CN111862306B - 一种基于ct图像的孔隙填充型水合物沉积物三维建模方法 - Google Patents

一种基于ct图像的孔隙填充型水合物沉积物三维建模方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于石油开采工程技术领域，公开了一种基于CT图像的孔隙填充型水合物沉积物三维建模方法。可以通过CT扫描不含水合物的室内重塑的岩心或现场原位岩心，经灰度阈值分割成基质骨架图像堆栈及孔隙图像堆栈，然后通过对基质骨架图像堆栈的一系列图像膨胀、图像腐蚀等以及图像减法运算等图像形态学处理，构建出一系列不同饱和度的孔隙填充型水合物图像堆栈，再通过一系列图像减法运算和拼接运算，形成一系列不同饱和度的孔隙填充型水合物沉积物数字岩心图像堆栈，为针对天然气水合物储层的基础物性数值模拟工作提供相对真实的三维模型。

Description

一种基于CT图像的孔隙填充型水合物沉积物三维建模方法
技术领域
本发明属于石油开采工程技术领域，涉及一种在三维数字岩心中生成孔隙填充型水合物沉积物的建模方法。
背景技术
天然气水合物是一种储量丰富的清洁能源，以胶结或孔隙填充的形式广泛分布于海底和永久冻土层。据估计，其资源量相当于目前已探明煤、石油以及常规天然气储量总和的两倍，是全球所有常规天然气总量的10倍以上。
目前，中国、印度、韩国和日本等都圈定了水合物开发远景区并制定了相应的开发计划，开展了大量的水合物沉积物渗流、导热、导电及力学等基础物性研究。然而，天然气水合物储层保压取芯难度大、成本高，样品转移过程会造成水合物扰动分解；同时，室内水合物样品重塑无法准确控制水合物赋存类型及饱和度，实验重复性较差。相比之下，若能通过数值模拟的方法获得与原位储层结构接近的三维数字岩心(胶结型、孔隙填充型)，并开展相关基础物性数值分析，将显著降低水合物试验成本，且具有较好的试验重复性，实现水合物储层基础物性快速准确评价。
本发明涉及一种基于CT图像的孔隙填充型水合物沉积物三维建模方法，通过CT扫描不含天然气水合物的重塑或原位岩心，经过图像形态学计算，构建一系列不同饱和度孔隙填充型天然气水合物沉积物数字岩心图像堆栈，为天然气水合物储层基础物性数值模拟分析提供相对真实的三维数值模型。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种基于CT图像的孔隙填充型水合物沉积物三维建模方法，为天然气水合物储层基础物性数值模拟分析提供相对真实的三维数值模型。
本发明的技术方案：
一种基于CT图像的孔隙填充型水合物沉积物三维建模方法，步骤如下：
第一步，CT扫描不含天然气水合物的重塑或原位岩心，获得数字岩心图像堆栈；
第二步，调节数字岩心图像堆栈的灰度阈值，并二值化分割为基质骨架及孔隙，然后分别保存为图像堆栈；
第三步，对第二步获得的孔隙图像堆栈先腐蚀x像素(其中腐蚀值x的选取需为：当腐蚀值为x+1像素时，孔隙图像堆栈中的孔隙将完全消失)，然后对所获得的图像堆栈膨胀x像素，此时获得的图像堆栈即为孔隙填充型水合物；
第四步，进行图像减法，将二步获得的孔隙图像堆栈减去第三步所获的孔隙填充型水合物图像堆栈，即为第三步所获得的孔隙填充型水合物图像堆栈对应的新的孔隙图像堆栈；
第五步，将第二步获得的基质骨架图像堆栈、第三步获得的孔隙填充型水合物图像堆栈、以及第四步获得的新的孔隙图像堆栈这三部分图像堆栈进行拼接组合，形成具有基质骨架、孔隙填充型水合物以及孔隙的数字岩心图像堆栈；
第六步，反复执行第三步至第五步，通过调整x值，获得不同水合物饱和度的孔隙填充型水合物沉积物数字岩心图像堆栈。
本发明的有益效果：能够基于不含天然气水合物的重塑或原位岩心，经过图像形态学计算，构建一系列不同饱和度的孔隙填充型水合物沉积物数字岩心图像堆栈，为水合物储层基础物性数值模拟分析提供相对真实的三维数值模型，显著降低水合物试验成本，具有较好的试验重复性，实现水合物储层基础物性快速准确评价。
附图说明
图1是基质骨架及孔隙的二值化结果示意图。
图2是图像腐蚀4像素的示意图。
图3是图像膨胀4像素的示意图。
图4是图像减法结果。
图5是孔隙填充型水合物沉积物数字岩心图像堆栈。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例
一种基于CT图像的孔隙填充型水合物沉积物三维建模方法，步骤如下：
第一步，CT扫描不含天然气水合物的重塑岩心，获得数字岩心图像堆栈；
第二步，调节数字岩心图像堆栈的灰度阈值，并二值化分割为基质骨架及孔隙，然后分别保存为图像堆栈，如图1；
第三步，对第二步获得的孔隙图像堆栈先腐蚀4像素，如图2，然后对所获得的图像堆栈膨胀4像素，如图3，此时获得的图像堆栈即为孔隙填充型水合物；
第四步，进行图像减法，将二步获得的孔隙图像堆栈减去第三步所获的孔隙填充型水合物图像堆栈，即为第三步所获得的孔隙填充型水合物图像堆栈对应的新的孔隙图像堆栈，如图4；
第五步，将第二步获得的基质骨架图像堆栈、第三步获得的孔隙填充型水合物图像堆栈、以及第四步获得的新的孔隙图像堆栈这三部分图像堆栈进行拼接组合，形成具有基质骨架、孔隙填充型水合物以及孔隙的数字岩心图像堆栈，如图5；同时，通过图5可以发现，水合物主要赋存于孔隙中部，与目前在水过量条件下生成的水合物赋存形式类似。

Claims (1)

1.一种基于CT图像的孔隙填充型水合物沉积物三维建模方法，其特征在于，步骤如下：
第一步，CT扫描不含天然气水合物的重塑或原位岩心，获得数字岩心图像堆栈；
第二步，调节数字岩心图像堆栈的灰度阈值，并二值化分割为基质骨架及孔隙，然后分别保存为图像堆栈；
第三步，对第二步获得的孔隙图像堆栈先腐蚀x像素，其中腐蚀值x的选取需为：当腐蚀值为x+1像素时，孔隙图像堆栈中的孔隙将完全消失；然后对所获得的图像堆栈膨胀x像素，此时获得的图像堆栈即为孔隙填充型水合物；
第四步，进行图像减法，将二步获得的孔隙图像堆栈减去第三步所获的孔隙填充型水合物图像堆栈，即为第三步所获得的孔隙填充型水合物图像堆栈对应的新的孔隙图像堆栈；
第五步，将第二步获得的基质骨架图像堆栈、第三步获得的孔隙填充型水合物图像堆栈、以及第四步获得的新的孔隙图像堆栈这三部分图像堆栈进行拼接组合，形成具有基质骨架、孔隙填充型水合物以及孔隙的数字岩心图像堆栈；
第六步，反复执行第三步至第五步，通过调整x值，获得不同水合物饱和度的孔隙填充型水合物沉积物数字岩心图像堆栈。
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