NO163585B - Fremgangsmaate for analysering av reservoar stenkomplekser. - Google Patents

Description

I sedimentærpetrograflen blir prøver i liten målestokk av reservoarsten slik som snitt, blokker og lignende karakte-ristisk analysert og studert. En tidlig gjenstand for dette studium av slike prøver var å prøve å finne ut sedimentets karakteristika kort efter deponering.

Karbonatet omkrystalliserer adskillig lettere og gjennom-gående enn detrital sandsten. Som et resultat fikk karbonat-petrologer en erkjennelse av tilgjengelig materiale av efter-deponeringshistorlen enn sandstenspetrologer. Interessen for diagenetisk tilstand og historie øket da det ble tydelig at megen porøsitet i petroleumsreservoarer, både karbonat- og detritalreservoarer, er sekundær, og også at diagenetiske mineralfaser som vokser på porevegger ugunstig kunne påvirke hydrokarbonutvinning. Intens forskning på reservoarkvaliteten ved bruk av tynnsnitt- og sveipende elektronmikroskopi (SEM) har sammen med kompiementærgeokjemisk-Isotrope data beveget denne del av studiet av diagenesen fra et spekulativt område til den i dag anvendte reservoartilgangsvitenskap.

Petrologer har begynt å behandle porer som komposisjonene faser. Dett har mer enn pragmatisk berettigelse. Porer er ikke kun hulrom, men er signifikante for tilstedeværelse av en fluid- eller gassfase. En pore-porevegg-grenseflate har overflateenergi nøyaktig på samme måte som en kvarts-feltspaltgrenseflate; vekst eller reduksjon av porer kan antas å arbeide under dynamisk-kinetisk parametre som påvirker stabiliteten til de omgivende faste faser. For således å definere et generelt mål for graden og retning av diagenese for en stenenhet kan målinger av porekarakteristika tjene som en førsteordens diagenetisk variabel.

Permeabilitet i reservoarsten opptrer gjennom et tre-dimen-sjonalt, seg i mellom forbundet, porenettverk. Konvensjonelt blir de videre deler av nettverket kalt "porer" og de snevrere deler "porestruper". Tredimensjonaliteten for porekomplekset er direkte observert ved oppløsning av stenmatrlks for å komme frem til et epoksy-lmpregnert rammeverk.

De fleste observasjoner av porer stammer fra tynnsnltt- eller SEM-opptak som gir begrensede direkte tredimensjonale informasjoner. I slike reservoarstudier er det viktig at tredimensjonale informasjoner når det gjelder porekomplekset kan utvikles for en forståelse av fluidstrømmen og dens korrelering med petrofysiske data som kapillartrykkurver og trådlinjeloggrespons. Det som ønskes er en kvantitativ variabel eller variabler avledet fra det todimensjonale porekompleks som så kan korreleres med petrofysiske og geofysiske målinger så vel som med responsen for reservoarer når det gjelder produksjon.

Det antas at poresystemet som vises på et i det vesentlige todimensjonalt snitt har en viss relasjon til det tredimensjonale nettverk fra hvilket det ble hentet. Direkte ekstrapolering fra todimensjonale observasjoner til den tredje dimensjon er ikke oppnådd og vil muligens aldri bli oppnådd uten forenklende antagelser, for eksempel sfæriske, heksagonalt pakkede, korn. Det er imidlertid liten tvil om at det må være en viss forbindelse, kalt en "overgangsfunksjon", mellom porekomplekset som gjennomskjæres av et plan og det tredimensjonale nettverk. Det er således en antagelse ved foreliggende søknad at signifikante endringer i det tredimensjonale nettverk reflekteres i endringer i det todimensjonale snitt.

Sedimentærpetrografi representerer en disiplin som har å gjøre med analyse av mikroskalabilder av sedimentær sten. De data som er nødvendige for å karakterisere porekompleks-geometrien i et enkelt betraktningsfelt blir hurtigst utviklet gjennom datamaskinassistert analyse av bildene. Det generelle bildeanalysefelt er allerede relativt utviklet slik at generelle prinsipper og strategier allerede er definert. At en slik tilnærmelse er nødvendig for porekompleksanalyse har vært erkjent allerede et tiår.

Bildeanalyser krever et bildetilgangssystem bestående av

(1) en sensor for eksempel en videoscanner, (2) en analog-digitalkonverter for å konvertere analogtelevisjonssignalet til digltalform, og (3) en dataprosessor. I dataprosessoren blir digitalpresentasjonen av scenen elektronisk arrangert til et mønster av nettverkspunkter eller pixeler. Hver pixel er definert ved tre verdier: to romkoordinater X, Y og en "gråtone"-intensitetsverdi. Gråtonen, målet på lyshet, er begrenset til integrale verdier. Fordi pixelene danner et nettverk vil, fordi nettverksavstandene er kjent, koordina-tene for hver pixel være implisitt kjent ved å vise posi-sjonen for en pixel i mønsteret. I systemet ifølge oppfinnelsen digitaliseres tre scener for det samme synsfelt ved hjelp av røde, grønne henholdsvis blå filtre. Disse tre "farveplan" gir kombinert et totalt farvebilde.

En av hovedgjenstandene ved bildeanalyse er bildesegmentering. Segmenteringen er bestemmelsen av hvilke pixeler i mønsteret som hører til samme kategori. For eksempel gir en algoritme som underoppdeler et tynnsnittbilde i kategoriene "kvarts" og "andre" nødvendigvis en segmentering med henblikk på kvarts.

I segmentering av porer trekker man fordel av det faktum at før inndeling kan stenen impregneres med farvet, karakteri-stiske blå, epoksy. Fordi få, hvis overhodet noen, bestand-deler i reservoarstener fra naturens side er farvet blå, kan segmentering oppnås via et digitalfilter. Et filter kan bestå av det midlere forhold av grånivåintensiteter fra hvert farveplan fra rødt til grønt til blått for pixeler i porene. En bildebearbeidende algoritme sammenligner så forholdet med det til enhver pixel og angir for eksempel en verdi på "en" til de med det "korrekte" forhold for porer og en "null" for alle andre. Resultatet er et binærbilde som sikrer at kun porene vil analyseres ved den efterfølgende analyse av poregeometrien.

Når porekomplekset er identifisert kan analyse av porøsiteten begynne. Porøsiteten er forholdet mellom porepixeler og totalt antall slike i bildet. Porøsitetsverdien som anslås på denne måten er ikke den samme som porøsiteten målt ved fysikalske prøver. Porer måles ved nærværet av blåfarvet epoksyimpregnering. Således er porøsiteten definert ved petrografisk bildeanalyse nærmere bundet til effektivitet eller interforbundet porøsitet enn til total porøsitet.

De fleste mineraler i sedimentærsten er transparente til transluscente og dette karakteristikum kan i enkelte tilfeller påvirke porøsitetsanslag. Efter hvert som belys-ningsnivået øker kan flere og flere blåfarvede porer sees gjennom mineralkorn. Således vil økende andeler av porer som er skrådd eller sågar parallelle med snittplanet oppdages. Problemet kan minimaliseres med omhyggelig kontroll av belysningen og justering av digitalfilterverdiene.

Totalporeperimeteret er en annen egenskap som bedømmes. Dette er en spesielt brukbar variabel idet at det er vist at totalt poreperimeter pr. arealenhet er direkte proporsjonalt med poreoverflatearealet pr. volumenhet. Forholdet mellom totalt poreareal og totalt poreperimeter kan gi informasjon hva angår poreruhet eller porevridning.

En annen variabel som er forbundet med ruhet-vridning er bendenergien. Det er påpekt at perimeter målt fra pixel til pixel langs en periferi kan avvike vesentlig fra perimeter målt kontinuerlig. Bendenergien som representerer den energi som er nødvendig for å deformere en sirkel til formen av porene, er definert som den normaliserte sum av kvadratet av krumningen av vertikalene på periferien.

Bendenergien kan beregnes på pore-til-porebasis. Oppsummert eller tatt i gjennomsnitt kan poremålingen være et globalt mål. Tatt i betraktning det faktum at porene har en heller kompleks geometri en bendenergien virkelig en mer generelt brukbar variabel enn enklere geometriske målinger som målinger av lengde- eller mellomakser. Imidlertid kan porer av mange former gi ekvivalente verdier med bendenergien.

Det som i mange tilfeller er nødvendig er et middel for å måle under trekk av en pore. Det har vært erkjent at porer ofte kan ha en utstrakt kompleks geometri der således konvensjonelle formemålingsvariabler ville være av liten verdi. En tidligere kjent løsning var å utvikle en algoritme som ville underoppdele porebildet i underdivisjoner av relativ enkel geometri, hver av hvilke så effektivt ville kunne bedømmes ved konvensjonelle form- og størrelses-varlabler.

Gjenstand for foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et system for analyse av reservoarstenprøver for å gi data representative for geometrien til de deri forekommende porekomplekser.

En annen gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe et system for å analysere reservoarstenprøver for å tilveiebringe data som er representative for antallet, størrelsen og typen porer som foreligger i reservoarstenen.

Disse og andre gjenstander for oppfinnelsen oppnås ved utvikling av digitaliserte farvebilde eller pixeler av et tynt snitt av et stenreservoar og så filtrere slike pixeler for å isolere de pixeler som er representative for porer i det tynne snitt. Porene som således Isoleres telles, måles med henblikk på den totale poreperimeter og merkes.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for analysering av reservoarstenkomplekser omfattende å tilveiebringe en digitalrepresentasjon av minst en scene av et betraktningsfelt av en stenprøve, og arrangere digitalrepresentasjonen til et mønster av bildeelementer, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved å separere bildeelementer som er representative for porer og porestruper dannet i stenprøven fra bildeelementer som er representative for Ikke-porøse områder i stenprøven, progressivt å erodere og dilatere pore- og porestruperepresentative bildeelementer inntil den siste erosjon eliminerer bildeelementene helt og den efterfølgende dilatasjon Ikke har noe å gjenopprette, og å tilveiebringe spektra med relasjon til den totale mengde porebilder, antallet porer og poreruhet som gikk tapt under hver cyklus med erodering og dilatasjon.

Pixeler som er representative for porer blir så progressivt erodert og dilatert, alt efter som hvilke sjikt av pixeler på overflaten som eroderes, og hvis en podingspixel forblir, tilføyes et sjikt pixeler. Derefter underkastes de opprinnelige gjenstander to suksessive erosjoner fulgt av to dilatasjoner hvis en podingspixel er tilbake. Suksessive iterasjoner av erosjons- og dilatasjonscyklusen fortsetter inntil den siste erosjon eliminerer podingspixelen. Antall pixeler som tapes med hver erosjonsgrad utgjør et porespektrum bestående av informasjon med relasjon til den totale mengde porebilde som går tapt hver erosjons-dilatasjonscyklus, porestørrelse som tapes i hver erosjons-dilatasjonscyklus og poreruheten som tapes i hver cyklus.

De spektra som utvikles fra erosjons-dilatasjonscyklene og tilsvarende hvert porekompleks analyseres så til sine sluttverdier og sluttverdiandelene for hvert betraktningsfelt beregnes.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til de ledsagende tegninger der:

Figur 1 er et flytskjema som viser systemet for analysering av reservoarporekomplekser arrangert i henhold til foreliggende oppfinnelse; Figur 2 viser segmentering og merking av porer i et binært bilde; Figur 3 viser en erosjons-dilatasjonscyklus; Figur 4 viser produktet av en erosjons-dilatasjonscyklus for en illustrerende porestørrelsesfordeling; Figur 5 viser produktet av en erosjons-dilatasjonscyklus for en illustrerende poreruhet; Figur 7 viser et spektrum av informasjon med relasjon til størrelse, ruhet og sum; Figur 8 viser en porestrupe og en porestrupefrekvensfor-de 1ing; og

Figur 9 viser blandingsandelene av tre sluttverdier.

Bilder av et tynt snitt av reservoarsten fremkalles ved digitalisering av et analogsignal som representerer et elektronisk bilde av det tynne snitt. Som vist ved blokken 10 i figur 1 fremkaller et sveipende elektronmikroskop et analogsignal som representerer en tidsvarierende spenning som er proporsjonal med scenelysheten. Analogsignalet mates så til en analog-til-digitalkonverter 12 som konverterer analogsignalet til et digitalsignal. Som en del av konver-teren 12 blir det resulterende digitalsignal også prøvet periodisk for å fremkalle et punktgitter eller som tidligere nevnt pixeler.

En overføring er tilstrekkelig for et sort-og-hvltt bilde slik det fremstilles ved et sveipende elektronmikroskop. For farvebilde av optisk mikroskopi blir hvert betraktningsfelt digitalisert tre ganger, en gang gjennom rødt, en gang gjennom grønn og en gang gjennom blått filter for hver scene.

Generelt analyseres minst fire betraktningsfelter pr. tynne snitt for å måle småskala romvariabilitet. Forstørrelsene velges med henblikk på reservoarkarakteren og problemet som skal løses. Porer helt ned til 0,3 pm kan påvises.

Bildesegmentering er den prosess som Identifiserer de pixeler som hører til spesielle kategorier. Fortrinnsvis blir porene i hvert tynne snitt fylt med blåfarvet epoxy-harpiks. Således er et digitalfilter 14, bestående av andelen og forskjellene mellom røde, grønne og blå intensiteter, tilstrekkelig til å segmentere porer fra ikke-porer. Andre mer komplekse digitalfiltre kan adskille leire fra porer selv om leiren er blåtonet. Karbonater blir vanligvis flekket og spektralkarakteren for flekken er tilstrekkelig til å adskille karbonattypene. Til slutt kan grånivåsegmentering benyttes for å adskille karbonatteksturelle typer eller detritale mineraler.

Når porene er adskilt fra stenmatriksen fremkalles et binærbilde der alle pixeler som representerer porer settes til sort og alle andre pixeler settes til hvitt. På dette punkt er porekomplekset i en form som er egnet for analyse. Under henvisning til figur 2 er det første trinn I analysen å angi et unikt identitetsnummer for hver pore i bildet. Derefter virker poreanalysen basert på denne måte.

Analyse av porekomplekset gjennomføres i 16 ved en suksesjon av operasjoner som hver er progressivt mere kompleks. Den første inkluderer overslag hva angår den totale porøsitet som er andelen av blå pixeler og, ennu viktigere, total poreperimeter. Som forklart i "Geometrical Probabllity" av Kendall og Moran, utgitt av Hetner Publishing Co. i 1963, er den totale poreperimeter for tynne snitt direkte proporsjonal overflatearealet pr. volumenhet så lenge pixel-mønsteret representerer det samme totale bildeareal. Total poreperimeter er en av de få operasjoner som direkte kan relateres til målt permeabilitet. Andre operasjoner eksi-sterer, slik som "ikke overvåket lærings"-rutiner som kan gl klassifiseringsskjemaer og spesielle programmer slik som hjørnedetektorer med målingsasperiteter. Disse og andre operatorer har fordelen av å være meget hurtige, for eksempel noen sekunder eller mindre av minidatamaskintiden.

Imidlertid kan mer enn en type porenettverk skade tilsvarende resultater fra enkle operasjoner. Komplekse operatorer måler virkelig nyansene i poregeometrien og gir slik det skal vises nedenfor, poregeometrispektra. Slike spektra representerer et diagnostisk fingeravtrykk slik at det er meget usannsynlig, dog ikke utelukket, at to signifikant forskjellige komplekser vil gi identiske spektra.

Konseptet med bildeerosjon er velkjent når det gjelder bildebehandling der denne benyttes både som utjevningsteknikk og som formklassifisør. Erosjonskonseptet er beskrevet så tidlig som 1968 for bruk som såkalt "prær iebrann" for å krympe eller Innsnevre et objekt til et skjelett eller et punkt. Denne teknikk hadde en tendens til å utglatte eller forenkle objektet som ble "brent" jevnt fra alle sider mot sentrum. Dilatasjon er beskrevet som en operasjon som ekspanderer (slik "brannen" brenner ut fra sentrum) fra skjelettet til en forenklet versjon av den opprinnelige gjenstand efter et antall ekspansjoner. For en gjenstand som en pore kan man strippe av de ytterste sjikt av pixeler på en måte som tilsvarer å skrelle en løk. Denne stripping kalles erosjon. Gjentatt erosjon, sjikt efter sjikt, forenkler objektet progressivt. Når det gjelder porekomplekser eliminerer progressiv erosjon, sjiktvis, først mikroporer så vel som småskalaruhet og poreveggene. Efterhvert som erosjonscyklus efter erosjonscyklus skrider frem blir porestruper med større og større bredder skåret bort og de overlevende elementer av porekomplekset opptrer som isolerte områder med relativt enkel geometri.

Dilatasjon er det omvendte av erosjon. Et sjikt eller flere sjikt pixeler tilføyes til objektet. Dilatasjon efter erosjon opptrer kun hvis "pode"-pixeler forblir. Som forklart i en artikkel av Joung et al. med tittelen "A New Implementation for the Binary and Minkowski Operators", Comp. Graph and Image Proe, s. 189-210 (1981) og som vist I figur 3, kan gjenstander som helt er ødelagt ved erosjon ikke undergå dilatasjon. Derfor gjennomføres størrelseslnformasjonen ved differansen mellom antallet porepixeler i det opprinnelige bilde og et bilde der poren har vært underkastet en viss grad av erosjon og dilatasjon, se figur 4. Dilatasjon efter erosjon behøver ikke gjenopprette objektet til opprinnelig form fordi irregulariteter som er tapt via erosjon ikke kan gjeninnføres ved dilatasjon, se figur 5.

Erosjons-dilatasjonscyklusen er en prosess som gjennomføres i blokken 18 i figur 1 hvorved en erosjon av ett sjikt pixeler på overflaten skjer og så, hvis en eller flere "pode"-pixeler forblir efter at erosjonen er ferdig, føyes et sjikt pixeler til. Den andre erosjons-dilatasjonscyklus vil gi to suksessive erosjoner av det opprinnelige objekt fulgt av to dilatasjoner hvis "pode"-pixeler er tilbake. Suksessive iterasjoner av erosjons-dilatasjonscyklusen fortsetter inntil den siste erosjon ødelegger "pode"-pixeler. Poreanalyse-prosessen klassifiserer pixeler tapt efter erosjon i en kategori bestående av de som ble fjernet fra en fremdeles eksisterende kjerne (eller poding) og de hvis tap skyldes det totale tap av en pore.

Algoritmen gir således mengden pixeler som tapes på grunn av runet og størrelse når erosjons-dllatasjonscykler med progressivt større størrelsesorden arbeider på det opprinnelige bilde, se figur 6. Antallet pixeler som er tapt med hver erosjonsgrad (en pixel, to pixeler og så videre) utgjør . et porespektrum. Hvert betraktningsfelt gir således et spektrum for porestørrelse og et annet for poreruhet, se figur 7.

Undersøkelse av resultatet av suksessive iterasjoner av erosjons-dilatasjonscyklusen, se figur 8, viser antall iterasjoner som er nødvendig for å bryte (og derfor definere) den tynneste porestrupe hvis til stede. Enhver iterasjon vil bryte ned større og større porestruper inntil sluttbasis-poren (arealene med størst diameter) forblir. Denne teknikk kan betraktes som det omvendte av en kvikksølvinjeksjons-teknikk der de største arealer av poren fylles.

Det er nu oppdaget at for å oppnå de beste resultater ved bestemmelse av poremengden som tapes under hver iterasjon av erosjons-dilatasjonscyklusen, underkastes det opprinnelige bilde de N cykler av erosjon-dilatasjon og så beregnes differansen mellom mengden porer tapt efter den endte cyklus og mengden porer tapt efter den foregående N^-cyklus.

For oppfinnelsens formål klassifiseres alle poregrenser som interne (helt omgitt av pore) eller eksterne. På dette tidspunkt skjer erosjon eller dilatasjon kun fra eksterne overflater. Videre gjøres også den antagelse at enhver pore som krysser scenegrensen strekker seg uendelig. Derfor er grensen av scenen ikke gjenstand for erosjon eller dilatasjon, kun de samme eksterne poregrenser behandles slik.

Når porekomplekset nu er delineart ved segmenteringsprose-dyren, undersøkes poregeometrien i en mønstererkjennelse- og klassifiseringsblokk 20, se figur 1. Hvis porene enten er enkle todimensjonale objekter, for eksempel sirkler, ellipser, triangler eller sågar interforbundne nettverk av enhetlig bredde, vil standardmål for størrelse, form eller nettverksegenskaper tjene til å karakterisere porekomplekset. Slike målinger vil så ved definisjon evaluere vesentlige trekk som er nødvendige for korrekt klassifisering eller evaluering av poresystemet. I henhold til dette blir ved bildeanalysetermlnologien bruken av en måling eller et sett av målinger som karakteriserer eller klassifiserer det segmenterte bilde, kalt trekkekstraksjon.

Identifisering av de korrekte trekk er et meget kritisk trinn i bildeanalysen. Hvis trekkene ikke er Informasjonsrike med henblikk på det spesifikke problem som undersøkes vil efterfølgende analyse av data som bæres av trekket ikke slå til. Konvensjonelt er det vanligvis Ikke selvsagt hvilke målinger av et så å si uendelig antall slike som vil bli mest verdifulle. Vellykket trekkdefinisjon er ofte et spørsmål om å prøve seg frem.

En måte for minimalisering av risikoen for valg av det gale sett trekk er å bruke et middel som i en viss grad helt beskriver systemet. Et eksempel på dette ved studiet av partikkelform er en endelig Fourier-serie i polarform. Et sett for Fourier-koeffisienter som når de føres i diagram konvergerer til empirisk form inneholder alle de todimensjonale tilstedeværende informasjoner. Denne type variabler tillater en utsettelse av valget av trekk slik at numerisk statistiske metoder kan brukes a posteriori for å definere de mest informasjonsrike deler av serien.

Imidlertid er en variabel tilsvarende en Fourier-serie nødvendig for å bedømme porekompleksene kvantitativt fordi det ikke er kjent på dette tidsrom hvilke trekk som korre-lerer best med nyanser for strøm, loggresponser eller seis-miske egenskaper. Enkle målinger som diameter, bredde, lengde, er Ikke nødvendigvis tilstrekkelig idet diskrete deler av porene som betraktes i tynnsnitt kan danne utvidede objekter bestående av bredere arealer eller porer forbundet på komplekse måter ved snevrere arealer eller porestruper. Porestruper i en del av betraktningsfeltet kan være større enn porer i en annen del. Når intergranulær porøsitet er til stede, kan porene i stor grad følge korngrensenettverket. I slike tilfeller der tendriller av porer forbinder irregulært formede "bobler" av porer, er mål relatert til enkle geometriske konsepter vanskelige å definere.

I henhold til foreliggende oppfinnelse blir erosjon-dilata-sjonskonseptet benyttet for porekompleksanalyse. Pore-kompleksanalyser krever bruk av en data-analytisk prosedyre for å bedømme og klassifisere store datasett bestående av porekomplekser fra mange tynne snitt, hvert med mange betraktningsfelt. Den optimale situasjon er at efter erosjons-dilatasjonscyklusen er data i en form som mest effektivt og utvetydig analyseres ved den analytiske algoritme. Sett under denne vinkel er erosjons-dilatasjonsprosessen ifølge oppfinnelsen en som gir data i den eksakte form som er nødvendig for analyse ved Q-MODEL-familien av mønstererkjennelses-klassifiseringsalgoritmer. Se Full et al., "FUZZY Q-MODEL — A New Approach for Linear Unmixing", Math. Geol., vol. 13, nr. 4, s.331-344.

Målet av porekompleksskalaen og geometrien som beskrives nedenfor trekker fordel av det faktum at en gitt mengde erosjon fulgt av den samme mengde dilatasjon ikke behøver å gjenopprette bildet til original tilstand. Små porer kan tapes helt under erosjonen uten å efterlate "poding"-pixeler for efterfølgende dilatasjon, se figurene 3, 4 og 6. Tilsvarende vil ruhetselementer som tapes under erosjonsvirkningen ikke gjenopprettes ved efterfølgende dilatasjon fordi dilatasjonsprosessen ikke har noen annen "memory" om deres eksistens, se figurene 5, 6 og 7.

Porekompleksmålet består av en registrering av andelen av porøsitet som "tapes" under progressivt mere alvorlige sirkler av erosjon og dilatasjon. Hver cyklus måler tapet efter erosjon og dilatasjon på et enkelt sjikt av pixel-celler, den andre to sjikt, den tredje tre sjikt og så videre. På et visst punkt overveier erosjonen over hele borekomplekset og den efterfølgende dilatasjon har således intet å gjenopprette. Resultatet av den totale prosess er en frekvensfordeling av andelene av total bildeporøsitet som tapes i hver cyklus der den totale mengde er lik 100%, se figur 7. Disse fordelinger vil herefter kalles "porekompleksspektra".

Fordi tapet på grunn av en hvilken som helst spesiell erosjons-dilatasjonscyklus kan utgjøre tapet av en hel pore eller tapet av et vinkelhjørne eller en porestrupe, under-søker oppfinnelsens algoritme hvorvidt tapet av pixeler skyldes tapet av en hel pore eller tapet av en del av en pore, for eksempel poreruhet, se figur 5. For hvert betraktningsfelt produseres det således tre spektra: 1) den totale mengde porebilde som tapes pr. erosjons-dilatasjonscyklus,

2) porestørrelse tapt pr. erosjons-dllatasjonscykler, og

3) poreruhet tapt pr. erosjons-dilatasjonscyklus. Ever erosjonsdelatasjonscyklus er derfor relatert til en absolutt romskala som defineres av mikroskopforstørrelse og størrelsen av pixelnettverket. Spektra kan derfor skaleres uttrykt i en lineær skala som ym, se figur 7. Enhver gitt pore er således delt i to deler, ruhet og størrelse, på en måte noe analog den å beskrive en enkelt form som sfæriskhet og rundhet.

De relative andeler av de glatte og de rue komponenter av porøsiteten (bestemt ved erosjons-dilatasjonscyklene) er variabler som er viktige ved bedømmelse av reservoarkvaliteten. Størrelsesfordelingen for hver av disse komponenter (erosjons-dilatasjonsspektrene) er også brukbare i denne henseende. Disse variabler (glatt andel, ru andel og klasseintervallandelene av erosjons-dilatasjonsspektra) kan benyttes direkte for bedømmelse av reservoarparametre slik som permeabilitet, initialvannmetning og restoljemetning, Erosjons-dilatasjonsspektra kan også benyttes I objektiv klassifisering av reservoarporekomplekser. Dette betyr at antallet av typer porer (uttrykt ved størrelse og geometri) og deres relative andeler kan bestemmes hvis disse erosjons-dilatasjonsspektra benyttes som inngående data for klassifi-seringsalgoritmer.

Porekomplekset Innen et gitt stenvolum representerer den tidsintegrerte interaksjon mellom initlalegenskapene for en sedimentæravsetning og efter avsetnings-, kjemiske og fysikalske prosesser. Trykk, temperatur, kjemien i forma-sjonsvann og iboende stenegenskaper varierer vanligvis med tid og rom og øker eller minker ut fra et tidligere eksisterende borekompleks. Samlet i bred nok skala kan porekomplekset ansees som og klassifiseres som en blanding av sub-komplekser. Hvis for eksempel et stenvolum inneholdt kun sirkulære porer, så kunne de overalt i dette volumet karakteriseres som blandinger av to sluttverdikomplekser: et bestående av mikroporer, det andre av store porer. Når det gjelder sirkulære store og små porer vil hver sluttverdi være representert ved et snevert signal i porestørrelsesspekteret som dannes ved erosjons-dilatasjonsalgoritmen som beskrevet ovenfor, se figur 4. Imidlertid er det ingen grunn til å tro at en sluttverdi som representerer et todimensjonalt snitt av et tredimensjonalt porenettverk behøver å være unimodalt, heller ikke at kun to sluttverdier er tilstrekkelige. Sluttverdier kan ansees å oppta vertikalene av en geometrisk figur som omslutter alle observerte prøver, figur 9. Denne figur, kalt en polytop, relaterer alle prøver som blandinger av sluttverdier. Et triangeldiagram som er kjent for alle geologer er et eksempel på en tresluttverdipolytop. Hvis mer enn fire sluttverdier er nødvendige har polytopene dimen-sjoner større enn tre.

Tynne snitt inneholdende sluttverdiporekomplekser behøver ikke representeres i et prøvesett. Porekomplekssluttverdier representerer ekstreme tilstander i et stenlegeme. De behøver ikke være tatt hensyn til under prøvetaging fordi slike betingelser kan ha påvirket kun en liten del av stenvolumet og således gått tapt. Således behøver petrogenetiske betingelser ikke å ha eksistert lenge nok, eller ikke ha vært intense nok, til å drive porekomplekset til en sluttverdi-tilstand. I dette tilfelle vil en sluttverdi med dertil hørende erosjons-dilatasjonsspektrum som er nødvendig for å klassifisere porekomplekset uttrykt ved sluttverdiandeler som eventuelt ikke var fanget opp under prøvetagningen, måtte deduseres fra mønsteret av variabiliteten av de observerte erosjons-di latasjonsspektra.

Algoritmer som analyserer en samling spektra til en sluttverdi , bygger opp en polytop og beregner sluttverdiandeler for hvert betraktningsfelt, kalles ublandende algoritmer. Disse algoritmer har som basis vektoranalyse av algoritmen CABFAC, noen ganger kalt en Q-mode-faktoranalyse-algoritme. Algoritmen EXTENDED CABFAC utviklet av Klovan og Meisch ("EXTENDED CABFAC and Q-MODEL computer programs for Q-mode factor analysis of compositional data: Comput. Geosci., VI, s. 161-178) for bestemmelse av antall sluttverdier i et konstantsumsystem der hvert porekompleksspektrum som en multidimensjonal vektor kan også benyttes ifølge oppfinnelsen .

Ved klassifisering av porekompleksspektra oppfyller ublandende algoritmer tre funksjoner: 1) bestemmer antallet sluttverdier, 2) identifiserer porekompleksspektra for sluttverdier, og 3) bestemmer blandingsandeler for hvert observerte borekompleksspektrum.

De første to funksjoner kan ansees som et poreklassifi-seringssystem objektivt avledet fra reservoarkomplekset. Det er knyttet til preeksisterende klassifiseringer men bærer implisitt konseptet med relativ andel. En porekompleks-sluttverdi behøver ikke være unimodal. Hvis for eksempel sirkulære makroporer og mikroporer opptrer i samme forhold fra alle tynne snitt så vil denne porekombinasjon defineres analytisk som en enkel sluttverdi. Således kan de ikke-blandende algoritmer gi et middel for å bestemme graden av uavhengighet av porevarieteter som observeres i tynnsjikt.

De blandende andeler av sluttverdispektra kan benyttes som de registrerbare variabler. Endringene i poregeometrien kan kontureres og trendbestemmes. Slike kart kan vise seg å være av verdi når man skal lave en modell av den integrerte respons for et stenlegeme mot strømning. I tillegg kan ekstrapolering av gradienter være brukbare 1 enten en utviklings- eller eksploreringskontekst.

Enkelte elementer av poreruhet vanskeliggjør fluidstrømmen på grunn av at nærværet av skarpe hjørner gir punkter med høy overflateenergi. På disse punkter kan vannfilmfuktingen av poren være tynn eller sogar brytes opp, noe som tillater at olje adherer direkte til en del av veggen, noe som så gir den ugunstige tilstand av blandet fuktbarhet.

Porestruper er andre komponenter som bidrar til poreruhet Ifølge foreliggende algoritme. Porestruper, sett I tynnsnitt, hører til enhver begrensning i en pore. Konseptet er noe løst: en porestrupe i en del av et tynnsnitt kan være større enn en pore i et annet. En tynnsnittstørrelses-frekvensfordeling av porestruper kan oppnås ved å notere antallet erosjons-dilatasjonscykler som er nødvendig for en gitt pore og skilles i to porer.

En variabel som ansees å være verdifull for mange reservoar-vitenskapsmenn er overflatearealet av porer pr. volumenhet. Dette kan oppnås ved å benytte geometriske sannsynlighets-resultater. For den første tilnærmelse kan mange velge tellinger av skjæringer av porer langs rekker av pixeler. Som diskutert tidligere, ved sammenligning av tellinger fra forskjellige orienterte parallelle mønstre, kan man også utvikle en indeks for poreorienteringen.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for analysering av reservoarstenkomplekser omfattende å tilveiebringe en digitalrepresentasjon av minst en scene av et betraktningsfelt av en stenprøve, og arrangere digitalrepresentasjonen til et mønster av bildeelementer, karakterisert ved å separere bildeelementer som er representative for porer og porestruper dannet i stenprøven fra bildeelementer som er representative for ikke-porøse områder i stenprøven, progressivt å erodere og dilatere pore- og porestruperepresentative bildeelementer inntil den siste erosjon eliminerer bildeelementene helt og den efterfølgende dilatasjon ikke har noe å gjenopprette, og å tilveiebringe spektra med relasjon til den totale mengde porebilder, antallet porer og poreruhet som gikk tapt under hver cyklus med erodering og dilatasjon.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter å generere et porestrupe-frekvensfordelingsspektrum som er representativt for antallet porestruper som fjernes ved hver cyklus av erodering og dilatasjon.

3. Fremgangsmåte Ifølge krav 1, karakterisert ved at mengden porer som er tapt under hver iterasjon av eroderings- og dilatasjonscyklusen bestemmes ved å under-kaste det opprinnelige bilde N cykler erodering og dilatasjon og så beregne differansen mellom mengden porer tapt efter den N-te cyklus og mengden porer tapt efter N-<1> cykler av erodering og dilatasjon.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den videre omfatter å analyse spektra med relasjon til den totale mengde porebilde, antallet porer og poreruhet til en eller flere sluttverdier og derved å klassifisere slike spektra.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at den videre omfatter å tilveiebringe spektra tilsvarende flere betraktningsfelt av den samme scene av en stenprøve og relatere til den totale mengde porebilde, antallet porer og poreruhet tapt under hver cyklus av erodering og dilatasjon, analysering av nevnte spektra i sluttverdier, identifisering av porekompleksspektra av sluttverdiene og bestemmelse av blandingsandelene av hver sluttverdi for hvert betraktningsfelt.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at den omfatter starttrinn med sveiping av stenprøven for å utvikle et analogt signal representativt for lysheten i stenprøven og digitalisere nevnte analogsignal ved inkremen-tal sampling av analogsignalet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at hvert betraktningsfelt i stenprøven betraktes gjennom røde', blå og grønne filtre for å oppnå farveanalog-signaler representative for intensiteten av røde, blå og grønne farver i stenprøven.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at den videre omfatter å impregnere de porøse arealer i stenprøven med blåfarvet epoksy og filtrering av digitalsignalene representative for intensiteten for de røde, blå og grønne farver i stenprøven for å separere signaler som er representative for epoksyimpregnerte porer og porestruper fra de ikke-porøse arealer av stenprøven.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at den videre omfatter å definere og tabulere bildeelementene som er representative for porer og porestruper dannet i en stenprøve.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at den videre omfatter sammenligning av bildeelementer for porer og porestruper mot bildeelementer representative for ikke-porøse arealer i stenprøven for å tilveiebringe indikasjon av den totale porøsitet av sten-prøven, måling av perimeterne for pore- og porestruperepresentative bildeelementer og addere de målte perimetre for å tilveiebringe en indikasjon på totalt poreperimeter.