[發明專利]巖石內部微裂縫提取和刻畫方法及系統

在審

• 申請號: 201910568801.0
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN112147680A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 倫增珉;周銀邦;劉玄;呂成遠;何應付;郎東江;趙淑霞;張慶新;廖海嬰;于洪敏
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

公開了一種巖石內部微裂縫提取和刻畫方法及系統。該方法可以包括：針對巖樣三維掃描數據體進行預處理，獲得初始巖樣三維掃描數據體；將初始巖樣三維掃描數據體轉化為地震數據體；根據地震數據體提取多個裂縫片，計算多個裂縫片的開度，實現裂縫刻畫。本發明通過重構巖樣內部的微裂縫的幾何分布，提取的微裂縫能夠真實反映巖樣內部裂縫幾何結構，且可直接應用于巖心尺度的離散裂縫建模及數值模擬，從而對相關的巖樣滲流實驗結果進行驗證和分析，同時對于巖樣內部微裂縫進行更加直觀和詳細的認識，尤其對于頁巖、致密砂巖等儲層內微觀流動機理的研究具有重要意義。

技術領域

本發明涉及石油勘探開發技術領域，更具體地，涉及一種巖石內部微裂縫提取和刻畫方法及系統。

背景技術

目前，巖樣內微裂縫的成像分析和定量研究主要可以分成兩類：

一是利用數理統計的方法，研究巖心柱中微裂縫的某些統計性質。在巖心二維照片或CT掃描獲得的巖心三維數據體上，對巖心中天然微裂縫或人工壓裂后形成的微裂縫的面積、傾角、面縫率、連通情況等進行計算機統計，進而提出數學表達式。并最終將其應用到微裂縫在儲層中的體積密度、孔隙度預測，或對壓裂效果的評估上。該類研究涉及的主要技術為圖像數據處理(包括圖像增強、銳化、去噪等)、巖心微裂縫的特征化提取(即區分裂縫像素點和基質像素點)，以及對裂縫數量、長度、寬度、間距的自動化計量。該類方法只能得到巖樣中裂縫的統計性質，并不是對真實裂縫幾何形態的準確刻畫，因此無法對特定的一條(或幾條)裂縫進行精確的幾何表征。

二是根據巖心三維成像數據，直接重構出內部各條裂縫的幾何形態。例如：根據人工壓裂后的巖心裂縫圖像，提取每條裂縫的傾角和面積，進而計算壓后巖心的面縫率和裂縫傾角離散度，評估壓裂效果，但該方法只能獲得巖心中各裂縫大致的傾角和面積，無法精確刻畫每條裂縫的幾何形態；將CT掃描獲得的基質孔隙結構，與根據裂縫形成機制人工生成的多組裂縫相疊加，形成“基質孔隙+裂縫孔隙”的裂縫性碳酸鹽巖三維數字巖心，但該方法中的裂縫是人工隨機生成的，并不是對巖心中真實裂縫的重構；在CT掃描圖像的基礎上，提取出屬于裂縫的點云，再使用逆向工程軟件獲取裂縫形態，該方法獲得的裂縫已經失去了在原巖心模型中的位置信息，必須通過人工的旋轉和移動才能恢復到原始的位置；針對掃描獲得的裂縫點云，使用移動立方體算法，重構出裂縫的包絡面，但該方法獲得的裂縫其實是構成這一裂縫的所有像素點的外包絡面，并非一個幾何意義上無厚度的面(真實裂縫的中軸面)，因此無法用于后續的離散裂縫數值模擬。

并且，以上兩種方法的一個主要問題是只能獲得一個巖心柱中所有微裂縫對應的點云的共同的外包絡面，而無法將各條微裂縫區分開。因此，有必要開發一種基于三維掃描圖像數據的巖石內部微裂縫提取和刻畫方法及系統。

公開于本發明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明提出了一種巖石內部微裂縫提取和刻畫方法及系統，其能夠通過重構巖樣內部的微裂縫的幾何分布，高精度、自動化地提取微裂縫，對于巖樣內部微裂縫進行更加直觀和詳細的認識，尤其對于頁巖、致密砂巖等儲層內微觀流動機理的研究具有重要意義。

根據本發明的一方面，提出了一種巖石內部微裂縫提取和刻畫方法。所述方法可以包括：針對巖樣三維掃描數據體進行預處理，獲得初始巖樣三維掃描數據體；將所述初始巖樣三維掃描數據體轉化為地震數據體；根據所述地震數據體提取多個裂縫片，計算所述多個裂縫片的開度，實現裂縫刻畫。

優選地，所述針對巖樣三維掃描數據體進行預處理，獲得初始巖樣三維掃描數據體包括：針對所述巖樣三維掃描數據體去除掃描圖像噪聲與銳化、增強區域邊界；針對所述巖樣三維掃描數據體進行圖像二值化處理，提取裂縫目標，獲得所述初始巖樣三維掃描數據體。

優選地，通過公式(1)進行圖像二值化處理：