径集合及所述流体势差计算油气从所述当前网格 运转至各相邻网格的概率，根据概率从所述相邻网格中随机选择一个相邻网格，将当前网 格运转至该相邻网格记录到当前路径中，并将该相邻网格作为当前网格，调用计算判断单 元；
[0030] 路径清空单元，用于清空当前路径，并将所述油源作为当前网格，调用计算判断单 元，直至调用计算判断单元的次数满足预设次数后，调用系数计算单元；
[0031] 系数计算单元，用于计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，并将所述优 势通道系数最大的路径作为优势通道。
[0032] 其中，所述计算判断单元通过下式计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势 差，
[0034] 其中，i为当前网格；j为当前网格的相邻网格；为当前网格i与其相邻网 格j之间的流体势差；g为重力加速度；P 相邻网格j的流体密度；Pi为当前网格i的 流体密度；Ap为相邻网格j与当前网格i的压力差；AZ为相邻网格j与当前网格i在所 述网格化的流体势图像中的高程差；〇为油水两相界面张力％为相邻网格j的孔隙半径； 氏为当前网格i的孔隙半径。
[0035] 其中，所述随机选择单元根据所述路径集合及所述流体势差通过下式计算油气从 所述当前网格运转至各相邻网格的概率，
[0037] 其中，Pij(t)为从当前网格i运转至相邻网格j的概率；Tu(t)为从当前网格i运 转至相邻网格j的遗传性函数；a为继承启发因子；0为流体势启发因子；allowed为与当 前网格i相邻的所有网格。
[0038] 其中，所述tij(t)通过以下公式计算获得，
[0039] t(t) =t(〇)+M?At
[0040] 其中，t。(〇)为遗传性函数的初始值，M为所述路径集合中从当前网格运转i至 相邻网格j的次数，AT为遗传性函数在一次转运过程中的变化量。
[0041] 其中，所述系数计算单元通过下式计算所述路径集合中各条路径的优势通道系 数，
[0043] 其中，C为路径的优势通道系数，N为该路径中的网格数，2 〇u(t)为该路径中各 相邻网格之间的流体势差的总和。
[0044] 本发明能够快速的计算出成藏过程中输导层内通往圈闭的优势通道，而并非简单 的选取一条差值最大的路径，优选出目前资料条件下最可能的路径，方式本身相对而言比 基于流体势及流迹模拟的效果从实现角度上更为接近现实条件，预测精度高，同时，由于算 法本身较为简单，计算迅速。
【附图说明】
[0045] 图1是本发明一种实施方式的非均质输导层内部优势通道的模拟方法的流程图；
[0046] 图2是当前网格的各相邻网格的相对流体势的示意图；
[0047] 图3是本发明一种实施方式的非均质输导层内部优势通道的模拟系统的结构框 图。
【具体实施方式】
[0048] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0049] 根据能量的观点，认为油气自发从机械能高的地方流向低的地方。油气在非均质 输导层中沿着低阻的优势通道运聚的基本原理。这一客观现象包括两个层次：第一，说明非 均质输导层的高孔渗部分在油气通过过程中具有"优先性"。第二，反映了油气优势运移通 道的"继承性"，即后期运移的油气会继承早期油气运移通道。故而，在模拟优势通道时，必 须考虑到非均质地质体对流体流动的影响并有效的表征出来，并且必须突出油气成藏的过 程性以及客观存在的随机性。
[0050] 为便于模拟优势通道，故而，对运移条件做如下假设：1.油气两相为独立相运移， 其互不相溶；2.油水为不可压流体，其密度不受温度压力变化的影响；3.油气运移的主控 因素为流体势场变化。在以上假设条件成立下，参照图1，所述方法包括：
[0051] S1 :获取非均质输导层的流体势图像，并对所述流体势图像进行网格化；
[0052] 需要说明的是，所述流体势图像可以通过目前广泛成熟的盆地模拟软件获得，在 此不再赘述。
[0053] S2:在所述流体势图像中确定预设数量的网格为油源，并将所述油源作为当前网 格；
[0054] S3:计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势差，判断所述流体势差是否均 小于等于预设阈值，若所述流体势差均小于等于预设阈值，则将当前路径保存至路径集合 中，直接执行步骤S5,否则执行步骤S4 ;
[0055] 在具体实现中，为了便于计算所述流体势差，可选地，通过下式计算所述当前网格 与其相邻网格之间的流体势差，
[0057] 其中，i为当前网格；j为当前网格的相邻网格；为当前网格i与其相邻网 格j之间的流体势差；g为重力加速度（取值通常为9. 81m/s2) ;P」为相邻网格j的流体密 度（单位为kg/m3) ;pi为当前网格i的流体密度（单位为kg/m3) ;Ap为相邻网格j与当 前网格i的压力差（单位为Pa) ;△Z为相邻网格j与当前网格i在所述网格化的流体势图 像中的高程差（单位为m) ;〇为油水两相界面张力（单位为N/m) 为相邻网格j的孔隙 半径（单位为m)成为当前网格i的孔隙半径（单位为m)。
[0058] 需要说明的是，重力势向上减少，压力势差受控于地压场的分布，毛细管势差主要 受控于岩石结构。
[0059] 可理解的是，所述流体势图像可为三维图像，也可以为二维图像，本实施方式中以 二维图像为例进行说明，但不限定本发明的保护范围，在确定当前网格后，以当前网格为中 心采用九宫格来代表在某一时间时，当前网格的各相邻网格的相对流体势（即各相邻网格 与当前网格的流体势差），如图2所示，当前网格i在该九宫格中的序号为5,故而，与其对 应的氏在图2中为R5，与其对应的Pi在图2中为P^，在九宫格中其他相邻网格的序号分 别为1~4及6~9,与其对应的Rj在图2中为RR4、R6~R9，与其对应的P」在图2中 为Pw。
[0060] S4:根据所述路径集合及所述流体势差计算油气从所述当前网格运转至各相邻网 格的概率，根据概率从所述相邻网格中随机选择一个相邻网格，将当前网格运转至该相邻 网格记录到当前路径中，并将该相邻网格作为当前网格，返回步骤S3;
[0061] 在具体实现中，为了便于计算油气从所述当前网格运转至各相邻网格的概率，可 选地，根据所述路径集合及所述流体势差通过下式计算油气从所述当前网格运转至各相邻 网格的概率，
[0063] 其中，Pij(t)为从当前网格i运转至相邻网格j的概率；Tu(t)为从当前网格i运 转至相邻网格j的遗传性函数；a为继承启发因子，代表继承作用的重要程度，取值为常数； 0为流体势启发因子，表示流体势的重要程度，取值为常数；allowed为与当前网格i相邻 的所有网格。
[0064] 由于Tu(t)为前期油气在运移路径上积累的造成路径更容易被后续油气继续 选择的可能程度，代表多次运移之间的联系，为了便于反映Tu(t)，本实施方式中，所述 Tij(t)通过以下公式计算获得，
[0065] tjj(t)= tjj(〇)+M?At
[0066] 其中，tu(〇)为遗传性函数的初始值（通常设置为1)，M为所述路径集合中从当 前网格i运转至相邻网格j的次数，At为遗传性函数在一次转运过程中的变化量。
[0067] S5 :清空当前路径，并将所述油源作为当前网格，返回步骤S3,直至返回步骤S3的 次数满足预设次数后，执行步骤S6 ;
[0068] S6 :计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，并将所述优势通道系数最大 的路径作为优势通道。
[0069] 由于流体势沿运移路径递减概率最大，为了消除路径形态本身的影响，可选地，步 骤S6中，通过下式计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，
[0071] 其中，C为路径的优势通道系数，N为该路径中的网格数，2 〇u(t)为该路径中各 相邻网格之间的流体势差的总和。
[0072] 本实施方式能够快速的计算出成藏过程中输导层内通往圈闭的优势通道，而并非 简单的选取一条差值最大的路径，优选出目前资料条件下最可能的路径，方式本身相对而 言比基于流体势及流迹模拟的效果从实现角度上更为接近现实条件，预测精度高，同时，由 于算法本身较为简单，计算迅速。
[0073] 图3是本发明一种实施方式的非均质输导层内部优势通道的模拟系统的结构框 图；参照图3,所述系统包括：
[0074] 网格化处理单元，用于获取非均质输导层的流体势图像，并对所述流体势图像进 行网格化；
[0075] 油源确定单元，用于在所述流体势图像中确定预设数量的网格为油源，并将所述 油源作为当前网格；
[0076] 计算判断单元，用于计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势差，判断所述 流体势差是否均小于等于预设阈值，若所述流体势差均小于等于预设阈值，则将当前路径 保存至路径集合中，调用路径清空单元，否则调用随机选择单元；
[0077] 随机选择单元，用于根据所述路径集合及所述流体势差计算油气从所述当前网格 运转至各相邻网格的概率，根据概率从所述相邻网格中随机选择一个相邻网格，将当前网 格运转至该相邻网格记录到当前路径中，并将该相邻网格作为当前网格，调用计算判断单 元；
[0078] 路径清空单元，用于清空当前路径，并将所述油源作为当前网格，调用计算判断单 元，直至调用计算判断单元的次数满足预设次数后，调用系数计算单元；
[0079] 系数计算单元，用于计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，并将所述优 势通道系数最大的路径作为优势通道。
[0080] 可选地，所述计算判断单元通过下式计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体 势差，
[0082] 其中，i为当前网格；j为当前网格的相邻网格；为当前网格i与其相邻网 格j之间的流体势差；g为重力加速度；P相邻网格j的流体密度；Pi为当前网格i的 流体密度；Ap为相邻网格j与当前网格i的压力差；AZ为相邻网格j与当前网格i在所 述网格化的流体势图像中的高程差；〇为油水两相界面张力％为相邻网格j的孔隙半径； 氏为当前网格i的孔隙半径。
[0083] 可选地，所述随机选择单元根据所述路径集合及所述流体势差通过下式计算油气 从所述当前网格运转至各相邻网格的概率，
[0085] 其中，Pij(t)为从当前网格i运转至相邻网格j的概率；tu(t)为从当前网格i运 转至相邻网格j的遗传性函数；a为继承启发因子；0为流体势启发因子；allowed为与当 前网格i相邻的所有网格。
[0086] 可选地，所述通过以下公式计算获得，
[0087] tjj(t) =tjj(〇) +M ? At
[0088] 其中，tyo)为遗传性函数的初始值，M为所述路径集合中从当前网格运转i至 相邻网格j的次数，At为遗传性函数在一次转运过程中的变化量。
[0089]可选地，所述系数计算单元通过下式计算所述路径集合中各条路径的优势通道系 数，
[0091]其中，C为路径的优势通道系数，N为该路径中的网格数，2 〇u(t)为该路径中各 相邻网格之间的流体势差的总和。
[0092] 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通 技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有 等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
【主权项】
1. 一种非均质输导层内部优势通道的模拟方法，其特征在于，所述方法包括： 51 :获取非均质输导层的流体势图像，并对所述流体势图像进行网格化； 52 :在所述流体势图像中确定预设数量的网格为油源，并将所述油源作为当前网格； S3:计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势差，判断所述流体势差是否均小于 等于预设阈值，若所述流体势差均小于等于预设阈值，则将当前路径保存至路径集合中，直 接执行步骤S5,否则执行步骤S4 ; S4:根据所述路径集合及所述流体势差计算油气从所述当前网格运转至各相邻网格的 概率，根据概率从所述相邻网格中随机选择一个相邻网格，将当前网格运转至该相邻网格 记录到当前路径中，并将该相邻网格作为当前网格，返回步骤S3; 55 :清空当前路径，并将所述油源作为当前网格，返回步骤S3,直至返回步骤S3的次数 满足预设次数后，执行步骤S6 ; 56 :计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，并将所述优势通道系数最大的路 径作为优势通道。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，通过下式计算所述当前网格与其 相邻网格之间的流体势差，其中，i为当前网格；j为当前网格的相邻网格；为当前网格i与其相邻网格j 之间的流体势差；g为重力加速度；P ^为相邻网格j的流体密度；P i为当前网格i的流体 密度；Δρ为相邻网格j与当前网格i的压力差；△ Z为相邻网格j与当前网格i在所述网 格化的流体势图像中的高程差；σ为油水两相界面张力为相邻网格j的孔隙半径；1为 当前网格i的孔隙半径。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S4中，根据所述路径集合及所述流体势 差通过下式计算油气从所述当前网格运转至各相邻网格的概率，其中，Pij(t)为从当前网格i运转至相邻网格j的概率；τ u(t)为从当前网格i运转 至相邻网格j的遗传性函数；a为继承启发因子；β为流体势启发因子；allowed为与当前 网格i相邻的所有网格。4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述τ u(t)通过以下公式计算获得， τ Jj (t) = τ Jj (〇) +M · Δ τ 其中，?)为遗传性函数的初始值，M为所述路径集合中从当前网格运转i至相邻 网格j的次数，Δ τ为遗传性函数在一次转运过程中的变化量。5. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S6中，通过下式计算所述路径集合中各 条路径的优势通道系数，其中，C为路径的优势通道系数，N为该路径中的网格数，Σ Φυ.α)为该路径中各相邻 网格之间的流体势差的总和。6. -种非均质输导层内部优势通道的模拟系统，其特征在于，所述系统包括： 网格化处理单元，用于获取非均质输导层的流体势图像，并对所述流体势图像进行网 格化； 油源确定单元，用于在所述流体势图像中确定预设数量的网格为油源，并将所述油源 作为当前网格； 计算判断单元，用于计算所述当前网格与其相邻网格之间的流体势差，判断所述流体 势差是否均小于等于预设阈值，若所述流体势差均小于等于预设阈值，则将当前路径保存 至路径集合中，调用路径清空单元，否则调用随机选择单元； 随机选择单元，用于根据所述路径集合及所述流体势差计算油气从所述当前网格运转 至各相邻网格的概率，根据概率从所述相邻网格中随机选择一个相邻网格，将当前网格运 转至该相邻网格记录到当前路径中，并将该相邻网格作为当前网格，调用计算判断单元； 路径清空单元，用于清空当前路径，并将所述油源作为当前网格，调用计算判断单元， 直至调用计算判断单元的次数满足预设次数后，调用系数计算单元； 系数计算单元，用于计算所述路径集合中各条路径的优势通道系数，并将所述优势通 道系数最大的路径作为优势通道。7. 如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述计算判断单元通过下式计算所述当前 网格与其相邻网格之间的流体势差，其中，i为当前网格；j为当前网格的相邻网格；为当前网格i与其相邻网格j 之间的流体势差；g为重力加速度；P ^为相邻网格j的流体密度；P i为当前网格i的流体 密度；Δρ为相邻网格j与当前网格i的压力差；△ Z为相邻网格j与当前网格i在所述网 格化的流体势图像中的高程差；σ为油水两相界面张力为相邻网格j的孔隙半径；1为 当前网格i的孔隙半径。8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述随机选择单元根据所述路径集合及所 述流体势差通过下式计算油气从所述当前网格运转至各相邻网格的概率，其中，Pij(t)为从当前网格i运转至相邻网格j的概率；τ u(t)为从当前网格i运转 至相邻网格j的遗传性函数；a为继承启发因子；β为流体势启发因子；allowed为与当前 网格i相邻的所有网格。9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述τ u(t)通过以下公式计算获得， τ Jj (t) = τ Jj (〇) +M · Δ τ 其中，?)为遗传性函数的初始值，M为所述路径集合中从当前网格运转i至相邻 网格j的次数，Δ τ为遗传性函数在一次转运过程中的变化量。10. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系数计算单元通过下式计算所述路径 集合中各条路径的优势通道系数，其中，C为路径的优势通道系数，N为该路径中的网格数，Σ Φυ.α)为该路径中各相邻 网格之间的流体势差的总和。
【专利摘要】本发明公开了一种非均质输导层内部优势通道的模拟方法及系统，涉及石油地质勘探技术领域，本发明能够快速的计算出成藏过程中输导层内通往圈闭的优势通道，而并非简单的选取一条差值最大的路径，优选出目前资料条件下最可能的路径，方式本身相对而言比基于流体势及流迹模拟的效果从实现角度上更为接近现实条件，预测精度高，同时，由于算法本身较为简单，计算迅速。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN104899383
【申请号】CN201510325558
【发明人】徐怀民, 徐朝晖, 王涛, 何军
【申请人】中国石油大学(北京)
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日
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