CN109448104B - 一种基于岩心图像的拓展重构方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种基于岩心图像的拓展重构方法及装置，包括：通过扫描岩石样本，获取包含岩石典型孔隙和裂缝结构的三维图像；根据所述三维图像为中心点，沿所述中心点六个方向向外拓展重构，得到多个与所述岩石样本类似的目标图像；从所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区域提取条件点；以所述条件点作为约束条件，采用重构算法依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心，可以实现获得非均匀性较强的岩石的代表性体积元REV，以完备表征致密岩石的孔隙结构。
Description
技术领域
本发明实施例涉及石油开采领域，尤其涉及一种基于岩心图像的拓展重构方法及装置。
背景技术
作为油气的储集空间和运移通道，致密砂岩、致密碳酸盐岩和页岩等非常规油气的孔隙空间一直是研究热点。已有研究表明，孔隙空间的几何形态及不均质性及大地影响着储层的运移机理，因此，定量刻画致密储层的孔隙空间特征具有重要的意义。
利用物理成像技术，可直接建立三维数字岩心，精确地刻画岩石的孔隙结构。但是，目前由于三维成像技术条件的限制，我们针对致密砂岩、致密碳酸盐岩、页岩等非均匀性较强、孔隙结构较为复杂、孔隙半径分布范围较广的岩石样品，很难直接得到既满足高分辨率要求，又满足成像视野足够大的三维图像。微米CT可以获得较大的岩心尺寸，但它的分辨率最高只能达到1微米，仅能识别微米大小的孔隙，丢失了致密岩石内部大量的纳米孔隙的信息。纳米CT和FIB-SEM虽然可以识别纳米孔隙，但是其扫描视野太小，只有几立方微米，存在无法获得非均匀性较强的岩石的代表性体积元(Representative ElementaryVolume，REV)的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于岩心图像的拓展重构方法及装置，可以实现获得非均匀性较强的岩石的代表性体积元REV，以完备表征致密岩石的孔隙结构。
第一方面，本发明实施例提供一种基于岩心图像的拓展重构方法，包括：
通过扫描岩石样本，获取包含岩石典型孔隙和裂缝结构的三维图像；
根据所述三维图像为中心点，沿所述中心点六个方向向外拓展重构，得到多个与所述岩石样本类似的目标图像；
从所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区域提取条件点；
以所述条件点作为约束条件，采用重构算法依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心。
在一个可能的实施方式中，所述通过扫描岩石样本采用以下方式中的一种：
微米CT，纳米CT或FIB-SEM。
在一个可能的实施方式中，所述从所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区域提取条件点，包括：
将所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区作为重叠区域；
采用网格嵌套方式和熵准则从所述重叠区域提取条件点作为约束条件。
在一个可能的实施方式中，所述以所述条件点作为约束条件，采用重构算法依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心，包括：
以条件点作为约束条件，采用CCSIM3D重构算法，重构待求解区域的孔隙结构；
依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心。
第二方面，本发明实施例提供一种基于岩心图像的拓展重构装置，包括：
图像采集模块，用于通过扫描岩石样本，获取包含岩石典型孔隙和裂缝结构的三维图像；
获取模块，用于根据所述三维图像为中心点，沿所述中心点六个方向向外拓展重构，得到多个与所述岩石样本类似的目标图像；
提取模块，用于从所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区域提取条件点；
重构模块，用于以所述条件点作为约束条件，采用重构算法依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心。
在一个可能的实施方式中，所述通过扫描岩石样本采用以下方式中的一种：
微米CT，纳米CT或FIB-SEM。
在一个可能的实施方式中，所述提取模块，具体用于将所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区作为重叠区域；
采用网格嵌套方式和熵准则从所述重叠区域提取条件点作为约束条件。
在一个可能的实施方式中，所述重构模块，具体用于以条件点作为约束条件，采用CCSIM3D重构算法，重构待求解区域的孔隙结构；
依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心。
本发明实施例提供的基于岩心图像的拓展重构方案，通过扫描岩石样本，获取包含岩石典型孔隙和裂缝结构的三维图像；根据所述三维图像为中心点，沿所述中心点六个方向向外拓展重构，得到多个与所述岩石样本类似的目标图像；从所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区域提取条件点；以所述条件点作为约束条件，采用重构算法依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心，可以实现获得非均匀性较强的岩石的代表性体积元REV，以完备表征致密岩石的孔隙结构。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于岩心图像的拓展重构方法的流程示意图；
图2为本发明实施例涉及的扫描得到的岩石样本的三维图像；
图3为本发明实施例涉及的三维扩展重构示意图；
图4为本发明实施例涉及的扩展重构过程中保持边界连续性示意图；
图5为本发明实施例涉及的扩展重构后的三维图像；
图6为本发明实施例提供的一种基于岩心图像的拓展重构装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本发明实施例的限定。
图1为本发明实施例提供的一种基于岩心图像的拓展重构方法的流程示意图，如图1所示，该方法具体包括：
S101、通过扫描岩石样本，获取包含岩石典型孔隙和裂缝结构的三维图像。
其中，所述通过扫描岩石样本采用以下方式中的一种：微米CT，纳米CT或FIB-SEM。
在本实施例中可以采用碳酸盐岩样品，如图2所示，为本实施例用CT扫描得到的一个碳酸盐岩样品的三维图像，该图像包含孔隙和裂缝。
S102、根据所述三维图像为中心点，沿所述中心点六个方向向外拓展重构，得到多个与所述岩石样本类似的目标图像。
以图2得到的三维图像为中心点，参照图3沿着三维图像的前后左右上下六个方向向外拓展重构，每次重构一个和该岩石同样大小的岩石；
S103、从所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区域提取条件点。
在扩展重构的过程中要保持边界的连续性。通过使得待重构区域与其周围相邻的区域有一部分重叠区域，来保持相邻区域的孔隙、裂缝的连通性。在三维拓展重构过程中，可能出现的重叠区域的情况如图4所示。
具体地，将所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区作为重叠区域；采用网格嵌套方式和熵准则从所述重叠区域提取条件点作为约束条件。
计算每个网格内的熵，
其中pi为该网格内第i个组分的含量。以熵的大小判断该网格是否要细化，如果熵较大，则网格进行细化，细化的方法是将该网格平均分为四份，重复上述步骤，直到每个网格内的熵达到要求。分割完成之后，按一定比例(5％)，随机提取每个网格内的点，作为下一步重构时的约束点。
S104、以所述条件点作为约束条件，采用重构算法依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心。
以条件点作为约束条件，采用CCSIM3D重构算法，重构待求解区域的孔隙结构；依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心。
以此类推，最后得到拓展好的三维数字岩心。最后，得到了如图5所示的扩充三维图像，该图像数据体的大小为原来的27倍，即出去中心的图像其余26个图像均为扩充的。
在本实施例中，根据具体的需求设定扩充的图像的个数，对于具体个数本实施例不作具体限定。
本发明实施例提供的基于岩心图像的拓展重构方法，通过扫描岩石样本，获取包含岩石典型孔隙和裂缝结构的三维图像；根据所述三维图像为中心点，沿所述中心点六个方向向外拓展重构，得到多个与所述岩石样本类似的目标图像；从所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区域提取条件点；以所述条件点作为约束条件，采用重构算法依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心，可以实现获得非均匀性较强的岩石的代表性体积元REV，以完备表征致密岩石的孔隙结构。
图6为本发明实施例提供的一种基于岩心图像的拓展重构装置的结构示意图，如图6所示，该装置具体包括：
图像采集模块601，用于通过扫描岩石样本，获取包含岩石典型孔隙和裂缝结构的三维图像；
获取模块602，用于根据所述三维图像为中心点，沿所述中心点六个方向向外拓展重构，得到多个与所述岩石样本类似的目标图像；
提取模块603，用于从所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区域提取条件点；
重构模块604，用于以所述条件点作为约束条件，采用重构算法依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心。
可选地，所述通过扫描岩石样本采用以下方式中的一种：
微米CT，纳米CT或FIB-SEM。
可选地，所述提取模块603，具体用于将所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区作为重叠区域；
采用网格嵌套方式和熵准则从所述重叠区域提取条件点作为约束条件。
可选地，所述重构模块604，具体用于以条件点作为约束条件，采用CCSIM3D重构算法，重构待求解区域的孔隙结构；
依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心。
本发明实施例提供的基于岩心图像的拓展重构装置，通过扫描岩石样本，获取包含岩石典型孔隙和裂缝结构的三维图像；根据所述三维图像为中心点，沿所述中心点六个方向向外拓展重构，得到多个与所述岩石样本类似的目标图像；从所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区域提取条件点；以所述条件点作为约束条件，采用重构算法依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心，可以实现获得非均匀性较强的岩石的代表性体积元REV，以完备表征致密岩石的孔隙结构。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于岩心图像的拓展重构方法，其特征在于，包括：
通过扫描岩石样本，获取包含岩石典型孔隙和裂缝结构的三维图像；
根据所述三维图像为中心点，沿所述中心点六个方向向外拓展重构，得到多个与所述岩石样本类似的目标图像；
从所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区域提取条件点；
以所述条件点作为约束条件，采用重构算法依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心；
所述从所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区域提取条件点，包括：
将所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区作为重叠区域；
采用网格嵌套方式和熵准则从所述重叠区域提取条件点作为约束条件；
所述以所述条件点作为约束条件，采用重构算法依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心，包括：
以条件点作为约束条件，采用CCSIM3D重构算法，重构待求解区域的孔隙结构；
依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过扫描岩石样本采用以下方式中的一种：
微米CT，纳米CT或FIB-SEM。
3.一种基于岩心图像的拓展重构装置，其特征在于，包括：
图像采集模块，用于通过扫描岩石样本，获取包含岩石典型孔隙和裂缝结构的三维图像；
获取模块，用于根据所述三维图像为中心点，沿所述中心点六个方向向外拓展重构，得到多个与所述岩石样本类似的目标图像；
提取模块，用于从所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区域提取条件点；
重构模块，用于以所述条件点作为约束条件，采用重构算法依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心；
所述提取模块，具体用于将所述三维图像与所述目标图像对应的岩心之间的连接区作为重叠区域；
采用网格嵌套方式和熵准则从所述重叠区域提取条件点作为约束条件；
所述重构模块，具体用于以条件点作为约束条件，采用CCSIM3D重构算法，重构待求解区域的孔隙结构；
依次对多个所述目标图像和所述三维图像进行重构以及组合，得到REV尺度的数字岩心。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述通过扫描岩石样本采用以下方式中的一种：
微米CT，纳米CT或FIB-SEM。
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