CN116413183A - 一种孔隙连通性评价方法和装置 - Google Patents

一种孔隙连通性评价方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种孔隙连通性评价方法和装置。所述方法包括，获取由岩样的各投射角度CT扫描图像数据体得到的数字岩心，数字岩心为包括孔喉和基质的二值化数据；根据预设孔隙与喉道的半径分割值从数字岩心中识别孔隙与喉道，根据孔隙与喉道的识别结果、预设的孔隙半径连通阈值、喉道半径连通阈值和连通性函数确定连通性因子，根据各数字岩心的连通性因子确定岩样的孔隙连通性。通过CT扫描数字岩心的获取和连通性函数的引入实现了孔隙连通性的微观定量表征。

Description

一种孔隙连通性评价方法和装置
技术领域
本发明涉及储层地质评价技术领域，特别涉及一种孔隙连通性评价方法和装置。
背景技术
页岩是一种细粒沉积物，一般页岩中矿物颗粒直径小于0.0625mm，页岩形成于相对稳定的静水环境，颜色一般为深灰色至黑色，一般为低孔、低渗储层，其连通性是页岩气地质评价的关键参数，连通性较好的储层一般渗透率较高，页岩气井产量高，反之，页岩气井产量较低。页岩因为演化程度的不同，可以划分为低成熟(Ro≦0.8％)、中等成熟(0.8％<Ro<2.5％)和高成熟页岩(Ro≧2.5％)。
页岩岩石的孔隙连通性与其内部结构的关系是地球物理学家和石油工程师长期以来关注的问题。页岩具有极其复杂的孔隙类型，常见有矿物质孔、溶蚀孔、成岩孔、有机质纳米孔等，其形态多样，成因复杂，尺度从几纳米到几微米不等，难以采用单一的技术手段进行表征。目前获取页岩岩石孔隙连通性的方法亦不相同。一方面，可以通过常规实验测量获得，利用常规实验测量连通性存在三个问题：一是对于疏松储层或发育裂缝的储层，获取岩心比较困难，不能直接进行实验测量；二是对于致密储层，进行流体驱替非常耗时，很难获取相渗曲线；三是常规实验测量不能进行储层岩石内部结构和连通性之间关系的研究。另一方面，通过物理方法或数学方法重建储层岩石的三维微观结构模型，即数字岩心，然后采用数值模拟的方法计算储层岩石的连通性。对于孔隙性介质，在孔隙度相同的条件下，一些富含有机质的页岩连通性往往大于低含有机质页岩的连通性。对于页岩一般具有天然裂缝，由于存在传导性能极强的裂缝，虽然孔隙度变化不大，但连通性会提高几个数量级。因此，要进行可靠的连通性预测，不能只考虑孔隙度等宏观参数，还必须考虑孔隙结构、岩石结构等微观参数的影响，如孔隙大小分布、孔隙形状、连通性等参数对连通性的影响。对于发育裂缝的储层，更要充分考虑裂缝参数，如裂缝开度、裂缝密度和裂缝长度等参数对连通性的影响。
国内学者利用基于高精度显微CT技术,采用多孔介质三维逾渗理论，计算不同温度下油页岩真实三维数字CT岩芯的逾渗概率(康志勤等，2014)。以X射线CT扫描和过程法构建的三维数字岩心为基础,应用数值模拟方法实现了储层孔隙结构、电性、渗流以及核磁共振等岩石物理属性的定量表征(屈乐，2014)。采用CT扫描、数字图像分析、统计学、分形几何和拓扑学等手段，定量研究和分析了砂岩的孔隙结构特征(王金波，2014)。通过对四川盆地龙马溪组页岩样品进行纳米CT扫描及三维数字岩心分析,对样品内黄铁矿、有机质及孔隙进行了三维重构。在此基础上,分析了岩石组分的空间展布和孔隙结构特征,探讨了孔隙的连通性(郭雪晶，2016)。微CT技术结合Avizo软件先进的数学算法构建了三维数字岩心模型,可以表征砂砾岩储层岩石的孔隙结构特征,并将数字岩心和有限元软件Comsol结合,实现了基于数字岩心的水驱气模拟过程的可视化(刘向君等2017)。利用X射线成像技术、压汞法、扫描电镜技术对其孔隙、裂隙微观结构特点进行表征,并利用中子成像技术对不同的低渗砂岩样品非饱和渗流过程进行可视化研究(薛善彬，2018)。
CN202011053694.7发明的一种基于拓扑结构的页岩裂缝网络连通性表征方法，通过CT设备建立三维图像，建立岩石裂缝网络模型，通过拓扑运算和三维成像，共同建立裂缝网络的体系模型。该发明针对中低成熟度的页岩储层较好，但对于孔隙结构复杂、纳米孔隙发育的高成熟页岩应用效果差。CN201911000953.7发明的一种利用多次压汞实验表征页岩孔隙连通性的方法，根据同一孔隙直径，将S2中得到的第一增量进汞体积与S3中得到的第二增量进汞体积进行做差处理，即可得到两次压汞实验后同一孔隙直径的残余汞量，所述残余汞量即用来表征样品的孔隙连通性。该发明应用效果受到页岩演化程度影响较大，对于高演化程度的页岩纳米孔隙发育，纳米孔隙难以表征。
发明内容
目前国内外研究页岩孔隙连通性多采用经验公式和模型，发明人发现，采用理论方法推导出来的模型形式也比较复杂，不能反映储层孔隙结构对连通性的影响，目前主要存在以下三个问题：问题一是一般从实验数据出发，进行连通性的影响因素研究，多以较简单的理想模型为基础，不能代表真实储层岩石的结构；二是对连通性影响因素研究停留在宏观层面，没有反映微观因素的影响；第三是对于高成熟页岩这种裂缝性储层的研究较少，而目前高成熟页岩储层都需要通过压裂来实现产能，因此有必要研究裂缝性页岩储层的连通性。
上述三个问题严重影响着裂缝性高成熟页岩储层连通性评价效果，影响了页岩气勘探开发评价效果和选区的准确性。
为了至少部分地解决现有技术存在的技术问题，发明人做出本发明，通过具体实施方式，提供一种孔隙连通性评价方法和装置，通过CT扫描数字岩心和连通性函数的引入实现了孔隙连通性的微观定量表征。
第一方面，本发明实施例提供一种孔隙连通性评价方法，包括：
获取由岩样的各投射角度CT扫描图像数据体得到的数字岩心，所述数字岩心为包括孔喉和基质的二值化数据；
根据预设孔隙与喉道的半径分割值从所述数字岩心中识别孔隙与喉道，根据孔隙与喉道的识别结果、预设的孔隙半径连通阈值、喉道半径连通阈值和连通性函数确定连通性因子，根据各数字岩心的连通性因子确定所述岩样的孔隙连通性。
第二方面，本发明实施例提供一种孔隙连通性评价装置，包括：
数字岩心获取模块，用于获取由岩样的各投射角度CT扫描图像数据体得到的数字岩心，所述数字岩心为包括孔喉和基质的二值化数据；
孔隙连通性评价模块，用于根据预设孔隙与喉道的半径分割值从所述数字岩心中识别孔隙与喉道，根据孔隙与喉道的识别结果、预设的孔隙半径连通阈值、喉道半径连通阈值和连通性函数确定连通性因子，根据各数字岩心的连通性因子确定所述岩样的孔隙连通性。
第三方面，本发明实施例提供一种具备孔隙连通性评价功能的计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其中，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述孔隙连通性评价方法。
第四方面，本发明实施例提供一种服务器，包括：存储器、处理器及存储于存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述孔隙连通性评价方法。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
(1)本发明实施例提供的孔隙连通性评价方法，以孔喉和基质二值化的CT扫描数字岩心为数据基础，可以对岩样的内部微观孔隙结构进行分析，克服了常规实验测量不能进行岩石内部结构和连通性之间关系的研究的缺陷；引入连通性函数实现了孔隙连通性的微观定量表征，可以更合理的反映岩样渗透性。
(2)埋藏在深部的页岩由于受到高温高压的影响，页岩中有机质会首先产生液体烃类，液态烃类会随着页岩成熟度增加，早期生成的液态烃会进一步大量裂解，产生天然气，同时生成大量沥青体，产生的气泡随着沥青增加而难以逃逸出去，最终固化在沥青中形成孔隙和喉道，因此在高成熟页岩中一般会发育大量的孔隙和喉道，孔隙结构复杂，而本发明实施例提供的孔隙连通性评价方法，也适用于孔喉发育复杂的高成熟页岩储层，使得从孔隙发育联通性角度系统评价孔隙发育的页岩储层特征，反映页岩渗透性得以实现，为页岩气渗流开发提供基础数据。
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所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中孔隙连通性评价方法的流程图；
图2为图1中步骤S11的具体实现流程图；
图3为本发明实施例中三维CT扫描图像示意图；
图4为本发明实施例中代表性体元REV的示意图；
图5为图2中步骤S112的具体实现流程图；
图6A为本发明实施例中图像增强预处理前的数字岩心剖面示意图；
图6B为本发明实施例中图像增强预处理后的数字岩心剖面示意图；
图7为本发明实施例中图像分割预处理后的数字岩心剖面示意图；
图8为本发明实施例中连通性因子曲线示意图；
图9为本发明实施例中同一孔隙及其周边的俯视图、正切图和左切图；
图10数字岩心中各孔隙的配位数分布直方图；
图11为本发明实施例中孔隙连通性评价装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
为了解决现有技术中存在的无法对页岩储层孔隙度连通性进行微观定量评价的问题，本发明实施例提供了一种孔隙连通性评价方法和装置，通过CT扫描数字岩心的获取和连通性函数的引入实现了孔隙连通性的微观定量表征。
实施例
本发明实施例提供一种孔隙连通性评价方法，其流程如图1所示，包括如下步骤：
步骤S11：获取由岩样的各投射角度CT扫描图像数据体得到的数字岩心。
数字岩心为包括孔喉和基质的二值化数据。
参见图2所示，数字岩心的获取可以包括下述步骤：
步骤S111：获取岩样的各投射角度CT扫描图像数据体。
选取研究区内的岩样，经过前期处理到合适大小，一般为直径2.54cm，长度1～2cm的圆柱体。可以根据岩样类型和研究需要选择X射线能量，一般为5～10keV，选成像距离选为10mm，选择不同倍数(10倍、20倍、30倍)椭球聚焦镜产生空心锥形X射线，一般孔隙越大，选择倍数越大越好，通常孔隙直径在500纳米以上的粗粒度岩样选择10倍，孔隙直径在300～00纳米的中粒度岩样选择20倍，孔隙直径在300纳米以下的岩样选择30倍。穿透岩样的X射线经过波带片物镜将样品放大成像于X射线探测器上，探测器用于将光电转换器转变为电信号，再经模拟/数字转换器转为数字信号，输入计算机进行记录。纳米精密转台按照每隔0.167°旋转一次，探测器逐幅采集岩样投影图像，精密转台安装设定步长角度进行360°旋转，获得原始CT数据。图像形成的处理将不同投射角度形成的信号进行叠加增强、数据归位，获得岩样的X线衰减系数或吸收系数，排列成数字矩阵，经数字/模拟转换器把数字矩阵中的每个数字转为由黑到白不等灰度的小方块，即像素，像素按矩阵排列构成CT图像，如图3所示。
步骤S112：从岩样的各投射角度CT扫描图像数据体中选取目标数据体，进行代表性体元分析。
代表性体元尺寸以设定孔隙度值为约束条件，研究代表性体元REV的孔隙度随代表性体元REV边长的变化情况，一般随着REV边长的增加，REV的孔隙度也随之增大，直至REV边长增大到某个值，孔隙度随代表性体元REV边长变化趋于稳定，认为此时REV的选择尺寸满足要求。例如，当REV边长大于600微米时，REV的孔隙度趋于恒定(接近于设定孔隙度值)，获得此时的代表性体元REV。参见图4所示。
上述设定孔隙度值为通过实验测试或地质研究得到的岩样的平均孔隙度。
参见图5所示，代表性体元的确定具体包括下述步骤：
步骤S1121：确定目标区域在目标数据体中的中心点。
从初始边长开始，执行步骤S1122。
步骤S1122：确定目标数据体在以所述中心点为中心以当前边长为边长的立方体范围内的平均孔隙度。
步骤S1123：判断当前确定的平均孔隙度与设定孔隙度值的差值是否小于预设差值。
即判断当前确定的平均孔隙度是否接近设定孔隙度值。
若是，执行步骤S1124；若否，执行步骤S1125。
步骤S1124：将当前立方体作为代表性体元，在各投射角度CT扫描图像数据体中分别截取代表性体元内的数据体，作为对应投射角度的数字岩心。
步骤S1125：按设定步长增大当前边长。
返回步骤S1122。
步骤S113：对数字岩心进行图像增强预处理。
数字岩心图像增强的目的是将原来对比度低的图像变得清晰，改善图像质量，扩大CT图像中孔隙与骨架(基质)之间的灰度差异，满足三维数字岩心孔隙、喉道等图像分割、提取及后续分析需要。
可以采用直方图灰度变换的方法，对数字岩心进行图像增强预处理。
图6A为图像增强预处理前的数字岩心剖面，图6B为图像增强预处理后的数字岩心剖面。从图像刻度前后的对比可以看出，原始CT图像(图6A)所有像素的灰度值均偏暗，图像对比度较差，经过灰度变换进行对比度拉伸后的图像(图6B)能够更好地显现出岩心的微观结构特征。
步骤S114：对数字岩心进行图像滤波预处理。
采用中值滤波和非局部均值滤波法，对数字岩心进行图像滤波预处理。
步骤S115：对数字岩心进行图像分割预处理。
采用分水岭算法确定数字岩心中孔喉的边界，进行基质与孔喉的分割。
分水岭算法是基于图像的区域特性来分割图像，该方法将边缘检测与区域生长相结合，能够较为准确的确定骨架与孔隙的边界，合理分割图像。利用分水岭算法两相分割后获得岩心数据的切片图像，如图7所示，图中黑色区域为孔隙和喉道，其余为基质矿物(石英、碳酸盐矿物和矿物)，孔隙体积占比为12％。
步骤S12：根据预设孔隙与喉道的半径分割值从数字岩心中识别孔隙与喉道，根据孔隙与喉道的识别结果、预设的孔隙半径连通阈值、喉道半径连通阈值和连通性函数确定连通性因子，根据各数字岩心的连通性因子确定岩样的孔隙连通性。
孔隙空间的连通性在岩石流体渗流分析中占据着重要的地位。局部连通性可以通过配位数来进行描述，孔隙配位数是指与孔隙连通的喉道数目，用来表征储层连通程度，但是配位数分布及其相关特征(平均值、标准偏差等)无法对孔隙空间的整体拓扑信息进行描述，孔隙拓扑信息是指孔隙个数、类型以及它们之间的相互关系信息。连通性函数既可以描述孔隙本身的分布特征，又能够描述不同孔隙之间的相互连通特征。本发明实施例定义孔隙连通性函数和孔喉临界半径(孔隙半径连通阈值和喉道半径连通阈值)，用于判断孔隙连通性程度。
在一些实施例中，根据孔隙与喉道的识别结果、预设的孔隙半径连通阈值、喉道半径连通阈值和连通性函数确定连通性因子，具体包括：
根据孔隙与喉道的识别结果、预设的孔隙半径连通阈值r1和喉道半径连通阈值r2，通过下述连通性函数确定连通性因子XV(r1，r2)：
XV(r1，r2)＝[NN(r1)-NB(r2)]/V
其中，NN(r1)为根据孔隙与喉道的识别结果中确定的半径大于r1的孔隙数目；NB(r2)为根据孔隙与喉道的识别结果中确定的半径大于r2的喉道数目；V为根据孔隙与喉道的识别结果确定的孔隙与喉道的总体积。
参见图8所示，为根据统计数据绘制的喉道半径与连通性因子的关系曲线图，图中临界喉道半径(喉道半径连通阈值)为3微米，根据曲线特征将其划分为四段，其中①段喉道半径r＝1～3微米，表示喉道数量大于孔隙数量，此时孔喉半径小于孔喉临界半径，喉道半径较小，连通性较差；图中②段r＝3～4微米，表示喉道数量大于孔隙数量，此时孔喉半径大于孔喉临界半径，孔喉半径较大，连通性好；图中③段r＝4～5微米，表示喉道数量小于孔隙数量，但此时孔隙半径大于孔喉临界半径，喉道半径较大，连通性较好；图中④段r＝5～7微米，表示喉道数量等于孔隙数量，但此时孔喉连通性趋于稳定。
本发明实施例提供的孔隙连通性评价方法，以孔喉和基质二值化的CT扫描数字岩心为数据基础，可以对岩样的内部微观孔隙结构进行分析，克服了常规实验测量不能进行岩石内部结构和连通性之间关系的研究的缺陷；引入连通性函数实现了孔隙连通性的微观定量表征，可以更合理的反映岩样渗透性。
埋藏在深部的页岩由于受到高温高压的影响，页岩中有机质会首先产生液体烃类，液态烃类会随着页岩成熟度增加，早期生成的液态烃会进一步大量裂解，产生天然气，同时生成大量沥青体，产生的气泡随着沥青增加而难以逃逸出去，最终固化在沥青中形成孔隙和喉道，因此在高成熟页岩中一般会发育大量的孔隙和喉道，孔隙结构复杂，而本发明实施例提供的孔隙连通性评价方法，也适用于孔喉发育复杂的高成熟页岩储层，使得从孔隙发育联通性角度系统评价孔隙发育的页岩储层特征，反映页岩渗透性得以实现，为页岩气渗流开发提供基础数据。
孔隙连通性分析并不局限于连通性因子的分析，还可以通过孔隙配位数和孔喉截面形状的确定来分析孔隙连通性。
在一些实施例中，根据孔隙与喉道的识别结果确定孔隙配位数；根据各数字岩心的孔隙配位数确定岩样的孔隙配位数，根据孔隙配位数对岩样的孔隙连通性进行分析。
孔喉配位数用来表征孔隙与喉道相互配置关系，是表征储层连通程度的参数。配位数通过图像查找搜索的方法进行。具体做法：将CT图像放置于三维坐标系中，即x，y和z坐标系，俯视图中x和y坐标不变，只有z坐标变化，正切图中x和z坐标不变，只有y坐标变化，左切图中y和z坐标不变，只有x坐标变化。在俯视图中的孔隙连通的喉道个数加上正切图和左切图中不同位置孔隙处连通的喉道个数，即为该孔隙的配位数，如图9中(a)俯视图中一个中心孔隙周边相邻有4个孔隙，(b)正切图中中心孔隙周边相邻有3个孔隙，(c)左切图中中心孔隙周边相邻有4个孔隙，则该中心孔隙的配位数为4。
在一些实施例中，整个数字岩心的孔隙配位数的确定，可以包括，根据孔隙与喉道的识别结果确定孔隙数目和喉道数目，将喉道数目与孔隙数目的比值确定为孔隙配位数。
孔隙配位数是描述孔隙和孔隙之间连通程度的参数，配位数越大，与孔隙相连的喉道数量越多，孔喉连通性越好。
参见图10所示，为数字岩心中的各孔隙的配位数分布直方图，可根据该图对岩样的孔隙连通性进行分析。
孔喉截面形状的确定结果可以用于孔隙连通性的辅助分析，为了便于开展孔隙网络模型分析研究，需要对孔隙、喉道的形状进行简化处理。通过把孔隙、喉道简化成等截面柱状体来代替真实岩心中的孔隙和喉道。为此，引入形状因子G，其定义如下：G＝A/P2，式中，A为孔喉横截面面积，m2；P为孔喉横截面周长，m。计算获得不同孔隙、喉道的形状因子，一般根据形状因子分布大小落入给定的区间值大小确定界面形状，孔隙和喉道的截面形状可以分类为圆形、正方形和任意三角形三种类型(表1，形状因子大小位于(0.07105，0.0796]区间为圆形，(0.0481，0.07105]为正方形，(0，0.0481]为三角形。
表1规则几何体的简化表
形状因子 截面形状
(0.07105，0.0796] 圆形
(0.0481，0.07105] 正方形
(0，0.0481] 三角形
具体的，在一些实施例中，可以包括，按设定规则从各数字岩心中截取数字岩心剖面，根据数字岩心剖面中每个孔喉的截面面积和截面周长，确定孔喉形状因子，根据形状因子及预先确定的形状因子和孔喉截面形状的对应关系，确定孔喉截面形状；根据各数字岩心剖面的各孔喉截面形状确定所述岩样的孔喉截面形状。
确定岩样的孔喉截面形状后，还可以包括：确定岩样的孔喉中截面形状分别为圆形、正方形和/或三角形的孔喉的数量占比。
基于本发明的发明构思，本发明实施例还提供一种孔隙连通性评价确定装置，该装置的结构如图11所示，包括：
数字岩心获取模块111，用于获取由岩样的各投射角度CT扫描图像数据体得到的数字岩心，所述数字岩心为包括孔喉和基质的二值化数据；
孔隙连通性评价模块112，用于根据预设孔隙与喉道的半径分割值从所述数字岩心中识别孔隙与喉道，根据孔隙与喉道的识别结果、预设的孔隙半径连通阈值、喉道半径连通阈值和连通性函数确定连通性因子，根据各数字岩心的连通性因子确定所述岩样的孔隙连通性。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
基于本发明的发明构思，本发明实施例还提供一种具备孔隙连通性评价功能的计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其中，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述孔隙连通性评价方法。
基于本发明的发明构思，本发明实施例还提供一种服务器，包括：存储器、处理器及存储于存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述孔隙连通性评价方法。
除非另外具体陈述，术语比如处理、计算、运算、确定、显示等等可以指一个或更多个处理或者计算系统、或类似设备的动作和/或过程，所述动作和/或过程将表示为处理系统的寄存器或存储器内的物理(如电子)量的数据操作和转换成为类似地表示为处理系统的存储器、寄存器或者其他此类信息存储、发射或者显示设备内的物理量的其他数据。信息和信号可以使用多种不同的技术和方法中的任何一种来表示。例如，在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

Claims (16)

1.一种孔隙连通性评价方法，其特征在于，包括：
获取由岩样的各投射角度CT扫描图像数据体得到的数字岩心，所述数字岩心为包括孔喉和基质的二值化数据；
根据预设孔隙与喉道的半径分割值从所述数字岩心中识别孔隙与喉道，根据孔隙与喉道的识别结果、预设的孔隙半径连通阈值、喉道半径连通阈值和连通性函数确定连通性因子，根据各数字岩心的连通性因子确定所述岩样的孔隙连通性。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据孔隙与喉道的识别结果、预设的孔隙半径连通阈值、喉道半径连通阈值和连通性函数确定连通性因子，具体包括：
根据孔隙与喉道的识别结果、预设的孔隙半径连通阈值r1和喉道半径连通阈值r2，通过下述连通性函数确定连通性因子XV(r1，r2)：
XV(r1，r2)＝[NN(r1)-NB(r2)]/V
其中，NN(r1)为根据所述孔隙与喉道的识别结果中确定的半径大于r1的孔隙数目，NB(r2)为根据所述孔隙与喉道的识别结果中确定的半径大于r2的喉道数目，V为根据所述孔隙与喉道的识别结果确定的孔隙与喉道的总体积。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据孔隙与喉道的识别结果确定孔隙配位数；
根据各数字岩心的孔隙配位数确定所述岩样的孔隙配位数。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据孔隙与喉道的识别结果确定孔隙配位数，具体包括：
根据孔隙与喉道的识别结果确定孔隙数目和喉道数目，将所述喉道数目与所述孔隙数目的比值确定为孔隙配位数。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
按设定规则从各数字岩心中截取数字岩心剖面，根据所述数字岩心剖面中每个孔喉的截面面积和截面周长，确定孔喉形状因子，根据所述形状因子及预先确定的形状因子和孔喉截面形状的对应关系，确定孔喉截面形状；
根据各数字岩心剖面的各孔喉截面形状确定所述岩样的孔喉截面形状。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述数字岩心剖面中每个孔喉的截面面积和截面周长，确定孔喉形状因子，具体包括：
根据所述数字岩心剖面中每个孔喉的截面面积A和截面周长P，通过下式确定该孔喉的形状因子G：
G＝A/P2。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述形状因子及预先确定的形状因子和孔喉截面形状的对应关系，确定孔喉截面形状，具体包括：
若所述形状因子不大于0.0481，确定孔喉截面形状为三角形；
若所述形状因子大于0.0481且不大于0.071，确定孔喉截面形状为正方形；
若所述形状因子大于0.071，确定孔喉截面形状为圆形。
8.如权利要求5～7任一项所述的方法，其特征在于，所述确定所述岩样的孔喉截面形状后，还包括：
确定所述岩样的孔喉中截面形状分别为圆形、正方形和/或三角形的孔喉的数量占比。
9.如权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，所述获取由岩样的各投射角度CT扫描图像数据体得到的数字岩心，具体包括：
从岩样的各投射角度CT扫描图像数据体中选取目标数据体，确定目标区域在所述目标数据体中的中心点；
从初始边长开始，确定所述目标数据体在以所述中心点为中心以当前边长为边长的立方体范围内的平均孔隙度；
判断当前确定的平均孔隙度与设定孔隙度值的差值是否小于预设差值；
若是，将当前立方体作为代表性体元，在各投射角度CT扫描图像数据体中分别截取所述代表性体元内的数据体，作为对应投射角度的数字岩心；
若否，按设定步长增大当前边长，返回执行所述确定所述目标数据体在以所述中心点为中心以当前边长为边长的立方体范围内的平均孔隙度。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述作为对应投射角度的数字岩心后，还包括：
对数字岩心依次进行图像增强、图像滤波和图像分割预处理。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，对数字岩心进行图像增强预处理，具体包括：
采用直方图灰度变换的方法，对数字岩心进行图像增强预处理。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，对数字岩心进行图像滤波预处理，具体包括：
采用中值滤波和非局部均值滤波法，对数字岩心进行图像滤波预处理。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，对数字岩心进行图像分割预处理，具体包括：
采用分水岭算法确定数字岩心中孔喉的边界，进行基质与孔喉的分割。
14.一种孔隙连通性评价装置，其特征在于，包括：
数字岩心获取模块，用于获取由岩样的各投射角度CT扫描图像数据体得到的数字岩心，所述数字岩心为包括孔喉和基质的二值化数据；
孔隙连通性评价模块，用于根据预设孔隙与喉道的半径分割值从所述数字岩心中识别孔隙与喉道，根据孔隙与喉道的识别结果、预设的孔隙半径连通阈值、喉道半径连通阈值和连通性函数确定连通性因子，根据各数字岩心的连通性因子确定所述岩样的孔隙连通性。
15.一种具备孔隙连通性评价功能的计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其中，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1～13任一项所述的孔隙连通性评价方法。
16.一种服务器，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储于存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1～13任一项所述的孔隙连通性评价方法。
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WO2024109961A1 (zh) * 2023-07-20 2024-05-30 常州大学 用于碳酸盐岩油藏油水渗流机理研究的微流控芯片及其制作方法

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