[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于二維巖心結(jié)構(gòu)的多尺度快速模擬退火建模方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110265930.X
• 申請(qǐng)日: 2021-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113034637A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳冬冬;徐智;王巖;陳相汝;馬賀
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鄭州輕工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T11/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T11/00;G06T17/10
• 代理公司: 廣東有知貓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44681
• 代理人: 彭瓊

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于二維巖心結(jié)構(gòu)的多尺度快速模擬退火建模方法，包括分層與合成，具體步驟為：首先對(duì)讀入的二維圖像進(jìn)行不同尺度的分層(S，S?1，...，0尺度)，獲取一系列重建參考圖像；重建從最粗的尺度S開(kāi)始，用模擬退火算法進(jìn)行尺度S的重建；S尺度重建完成后，對(duì)重建結(jié)構(gòu)進(jìn)行形態(tài)學(xué)腐蝕操作，并對(duì)腐蝕后尺度S重建圖像合成尺度S?1圖像；對(duì)尺度S?1圖像進(jìn)行重建，直至完成最終尺度0的重建。本發(fā)明所構(gòu)建的數(shù)字巖心結(jié)構(gòu)，除了尺度0外，在每個(gè)尺度下對(duì)重建結(jié)果做腐蝕操作，都為下一尺度重建做了一次修正，提高建模效果，由于在每個(gè)尺度下僅有很少一部分像素點(diǎn)參與模擬退火的重建，本發(fā)明算法能夠快速的實(shí)現(xiàn)數(shù)字巖心結(jié)構(gòu)建模。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖心三維建模及地質(zhì)建模領(lǐng)域，特別是涉及一種基于二維巖心結(jié)構(gòu)的多尺度快速模擬退火建模方法。

背景技術(shù)

巖心物理實(shí)驗(yàn)是石油地質(zhì)勘探的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)巖心物理實(shí)驗(yàn)只能對(duì)巖心物理特性做定性解釋?zhuān)規(guī)r心物理實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，成本高，在極端條件下(如低孔低滲等)誤差較大。近年來(lái)，數(shù)字巖心分析技術(shù)獲得了飛速發(fā)展，為研究油氣儲(chǔ)層宏觀物理性質(zhì)提供了一種行之有效的手段。數(shù)字化的巖心三維微觀結(jié)構(gòu)是研究巖心物理性質(zhì)，揭示巖心微觀結(jié)構(gòu)中油氣水的流動(dòng)、分布規(guī)律的基礎(chǔ)，如何將巖心三維結(jié)構(gòu)數(shù)字化，為石油地質(zhì)部門(mén)服務(wù)，模擬退火算法是構(gòu)建數(shù)字巖心三維結(jié)構(gòu)重要的方法，該算法在構(gòu)建數(shù)字巖心三維結(jié)構(gòu)時(shí)，可以考慮任意多的目標(biāo)函數(shù)用以度量二維圖像與三維結(jié)構(gòu)的特征，在構(gòu)建巖心三維結(jié)構(gòu)時(shí)以兩者目標(biāo)函數(shù)的誤差為能量做約束，計(jì)算二維圖像與重建三維結(jié)構(gòu)的相似度，從而再現(xiàn)復(fù)雜的地學(xué)巖心結(jié)構(gòu)特征，傳統(tǒng)的模擬退火方法在建立數(shù)字巖心結(jié)構(gòu)時(shí)存在費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)、孤立點(diǎn)較多等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的提供一種基于二維巖心結(jié)構(gòu)的多尺度快速模擬退火建模方法，包括分層與合成，具體步驟為：

S1、首先對(duì)讀入的二維圖像進(jìn)行不同尺度的分層(S，S-1，...，0尺度)，獲取一系列重建參考圖像；

S2、重建從最粗的尺度S開(kāi)始，根據(jù)尺度S圖像所包含的相數(shù)和相所占的百分比產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)圖像作為初始狀態(tài)，選取兩點(diǎn)概率函數(shù)作為能量函數(shù)，并設(shè)定初始條件；

S3、隨機(jī)選取不同相的兩點(diǎn)并交換，產(chǎn)生新的狀態(tài)；

S4、計(jì)算新?tīng)顟B(tài)與舊狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)差△E，判斷新?tīng)顟B(tài)是否被接受，判斷接受依據(jù)是Metropolis準(zhǔn)則；

S5、判斷在該尺度下是否滿足結(jié)束條件，若不滿足進(jìn)行下次迭代，若滿足結(jié)束條件，則判斷該尺度是否為0，若為0則整個(gè)重建結(jié)束，若不為0則S 尺度重建完成，并對(duì)重建結(jié)果進(jìn)行形態(tài)學(xué)腐蝕操作；

S6、尺度S重建圖像合成尺度S-1圖像，并依據(jù)尺度S-1參考圖像中孔隙相和巖石相所占的百分比，隨機(jī)改變合成尺度S-1結(jié)構(gòu)中被腐蝕的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，使合成尺度S-1結(jié)構(gòu)中巖石相和孔隙相所占的百分比，與尺度S-1參考圖像中孔隙相和巖石相所占的百分比相同，并將該結(jié)構(gòu)作為尺度S-1下的初始結(jié)構(gòu)，重新設(shè)定初始條件，并以原始圖像中尺度為S-1的圖像作為參考圖像，重復(fù)S3--S6步；

S7、在尺度S-1結(jié)構(gòu)下再應(yīng)用模擬退火方法重建該尺度的結(jié)構(gòu)，重復(fù)上述過(guò)程直到完成尺度0的重建，則基于二維巖心結(jié)構(gòu)的多尺度快速模擬退火建模方法重建完成。

進(jìn)一步的，所述分層過(guò)程主要是為了獲取一系列原始參考圖像，所述合成過(guò)程則是對(duì)不同尺度下重建的結(jié)構(gòu)按一定規(guī)則合成下一尺度的結(jié)構(gòu)，并將合成的結(jié)構(gòu)作為下一尺度重建結(jié)構(gòu)的初始結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述從最粗尺度S開(kāi)始進(jìn)行模擬退火方法重建，然后對(duì)最粗尺度S重建結(jié)果的孔隙相和巖石相進(jìn)行形態(tài)學(xué)的腐蝕操作，被腐蝕的結(jié)構(gòu)位置用像素值128標(biāo)定。

進(jìn)一步的，所述被腐蝕的結(jié)構(gòu)作為自由狀態(tài)參與到下一尺度的重建，未被腐蝕的結(jié)構(gòu)作為穩(wěn)定狀態(tài)不再參與模擬退火算法中像素點(diǎn)的選取。