CN106199745A - 一种连通的孔喉的识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连通的孔喉的识别方法，属于勘探技术领域，以解决识别连通的孔喉时，运算效率低，运算量大的技术问题。该连通的孔喉的识别方法包括：构建数字岩心模型，建立对应于该数字岩心模型的三维坐标系；确定该三维坐标系中的基准平面；建立垂直于该基准平面的扫描线，每一扫描线覆盖一孔喉，扫描线的起点设置为该孔喉开始的像素点，终点设置为该孔喉结束的像素点；根据各扫描线的分布情况，识别连通的孔喉。

Description

一种连通的孔喉的识别方法

技术领域

本发明涉及勘探技术领域，具体地说，涉及一种连通的孔喉的识别方法。

背景技术

岩心的三维数字图像由电子计算机断层扫描(Computed Tomography，简称CT)，或扫描电镜等实验手段得到。图像中通常包含了岩心内部连通和非连通的全部孔喉空间。在进行流动模拟时，采用的数字岩心中应仅包含参与流动的孔喉空间，即与流动通道入口和出口均相连的连续孔喉空间。对于孤立的孔喉空间(死孔隙)，应在流动模拟之前进行删除，以减少流动计算的工作量。

假设数字岩心中0代表骨架，1代表孔喉。目前常用有两种方法来判断孔喉的连通性。

第一种算法称为“洪水算法”，具体是：①从岩心中选取值为1的像素点a作为种子，将种子值设为2；②判断与a相邻的26个像素是否为1。如果为1，则认为该像素b代表的孔喉与种子相连；③将b作为新的种子(值设置为2)；④重复②～③直到周围再也找不到值为1的点。此时，仅且全部与种子a连通的点被标记为2。这种方法查找连通孔喉空间有两个主要缺点：一是运算效率低，每次都要搜索种子周围的26个像素，运算量大；二是需要的堆栈空间大，由于是递归算法，压入堆栈的种子数量很大。

第二种算法称为“扫描线算法”，具体是：①从岩心中选取值为1的像素作为种子a，种子值标记为2；②以a为中心沿x轴向两端查找边界，得到一条通过a的扫描线La，将扫描线上的点的值标记为2。③在y方向上与La相邻的像素中找到值为1的点，作为新的种子b，重复②得到新的扫描线Lb。④重复3得到新的种子c，d…和相应的扫描线Lc，Ld…；⑤以b，c，d…作为新的种子重复①～④，直到在第③步中找不到任何一个与扫描线相邻的值为1的点。此时，仅且全部与种子a连通的点被标记为2。这种方法所用到的堆栈要小于洪水算法，但是由于要查找扫描线周围的点，运算效率仍然不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连通的孔喉的识别方法，以解决识别连通的孔喉时，运算效率低，运算量大的技术问题。

本发明提供了一种连通的孔喉的识别方法，该方法包括：

构建数字岩心模型，建立对应于该数字岩心模型的三维坐标系；

确定该三维坐标系中的基准平面；

建立垂直于该基准平面的扫描线，每一扫描线覆盖一孔喉，扫描线的起点设置为该孔喉开始的像素点，终点设置为该孔喉结束的像素点；

根据各扫描线的分布情况，识别连通的孔喉。

其中，该方法还包括：

检测连通的孔喉是否与数字岩心流动的入口和出口相连。

其中，根据各扫描线的分布情况，识别连通的孔喉包括：

获取在基准平面上的投影相邻的扫描线；

判断两投影相邻的扫描线是否部分重叠；

若两投影相邻的扫描线部分重叠，则该两扫描线覆盖的孔喉连通。

其中，获取在基准平面上的投影相邻的扫描线包括：

获取在基准平面上，投影分别对应相邻的像素点的扫描线。

其中，判断两投影相邻的扫描线是否部分重叠包括：

获取两投影相邻的扫描线的起点坐标和终点坐标；

若两扫描线中任一的终点坐标大于或等于另一的起点坐标，则该两扫描线部分重叠。

其中，建立垂直于该基准平面的扫描线，每一扫描线覆盖一孔喉，扫描线的起点设置为该孔喉开始的像素点，终点设置为该孔喉结束的像素点包括：

沿垂直于基准平面的方向，逐个扫描数字岩心模型中的各像素点，若所扫描到的像素点的灰度值与其前一个像素点的灰度值不同，将该像素点设置为扫描线的起点；

起点设置之后，继续逐个扫描数字岩心模型中的各像素点，若所扫描到的像素点的灰度值与其后一个像素点的灰度值不同，将该像素点设置为该扫描线的终点。

其中，确定该三维坐标系中的基准平面包括：

确定该三维坐标系中的任意两坐标轴所在的平面为基准平面。

其中，检测连通的孔喉是否与数字岩心流动的入口和出口相连包括：

判断连通的孔喉对应的像素点中，是否有像素点位于数字岩心的不同表面上。

本发明带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种连通的孔喉的识别方法，该方法首先建立对应各孔喉的扫描线，之后根据各扫描线的分布情况来识别连通的孔喉。其主要思想是：化点为线，化线为面。从而可减少对像素点的运算，减少识别过程的运算量，提高了识别过程的效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是本发明实施例所提供的连通的孔喉的识别方法的流程示意图；

图2至图5是本发明实施例所提供的数字岩心模型的处理效果图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

本发明实施例提供了一种连通的孔喉的识别方法，如图1所示，该方法包括：

步骤S101、构建数字岩心模型，建立对应于该数字岩心模型的三维坐标系。

为了建立实际的数字岩心模型，需要对天然岩心样本进行X射线扫描，并通过计算机进行三维重构，生成数字岩心模拟区域。数字岩心模拟区域中包括第一区域1和第二区域2，第一区域1为岩石骨架，第二区域2为孔喉。其中，每一第一区域1和每一第二区域2均为一个像素点大小。利用X射线计算机层析(CT)扫描仪，对天然岩心进行扫描，并进行三维重构，可获得实际的数字岩心模型。

同时，由于数字岩心模型通常为长方体(甚至是正方体)结构，为了方便对数字岩心模型进行准确描述，可建立对于该数字岩心模型的三维坐标系。例如图3所示，基于图2所示的该数字岩心模型的一横截面，将其作为z＝0时的xy轴所在的平面来建立三维坐标系，显然，根据右手定则可知，此时的z轴是垂直于纸面向里，因此图3中没有显示。图2中的每一小格是一个像素点，建立坐标系后，每一像素点具有一确定的坐标。

另外，为了更方便地分辨孔喉和岩石骨架，可采用阈值分割法对所构建的数字岩心模型进行二值化处理。图像二值化就是将图像上的像素点的灰度值设置为255或0，也就是令整个图像呈现出明显的黑白效果。具体的，可通过选取适当的灰度阈值，令灰度图像中大于或等于该灰度阈值的点的灰度值为255，反之，小于该灰度阈值的点的灰度值为0，从而将每个灰度图像处理成为能够反映图像整体和局部特征的二值化图像。

因此，如图2所示，可通过设定适当的灰度阈值，令表示岩石骨架的第一区域1的灰度值为0，显示出来为黑色区域；相反，令表示孔喉的第二区域2的灰度值为255，显示出来为白色区域。

显然，第一区域1为白色区域、第二区域2为黑色区域的表现方式，同样适用于本发明实施例，在此不再赘述。

步骤S102、确定该三维坐标系中的基准平面。

对于图3中所建立的坐标系，可将任意两坐标轴所在的平面设定为基准平面，例如，将图3中的zy轴所在的平面作为基准平面，对该数字岩心模型进行处理。

显然，除了zy轴所在的平面外，xy轴或xz轴所在的平面也可以做为基准平面，基准平面应当根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不进行限定。

步骤S103、建立垂直于该基准平面的扫描线，每一扫描线覆盖一孔喉，扫描线的起点设置为该孔喉开始的像素点，终点设置为该孔喉结束的像素点。

如图4所示，由于设定zy轴所在的平面为基准平面，则可从基准平面出发，沿着与x轴平行的方向扫描该数字岩心模型，根据孔喉的分布情况，建立多条垂直于基准平面的扫描线，之后可根据各扫描线来识别孔喉。

由于该数字岩心模型预先进行了二值化处理，因此仅需要扫描每一像素点的灰度值，即可确定该像素点是代表岩石骨架的第一区域1还是代表孔喉的第二区域2。

但是，对于每一孔喉来说，要想识别各孔喉是否连通，需要确定各孔喉的起点和终点。具体的，在本发明实施例中，可沿垂直于基准平面的方向，逐个扫描数字岩心模型中的各像素点，若所扫描到的像素点的灰度值与其前一个像素点的灰度值不同，将该像素点设置为扫描线的起点；起点设置之后，继续逐个扫描数字岩心模型中的各像素点，若所扫描到的像素点的灰度值与其后一个像素点的灰度值不同，将该像素点设置为该扫描线的终点。

具体的，如图4所示，对于y＝1的这一行像素点而言，逐个扫描这一行像素点，对于坐标为(5,1,0)的像素点而言，其灰度值为255，其表示孔喉。另外，该像素点的前一个像素点(4,1,0)的灰度值为0，则说明坐标为(5,1,0)的像素点为孔喉的起点，同时也是U1扫描线的起点。确定该孔喉的起点后，可继续沿着y＝1、平行于x轴的方向扫描这一行像素点。扫描到坐标为像素点(9,1,0)时，该像素点的灰度值为255，但其下一个像素点(10,1,0)的灰度值为0，则可确定像素点(9,1,0)为该孔喉的终点，则确定U1扫描线的终点。如图4所示，可得扫描线U₁＝[5,9,1,0]。

对于每一行像素点而言，可利用同样的方法来逐行进行扫描确定各扫描线的起点和终点，由此，可得到一系列互相平行的扫描线U_i＝[x₁,x₂,y,z]。其中，i为整数，x₁表示扫描线的起点的x坐标，相应的x₂表示扫描线的终点的x坐标，y和z分别表示扫描线的y坐标和z坐标。对于本发明实施例图4所显示的数字岩心模型的截面而言，其中可建立U₁至U₂₀的二十条相互平行的扫描线，则可确定每一扫描线对应的孔喉，如此划分可知图4所示的截面中有20个孔喉。

类似的，对该数字岩心模型中的其他平行于图4所示的截面的截面，以同样的方法建立扫描线，得到关于该数字岩心模型的一组扫描线。

步骤S104、根据各扫描线的分布情况，识别连通的孔喉。

确定了数字岩心模型中的扫描线后，即可确定数字岩心模型中所存在的孔喉，接下来，可根据各扫描线的分布情况，来确定哪些孔喉是连通的。

具体的，可首先确定哪些孔喉是相邻的，之后才确定相邻的孔喉是否是连通的。因此，可通过获取在基准平面上的投影相邻的扫描线，来确定相邻的孔喉；即获取在基准平面上，投影分别对应相邻的像素点的扫描线，例如图4中的U₁与位于相邻行的U₂和U₃，这三条扫描线在zy轴所在平面中的投影均为点，分别落在沿y轴方向排布相邻的两个像素点内，其中U₂和U₃的投影重合。因此，可知U₁、U₂和U₃各自对应的孔喉是相邻的。

类似的，可采用相同的方法确定其他相邻的孔喉。

确定了相邻的孔喉之后，确定相邻的孔喉是否连通。具体的，可通过判断所确定的投影相邻的扫描线是否部分重叠来确定。若两投影相邻的扫描线部分重叠，则可知该两扫描线覆盖的孔喉必定是连通的。

其中，可通过各扫描线的坐标点来确定各扫描线之间是否部分重叠。具体的，获取两投影相邻的扫描线的起点坐标和终点坐标，之后，确定两扫描线的起点坐标和终点坐标的关系。即若两扫描线中任一的终点坐标大于或等于另一的起点坐标，则该两扫描线部分重叠。

例如，对于扫描线U₁和U₂而言，U₁的坐标范围为[5,9,1,0]，U₂的坐标范围[5,6,2,0]。显然，U₁的起点坐标为5，U₂的起点坐标也为5；U₁的终点坐标为9，U₂的终点坐标也为6。其中，U₁的起点坐标5小于U₂的终点坐标6，U₂的起点坐标5小于U₁的终点坐标，因此，扫描线U₁和U₂各自对应的孔喉是连通的。又例如，对于扫描线U₈和U₁₀而言，U₈的坐标范围为[3,3,4,0]，U₁₀的坐标范围[4,4,5,0]。显然，U₈的起点坐标和终点坐标均为3，U₁₀的起点坐标和终点坐标均为4。其中，U₈的起点坐标3小于U₂的终点坐标4，U₂的起点坐标4大于U₁₀的终点坐标3，因此，扫描线U₁和U₂各自对应的孔喉是不连通的。

经过上述处理过程，可得到图1所示的数字岩心模型的截面上有Z₁至Z₆共计六个连通的孔喉。

对于数字岩心模型中的各截面，均采用上述的几个步骤，即可各自确定出各截面上的连通的孔喉。之后再根据各截面中连通的孔喉的重合关系，确定出三维的数字岩心模型中各连通的孔喉。

进一步的，确定了该数字岩心模型中连通的孔喉后，需要进行流动模拟确定是否存在参与岩心流动的孔喉。即检测连通的孔喉是否与岩心流动的入口和出口相连。在得到连通的孔喉的基础上，有两种方法可以判断该连通区域是否与岩心流动的入口和出口相连。一是将种子布置在岩心的入口端，并判断该连通区域内是否有种子位于岩心出口端；二是直接求取该连通的孔喉内所有点中是否同时包含位于入口和出口的点，即确定连通的孔喉中是否有不同的像素点分别位于该数字岩心模型的不同表面上，若存在这样的像素点，则说明该连通的孔喉参与岩心流动，例如图5中的Z₁，其为参与岩心流动的孔喉。

综上，本发明实施例提供了一种连通的孔喉的识别方法，该方法首先建立对应各孔喉的扫描线，之后根据各扫描线的分布情况来识别连通的孔喉。其主要思想是：化点为线，化线为面。从而可减少对像素点的运算，减少识别过程的运算量，提高了识别过程的效率。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种连通的孔喉的识别方法，其特征在于，包括：

构建数字岩心模型，建立对应于该数字岩心模型的三维坐标系；

确定该三维坐标系中的基准平面；

建立垂直于该基准平面的扫描线，每一扫描线覆盖一孔喉，扫描线的起点设置为该孔喉开始的像素点，终点设置为该孔喉结束的像素点；

根据各扫描线的分布情况，识别连通的孔喉。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

检测连通的孔喉是否与数字岩心流动的入口和出口相连。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各扫描线的分布情况，识别连通的孔喉包括：

获取在基准平面上的投影相邻的扫描线；

判断两投影相邻的扫描线是否部分重叠；

若两投影相邻的扫描线部分重叠，则该两扫描线覆盖的孔喉连通。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取在基准平面上的投影相邻的扫描线包括：

获取在基准平面上，投影分别对应相邻的像素点的扫描线。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，判断两投影相邻的扫描线是否部分重叠包括：

获取两投影相邻的扫描线的起点坐标和终点坐标；

若两扫描线中任一的终点坐标大于或等于另一的起点坐标，则该两扫描线部分重叠。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立垂直于该基准平面的扫描线，每一扫描线覆盖一孔喉，扫描线的起点设置为该孔喉开始的像素点，终点设置为该孔喉结束的像素点包括：

沿垂直于基准平面的方向，逐个扫描数字岩心模型中的各像素点，若所扫描到的像素点的灰度值与其前一个像素点的灰度值不同，将该像素点设置为扫描线的起点；

起点设置之后，继续逐个扫描数字岩心模型中的各像素点，若所扫描到的像素点的灰度值与其后一个像素点的灰度值不同，将该像素点设置为该扫描线的终点。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定该三维坐标系中的基准平面包括：

确定该三维坐标系中的任意两坐标轴所在的平面为基准平面。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，检测连通的孔喉是否与数字岩心流动的入口和出口相连包括：

判断连通的孔喉对应的像素点中，是否有像素点位于数字岩心的不同表面上。