本发明涉及油气藏微观数值模拟，尤其涉及一种考虑束缚水分布的页岩气注二氧化碳表观渗透率确定方法。
背景技术：
1、页岩气是一种绿色环保的非常规油气资源，我国页岩气资源开发潜力巨大，是我国天然气资源在未来实现增储上产的重要接替资源之一。在一般情况下，原始页岩储层中普遍赋存有一定的原生水，并且在不同含水饱和度下页岩孔隙中的作用机理差异显著，进而影响页岩孔隙的流动能力。现有的实验方法如平衡水实验得到一般为饱和束缚水的页岩岩心，而页岩具有超低含水饱和度的特点，因此急需一种方法能够得到超低含水饱和度下的页岩岩心。
2、页岩富含微纳米孔隙，同时包含有机孔和无机孔，这些特性会使得页岩纳米孔隙中流体赋存与传输异常复杂。而常规的柱塞实验方法仪器精度低，测试得到的渗透率误差大，很难能够做到确定含束缚水水情况下页岩气注二氧化碳后的气体渗透率。因此，有必要开展相关的数值模拟研究来获得含束缚水情况页岩气注二氧化碳气体渗透率。
技术实现思路
1、本发明主要是克服现有技术中的不足之处，本发明的目的是提供一种页岩原始束缚水分布可视化模拟方法。
2、为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案：
3、s1：获取页岩扫描电镜、孔隙度以及孔径分布；
4、s2：根据页岩扫描电镜图像，建立以孔隙度为约束的页岩数字岩心重构方法，重构页岩三维数字岩心；
5、s3：采用十三方向平均算法统计孔径分布，然后用连通标记算法判断孔隙的连通性，并将连通的体系标定为同一个标定数；
6、s4：建立束缚水吸附-解吸的lbm模型，在s2中建立的数字岩心中，利用格子玻尔兹曼(lbm)模拟页岩束缚水的吸附解吸，得到含有原始束缚水的页岩数字岩心；
7、s5：建立束缚水条件下的二氧化碳流动格子玻尔兹曼方法(lbm)模型，以s4中得到的含水页岩数字岩心为介质，利用新建立的流动模型模拟二氧化碳在含水页岩中的流动；
8、s6：根据s5中模拟得到的出口面平均流速，使用达西定律计算页岩中二氧化碳流动的表观渗透率。
9、进一步的，所述步骤s2基于页岩扫描电镜图像，采用二值化算法，通过分割阈值的将扫描电镜灰度图转换为二值化图像，然后根据二值化图像，使用随机算法重构页岩三维数字岩心。
10、进一步的，所述步骤s3中的十三方向算法包括：
11、该算法在x、y和z方向上进行扫描，直到到达孔隙的中心(初始网格点)；后，该算法通过在三维计算域中沿给定方向的十三个方向上向前和向后扫描，直到到达由实体占据网格点，将孔隙中心到各个方向上的到实体距离，计算其平均值作为孔隙长度；此得到岩心中的孔径分布。
12、进一步的，所述步骤s3中连通标记算法包括：
13、通过扫描整个数字域，根据每个网格之间的连通性将包含连通孔隙的网格分组在一起。该算法将三维(3d)中总共26个方向(1与其他26个点形成的二十六个方向)视为潜在的连接方向。该算法按x、y和z方向扫描，得到一个由孔隙占据的网格点。
14、然后，该算法对该网格点的13个相邻方向依次进行扫描。然后，算法根据以下逻辑标记网格点：
15、1.如果网格没有和13个相邻网格点中的任何一个相连通(没有网格点被标记)，则为该网格点指定一个新不连通标定数；
16、2.如果该网格点与13个相邻的网格点中的一个或多个相连(至少一个相邻网格点有标记)，则找到这些相连网格点中标记数最小的点，并将所有网格点标定为最小标记数。在第一次扫描中，算法识别连接的孔隙并分配标签(连接孔隙的标签编号可能彼此不同)。经过几次扫描(扫描域的次数取决于域的大小和孔隙连通性)，该算法使用最小的标签号来统一这些标签。最终，相同的最小标签属于一个连接的孔隙系统，而每个未连接的孔隙系统接收不同的标签号。
17、进一步的，所述步骤s4中建立模型选用d3q19的lbgk模型，格子玻尔兹曼方程表达式为：
18、
19、式子中，fi(x,t)是分布函数，是平衡状态下的密度分布函数，δt是每次迭代的时间步长；τ是弛豫时间，和运动粘度υe有关，在声速时，十九个方向上的晶格速度为：
20、
21、平衡分布函数被定义如下：
22、
23、其中ωi代表各个方向上速度的权重，表达式为：
24、
25、密度ρ和速度u等宏观性质由粒子分布函数的矩决定，其表达式为：
26、
27、进一步的，所述步骤s4使用伪势模型来模拟水的相分离行为，其中水分间相互作用的混合形式：
28、
29、其中，ψ是场势。gff是green函数，一个类似温度的参数，用于确定流体之间的相互作用力。该值若为负，负值的大小表示粒子间吸引力的强度强弱；若该值为正，而正值大小对应粒子间排斥力的大小。通过调整系数β抑制热力学不一致性。
30、进一步的，所述步骤s4中固-液相之间的粒子间作用力表达式为：
31、
32、通过调节固体壁面上的液体的密度ρw来获得不同的固-液相之间的相互作用力，其中，s(x+ei)是一个索引函数，其中0表示流体节点，1表示固体节点。需要注意，ρw只是一个用来设置不同的墙属性的自由参数。
33、进一步的，所述步骤s4中总的相互作用力ftatal通过修正后的平衡分布函数和平衡速度引入到lbm体系当中，如公式所示：
34、
35、通过泰勒展开，能够恢复为流体的动量方程，其压力方程如下所示：
36、
37、进一步的，所述步骤s4选用水的真实状态方程来替换理想状态方程，不仅能提高水-气密度比，还能减少相界面附近的虚假速度，其表达如下：
38、
39、此处的gff不再是类似于温度的常数，它只是保持平方根内符号始终为正。在上述式子当中，b＝0.18727rtc/p。在这里，拟对比温度(tr＝t/tc)或者拟对比压力(pr＝p/pc)是本次模拟束缚水分布的关键所在。
40、进一步的，步骤s4中将左右边界设置为周期性边界格式，上下边界设置为反弹边界格式。
41、进一步的，步骤s5所建立模型选用d3q19多松弛格子玻尔兹曼模型(mrt-lbm)，其碰撞迁移过程表达式如下：
42、
43、式中，fi(x,t)是粒子分布函数，是对应的平衡分布函数。δt是时间增量，ci是d3q19模型中十九个速度，表达式为：
44、
45、m为正交矩阵，s为松弛时间矩阵，表示如下：
46、
47、s＝diag[0,se,sε,0,sq,0,sq,0,sq,sv,sπ,sv,sπ,sv,sv,sv,st,st,st]
48、式中，sv是和弛豫时间τs有关的参数(sv＝1/τs)，弛豫时间是与运动粘度有关的参数，表达式为：
49、
50、式中，μ和ρ分别代表气体粘度和密度。
51、进一步的，步骤s5中平衡分布函数表达式为：
52、
53、式中，ωi是i方向上的权重，cs是晶格的声速，等于
54、进一步的，步骤s5中宏观量如密度、速度、压力等使用以下公式得到：
55、
56、进一步的，所述步骤s5在边界处采用dm边界条件，其表达式为：
57、
58、式中，代表所有碰撞后流向固体壁面的粒子的分布函数，∑jωj是流向固体壁面粒子的总权重。
59、进一步的，所述步骤s5中采用了bosanquet型有效粘度模型来修正努森层的影响，其考虑了横截面上的平均有效粘度，表达式如下：
60、
61、式中，μ和μe分别为气体的动力粘度和有效动力粘度。
62、进一步的，所述步骤s5中弛豫时间(τs)和努森数(kn)的关系如下：
63、
64、式中，h是页岩纳米多孔介质中的局部特征长度。
65、进一步的，所述步骤s6中利用s5中模拟得到的出口截面处二氧化碳的平均流速，采用达西公式计算二氧化碳气体的渗透率k，表达式如下：
66、
67、式中，为截面处二氧化碳的平均速度；μ为二氧化碳气体粘度；l为页岩纳米多孔介质的长度；δp是流体通过岩心前后的压力差。
68、本发明所提供的一种考虑束缚水分布的页岩气注二氧化碳表观渗透率确定方法，采用蒙特卡洛随机算法重构页岩纳米数字岩心，以重构的数字岩心为平台，依托d3q19-lbgk模型、伪势模型等建立模拟页岩中束缚水赋存的lbm模型，模拟得到含有原始束缚水的页岩数字岩心，再耦合d3q19-mrt模型、粘度校正模型以及dm边界等建立出一套考虑页岩中原始束缚水影响下的lbm模型，模拟得到二氧化碳在含水页岩中的流动速度，最后根据达西公式，计算得到该含水页岩注二氧化碳表观渗透率。本方法可计算不同地层条件下含水页岩中的气体渗透率，具有灵活性高、可重复性好、成本低等优势。
1.考虑束缚水分布的页岩气注二氧化碳表观渗透率确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1中所述的考虑束缚水分布的页岩气注二氧化碳表观渗透率确定方法，其特征在于，所述步骤2基于页岩扫描电镜，使用二值化算法设置阈值，将灰度图转换为二值化图像，确保二者孔隙度一致的前提下采用蒙特卡洛随机算法重构页岩数字岩心。
3.根据权利要求1中所述的考虑束缚水分布的页岩气注二氧化碳表观渗透率确定方法，其特征在于，所述步骤s3中使用十三方向算法统计页岩岩心孔径分布和联通标记算法对孔隙连通情况进行标定；
4.根据权利要求1中所述的考虑束缚水分布的页岩气注二氧化碳表观渗透率确定方法，其特征在于，所述步骤s4中使用单组分多相伪势lbm模型模拟页岩中原始束缚水在壁面的吸附；具体为：
5.根据权利要求1中所述的考虑束缚水分布的页岩气注二氧化碳表观渗透率确定方法，其特征在于，所述步骤s5使用多松弛格子玻尔兹曼模型，模拟含有束缚水页岩中二氧化碳的流动行为；具体的：
6.根据权利要求1中所述的考虑束缚水分布的页岩气注二氧化碳表观渗透率确定方法，其特征在于，所述步骤s6利用s5中模拟得到的出口截面处二氧化碳的平均流速，采用达西公式计算二氧化碳气体的渗透率k，表达式如下：
