[發明專利]利用不同分辨率CT圖像構建多尺度三維數字巖心的方法

有效

• 申請號: 201611227996.5
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106780744B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 姜黎明;李兵;冀昆;方朝強
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團測井有限公司
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

【技術領域】

本發明屬于石油測井解釋領域，涉及一種利用不同分辨率CT圖像構建多尺度三維數字巖心的方法。

【背景技術】

測井目前面臨著“三低兩復雜”和“非常規”儲層等地質問題的挑戰，進一步加強對儲層巖石物理性質的研究是提高測井解釋符合率、準確評價油氣產能的關鍵。儲層巖石物理性質的深入研究可以基于以下兩種手段：一是基于三維數字巖心的數值模擬方法，以數字巖心技術為基礎，通過數值模擬獲取儲層不同尺度上的巖石物理特征參數，從而建立準確、有效的測井解釋模型；二是物理模擬方法，研制新型的井下巖石物理測量裝置，開展地層原始條件下的巖石物理定點、定向、定域測量，準確獲取地層原始參數。由于井下巖石物理測量還處于探索階段，因此目前最常用的方法還是通過數值模擬手段對儲層巖石物理性質進行深入研究。X射線CT是一種無損三維成像方法，通過掃描實驗獲取巖心的三維灰度圖像，灰度值反映了巖石不同組分對X射線吸收系數的差異，可區分巖石骨架和孔隙空間。再采用圖像分割技術，將灰度圖像轉換為二值化圖像，建立起三維數字巖心。對于碳酸鹽儲層非均質性強，孔隙類型多元化(孔、裂縫、洞等)，孔隙大小變化可達好幾個數量級，不同尺度上的孔隙對儲層的巖石物理特性均有影響，需開發多尺度融合算法解決CT掃描巖心尺寸與分辨率矛盾問題，拓展數字巖心技術在該領域中的應用。

【發明內容】

本發明的目的在于提供一種利用不同分辨率CT圖像構建多尺度三維數字巖心的方法，該方法能夠解決CT掃描巖心尺寸與分辨率矛盾問題，拓展數字巖心技術在非均質儲層評價中的應用。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

利用不同分辨率CT圖像構建多尺度三維數字巖心的方法，包括以下步驟：

1)利用CT掃描對巖心進行不同分辨率掃描，獲取高低兩種分辨率的三維數字巖心；

2)基于三維數字巖心利用最大球算法提取巖心的三維孔隙空間網絡，分別得到粗尺度和細尺度的孔隙網絡模型；

3)將利用最大球算法提取的粗尺度孔隙網絡模型直接移植過來作為新模型中的粗尺度模型；結合細尺度網絡的幾何拓撲結構信息隨機重建等效細尺度孔隙網絡；

4)通過孔隙網絡跨尺度耦合實現粗尺度孔隙網絡和等效細尺度孔隙網絡的疊加。

本發明進一步的改進在于：

所述步驟3)的具體方法為：

3-1)首先利用低分辨率圖像灰度與孔隙度概率的分布曲線確定微孔在粗尺度網絡中的填充區域；

通過下式(1)求出每個微孔灰度值為孔隙的概率P_φ：

其中，T₁為灰度值閾值下限，T₂為灰度值閾值上限，n為微孔灰度值；

假設多尺度孔隙網絡的孔隙空間為Ω，粗尺度孔隙網絡孔隙空間為Ω₁，骨架的分布空間為Ω₃，細尺度網絡的填充空間域Ω₂為：

Ω₂＝Ω-Ω₁-Ω₃ (2)

3-2)利用尺度變化因子和連通函數確定在粗尺度網絡中需要生成的微孔隙數目和需要充填的喉道數目；根據配位數分布，按孔隙半徑從大到小依次添加孔隙之間的連通喉道，并保證添加喉道的幾何特征同原大孔隙網絡一致，進而構建出同原始孔隙網絡幾何拓撲等效的隨機孔隙網絡模型。

所述步驟3-2)中，微孔隙數目N'_p由式(3)求得：

N'_p＝ξ³N_p (3)

其中，N_p為原始細尺度網絡中的孔隙數目，ξ為尺度變化因子。

計算原細尺度孔隙網絡中孔喉參數的相關性，兩個隨機變量S和T間的相關性用相關系數ρ_(S,T)進行度量，對于S,T的序列{(s₁,t₁),...,(s_n,t_n)}，ρ定義為：

其中，s、t分別表示兩個隨機變量，n表示序列里面變量個數；相關系數絕對值大表示相關性強；通過計算相關系數，確定各參數之間的從屬關系。

所述步驟3-2)中，根據原細尺度網絡的連通函數計算需要充填的喉道數目：

描述網絡拓撲特征的連通性函數可通過簡化的比歐拉示性數來描述孔隙的全局連通性由連通性函數來表示：