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孔隙网络是研究多孔介质输运规律常用的模型之一。其特点在于模型简单有效,效率高。随着成像技术的发展,获得微纳米孔隙的微观结构不再是难题。由于尺度变小,孔隙网络的精度更加依赖于准确的孔喉位置和合理的孔喉参数。孔隙网络抽提是在数字岩芯之上构建出等效的孔隙网络。常用算法有两种:中轴线法和最大球法。前者可以保持空间的拓扑性质和几何形态,但孔隙位置不准确;后者善于准确快速寻找孔隙位置,但是喉道形态与实际情况存在偏差。两种方法的短板制约了孔隙网络精度的提高。通过实现两种算法后发现,两者优势互补,所以,本文提出中轴-最大球算法(AB算法)。该算法在中轴线约束下建立最大球,并在此基础上搜寻孔隙位置和喉道位置,这样既能利用中轴线保持空间基本形态,又能利用最大球快速识别孔隙,以此吸收中轴线法和最大球法中的优点。其中中轴线需要严格居中,以确保喉道能被约束在合理的水力路径上。 基于AB算法,抽提了人造砂岩,砂岩,碳酸盐岩三类共28个样品的孔隙网络,分析了这三类常规样品的连通性,空间均匀程度,孔隙发育程度以及喉道形态。Berea砂岩因其矿物成分单一,均质性较高以及孔隙结构简单而被广大研究者所采用。以帝国理工大学Blunt课题组网上公开的Berea砂岩数据为例,对比了AB孔隙网络结构与其他常用孔隙网络结构的区别。基于AB孔隙网络,计算了上述样品的绝对渗透率,地层因素和相对渗透率。模拟结果分别与基于格子玻尔兹曼方法(LBM)的绝对渗透率,基于有限体积法(FVM)的地层因素和两相流实验对比。对比发现:1、与最大球孔隙网络相比,AB孔隙网络的绝对渗透率平均相对误差减小了15%左右;2、与最大球孔隙网络相比,AB孔隙网络的地层因素平均相对误差减小了20%左右;3、与两相流实验结果相比,AB孔隙网络的两相流模拟结果与实验结果对比很好。由这三点可见,AB孔隙网络的精度有了明显的提高。 为了扩大AB算法的使用范围,尝试用该算法抽提页岩的孔隙网络。在分析页岩气流动的特殊性后,本文认为抽提含非达西流动的岩样,需要考虑温压变化对于网络结构的影响。本文将这种随温压条件发生变化的孔隙网络定义为动态孔隙网络,而以往的孔隙网络为静态孔隙网络。本文研究了压力对孔喉有效半径和喉道有效长度的影响。以一块四川盆地龙马溪组灰黑色海相泥页岩子样Sh2为例,分别基于动态孔隙网络和静态孔隙网络模拟了其表观渗透率。结果表明,在实际地层条件(高压条件)和实验室条件下(低压条件),静态孔隙网络的表观渗透率要高估近12%。