[發明專利]一種基于多相數字巖心模擬巖石裂紋擴展的方法及系統

有效

• 申請號: 201910710547.3
• 申請日: 2019-08-02
• 公開（公告）號: CN111767631B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 楊永飛;楊海元;姚軍;錢其豪;李勇;張磊;張凱;孫海;孫致學;蔡建超
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）;中國石油天然氣股份有限公司勘探開發研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F16/26;G01N23/046;G06F119/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉鳳玲

本發明公開一種基于多相數字巖心模擬巖石裂紋擴展的方法及系統，包括獲取巖心樣本的三維灰度圖像；根據多個灰度閾值范圍對三維灰度圖像中每個像素點進行分類、編號，得到每個編號對應的像素點集合；根據編號對應的像素點集合建立初始數字巖心數據庫；初始數字巖心數據庫包括每個像素點對應的像素點編號和像素點位置；根據初始數字巖心數據庫，采用近場動力學模型進行巖心裂紋擴展模擬，建立破裂后的數字巖心數據庫；對破裂后的數字巖心數據庫進行可視化，得到巖心裂紋擴展過程的模擬結果。本發明提供的一種基于多相數字巖心模擬巖石裂紋擴展的方法及系統能夠真實地模擬巖石裂紋擴展，能夠精確、真實的評價應力對巖石類多孔介質的作用。

技術領域

本發明涉及巖石裂紋擴展技術領域，特別是涉及一種基于多相數字巖心模擬巖石裂紋擴展的方法及系統。

背景技術

巖石在應力的作用下會發生變形，當變形超過自身限度時，會出現一定程度的損傷破壞。這一現象在各類工程應用中都廣泛存在。在地熱以及油氣開采過程中，巖石的破壞可以增加流動通道，提高產量。而在樓房、橋梁等建筑結構中，由混凝土損傷破壞產生的裂縫，會降低建筑的承重能力，存在安全隱患。如何評估應力對巖石類多孔介質的破壞程度，是各類工程問題需要考慮的關鍵問題。基于符合真實情況的物理模型，應用符合破壞規律的模擬方法是解決這一問題的關鍵。

應用CT掃描技術構建數字巖心是目前多孔介質建模的有效方法。相比于孔隙空間，骨架空間的物性參數往往很大，所以巖石各組分的差異往往被忽略，基于CT掃描圖像的分割過程只是簡單的分割為孔隙與骨架兩相。在模擬的過程中，往往也只是簡單的對整體的骨架物性參數進行定義。近場動力學作為新興的模擬多孔介質損傷破壞的方法，在理論上解決了破壞過程中位移場不連續的問題。應用近場動力學模擬巖石的裂紋擴展往往是將巖石的整體性質賦與物理模型，將物理模型簡化為參數一致的物質點，并沒有考慮巖石自身的不同組分的物理性質，巖石整體的各向異性特征無法在物理模型中進行考慮。進而，不能精確的、真實的評價應力對巖石類多孔介質的作用。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于多相數字巖心模擬巖石裂紋擴展的方法及系統，能夠真實地模擬巖石裂紋擴展，具有精確的、真實的評價應力對巖石類多孔介質的作用。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于多相數字巖心模擬巖石裂紋擴展的方法，所述基于多相數字巖心模擬巖石裂紋擴展的方法包括：

獲取巖心樣本的三維灰度圖像；

根據多個灰度閾值范圍對所述三維灰度圖像中每個像素點進行分類，并將分類后的像素點進行編號，得到每個編號對應的像素點集合；不同的灰度閾值范圍對應不同的巖石組分，不同的灰度閾值范圍對應不同的編號；

根據所有編號對應的像素點集合建立初始數字巖心數據庫；所述初始數字巖心數據庫包括每個像素點對應的像素點編號和像素點位置；

根據所述初始數字巖心數據庫，采用近場動力學模型進行巖心裂紋擴展模擬，建立破裂后的數字巖心數據庫；

對所述破裂后的數字巖心數據庫進行可視化，得到巖心裂紋擴展過程的模擬結果。

可選的，所述獲取巖心樣本的三維灰度圖像，之后還包括：

在所述三維灰度圖像中提取設定像素點位置范圍的表征單元體，得到提取后的三維灰度圖像。

可選的，根據多個灰度閾值范圍對所述三維灰度圖像中每個像素點進行分類，并將分類后的像素點進行編號，得到每個編號對應的像素點集合，之前還包括：

根據所述三維灰度圖像生成巖心樣本的灰度分布圖；所述灰度分布圖為所述三維灰度圖像中像素點處于每個灰度值的像素點個數分布圖；

獲取每個巖石組分對應的灰度范圍；