[發明專利]一種基于二維圖像和多點統計學的數字巖心重建方法

在審

• 申請號: 201810456085.2
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108876901A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 劉磊;姚軍;孫海;張磊;楊永飛;朱星宇
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊樹云

本發明涉及一種基于二維圖像和多點統計學的數字巖心重建方法，本發明在物理實驗方法獲取巖樣的二維訓練圖像，在得到的二維巖心圖像的基礎上結合多點統計學方法，獲取二維巖心圖像上的高階統計信息，從而構建能夠反映巖心真實內部孔隙結構特征的三維數字巖心。克服了傳統數值重建算法中只應用兩點統計函數的缺點。

技術領域

本發明涉及一種基于二維圖像和多點統計學的數字巖心重建方法，屬于油氣田開發工程中的數值模擬技術和數字巖心領域。

背景技術

多孔介質廣泛存在于自然界和人類實驗活動的許多領域。油氣田開發中的儲層屬于一種典型的多孔介質。巖石多孔介質作為流體儲集和流動的基本介質，其流動機理和輸運性質源于其內部微觀的孔隙結構，如孔喉大小、形狀、內部粗糙程度、相互連通情況、孔喉特征及其構成方式等。準確、定量地表征巖石多孔介質微觀孔隙結構對于研究巖石多孔介質中微細觀滲流機理和輸運性質有著重要的理論意義。

巖心常規實驗方法借助實驗手段來觀測巖石表觀性質的變化，來間接地反映巖石孔隙結構及其對物理、力學等宏觀性質的影響。這種表觀上的觀測不能定量地解析巖石內部孔隙的連通性，也無法對決定巖石的表觀性質的內部機制進行研究。隨著巖石物理三維成像測試技術和計算機技術的發展，基于數字巖心的巖石物理數值模擬技術已經發展成為巖石物理研究的一種重要手段。數字巖心準確度決定了巖石物理數值模擬結果的可靠性和適用性，僅當數字巖心準確反映真實巖心微觀特征時，巖石物理模擬結果才具有使用價值。

數字巖心建模方法可分為兩類：物理實驗方法和數值重建方法。物理實驗方法借助高倍光學顯微鏡、掃描電鏡、CT成像儀等高精度儀器獲取巖心三維圖像，之后對圖像進行濾波去燥、分割等操作，即可得到數字巖心。物理實驗方法得到的數字巖心忠實于巖心的微觀孔隙結構，但具有測試時間長、費用高的缺點。相比三維孔隙圖像，多孔介質的二維薄片圖像較易獲取并且可以得到較高的分辨率。此外，掃描分辨率和樣品尺寸相互制約，若提高分辨率，樣品尺寸必減少，代表性差，如果要想獲得更大尺度和范圍內的孔隙結構，必須通過結合其他建模方法對其特征的三維重構才能實現。

用以建立數字巖心的數值重構法通常以巖心切片二維圖像為基礎，借助各種不同的統計方法或模擬巖石的形成過程來建立數字巖心。迄今已發展了多種重構方法，比較典型的有高斯模擬法、模擬退火法、過程模擬法、馬爾科夫連蒙特卡洛法和多點統計學方法，但上述方法重建的數字巖心具有一定的缺陷。例如，高斯模擬法重建時僅有孔隙度和兩點相關函數作為約束條件，可能無法反映孔隙空間的結構特征；模擬退火法在重建時以兩點函數為基礎造成孔隙連通性差、孔隙幾何異常、建模時間長；過程模擬法無法模擬復雜孔隙的成巖過程；馬爾科夫連蒙特卡洛法無法反映孔隙的長連通性；多點統計學方法在重建各向異性的巖石結構時難以在線巖石結構不同方向上的差異性。出現上述這些缺陷的根本原因是巖石的內部過于復雜。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于二維圖像和多點統計學的數字巖心重建方法。

本發明的目的是在得到的二維巖心圖像的基礎上結合多點統計學方法，獲取二維巖心圖像上的高階統計信息，從而構建能夠反映巖心真實內部孔隙結構特征的三維數字巖心。克服了傳統數值重建算法中只應用兩點統計函數的缺點。

術語解釋：

1、表征單元體，REV，能夠有效表征巖心宏觀物理特性的最小巖心單元體，小于REV尺度獲得巖石物理波動明顯，而大于REV尺度巖石物性趨于穩定。數字圖像的尺寸越大，對計算機存儲能力要求越高，因此合理選取表征單元體，使其既能代表巖石的宏觀性質，又適用于現有計算機條件。

2、孔隙度，是指巖樣中所有孔隙空間體積之和與該巖樣體積的比值，稱為該巖石的總孔隙度，以百分數表示。