基于岩心CT图像孔隙信息提取定量表征岩心非均质性方法技术

本发明专利技术公开了一种基于岩心CT图像孔隙信息提取定量表征岩心非均质性方法，将碳酸盐岩岩心进行CT扫描实验，得到二维的灰度切片；对得到的二维灰度切片进行二值化分割、滤波、去噪、优化处理，叠加重构形成和岩心对等的数字岩心；对数字岩心的数据处理；利用计算参数，根据岩心的非均质性与溶孔体积占岩心总体积的比值成正相关，与溶孔数量成反相关的关系，建立岩心溶孔参数对岩心非均质性的贡献关系方程；根据岩心溶孔尺度与岩心的非均质性，建立岩心溶孔尺度分布的标准方差，定量得到岩心非均质性。本发明专利技术基于岩石本身孔隙属性的定量计算来评价其非均质性，结果准确可靠；为油气藏储量计算及开发方案提供指导。

Quantitative characterization of core heterogeneity based on pore information extraction from core CT images

【技术实现步骤摘要】
基于岩心CT图像孔隙信息提取定量表征岩心非均质性方法
本专利技术涉及数字岩心分析方法，具体是一种基于岩心CT图像孔隙信息提取定量表征岩心非均质性方法。
技术介绍
随着油气勘探技术的进步，各种复杂储集层逐渐成为了勘探目的层，如砾岩层、致密层和溶孔—裂缝型储集层等。其中，碳酸盐岩缝洞型油气藏分布广泛；碳酸盐岩缝洞型储层中既有裂缝又有溶蚀孔洞，主要受原始岩性、构造和岩溶的综合作用而形成。缝洞型储层的主要储集空间，由大小不等的溶洞、裂缝和溶蚀孔隙组成，溶孔是最主要的储集空间，而基质孔隙一般欠发育，裂缝起主要连通作用。而溶孔的分布造成了碳酸盐岩极强的非均质性，这使得油藏的准确描述和表征变得异常困难。针对碳酸盐岩非均质性的研究，裘亦楠根据我国陆相储层特征及生产实际，提出了一套分类方案，分为四类：层间非均质性、平面非均质性、层内非均质性、孔隙非均质性。对于具有孔隙、裂缝和溶洞不同储集空间的碳酸盐岩储层，王立恩等又提出了对于具有双重孔隙结构的储层和孔洞型储层则可用储层的各种孔隙度与总孔隙度的比值，基质渗透率、裂缝渗透率与总渗透率的比值来定量描述储层的非均质程度，此方法的应用取得了较好的应用效果，但是其有两个缺点：(1)利用常规方法分别计算双重孔隙的孔隙度及渗透率都非常困难，且没有明确的划分界限；(2)孔隙度比值与渗透率比值在复杂的碳酸盐岩储层中，并不一定具有一致性，因此制约了其应用的普遍性。近年来，随着CT扫描计算机层析技术在石油行业的广泛应用，形成了基于CT图像建立数字岩心研究岩心孔隙结构的方法；高建等人利用CT扫描成像技术，优选7种参数来表征岩心孔隙分布的集中趋势、离散程度和分布形态，从宏观上表征了孔隙空间在岩心中的非均匀程度，但没有从孔隙空间的微观角度来研究孔隙空间的微观尺度、孔隙数量，来精细表征不同尺度孔隙、孔隙数量对非均质性的贡献。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术基于CT扫描技术，选择具有代表性的碳酸盐岩，进行CT扫描实验，建立对应的数字岩心；通过编制的三维图像重建及分析计算软件，提取岩心孔隙结构参数，对碳酸盐岩孔隙信息进行定量描述，并建立利用岩心孔隙信息定量表征岩心非均质性的方法。本专利技术是通过下述技术方案来实现的。一种基于岩心CT图像孔隙信息提取定量表征岩心非均质性方法，包括以下步骤：1)将碳酸盐岩岩心进行CT扫描实验，得到一系列岩心二维的灰度切片图片；2)对得到的二维灰度切片图片进行二值化分割、滤波、去噪、优化处理，叠加重构形成和岩心对等的数字岩心；3)对数字岩心的数据处理：将二值图像导入三维图像重建及分析软件，计算岩心总孔隙体积VK和孔径分布ri，设定溶孔判定阀值，计算溶孔数量N和溶孔总体积VR；4)利用以上计算参数，根据岩心的非均质性与溶孔体积占岩心总体积的比值成正相关，与溶孔数量成反相关的关系，建立岩心溶孔参数对岩心非均质性的贡献关系方程；5)根据岩心溶孔尺度与岩心的非均质性，建立岩心溶孔尺度分布的标准方差，定量得到岩心非均质性。进一步，所述步骤一中，采用卷积滤波法和迭代法得到碳酸盐岩岩心二维的灰度切片图片。进一步，所述步骤二中，构建三维数字岩心，步骤如下：将实验扫描岩心得到的n张二维灰度图像导入图像三维重建及分析软件，通过软件的功能模块，进行图像校正、图像平衡，二值化分割、去噪、滤波处理，得到精确对等岩心的n张二值化图像，将n张二值化图像批量叠加构建岩心扫描段的三维数字岩心。进一步，所述步骤三中，确定基质孔与溶蚀孔隙界限阀值，过程如下：设CT扫描岩心段得到的二维切片张数为n，设定实验扫描分辨率为a，可得到叠加重建三维数字岩心长度为na的柱状岩心；人为定量的区分溶蚀孔隙与基质孔隙，根据岩心扫描分辨率a，设定划分溶孔与基质孔隙的阀值为ma，m为像素点个数，大于ma个像素点的集合视为溶蚀孔隙，小于ma个像素点的孔隙视为基质孔隙。进一步，所述步骤三中，数字岩心总孔隙体积VK计算，步骤如下：孔隙度的定义是由整个三维孔隙所占像素点个数和三维整个重建空间体素点个数的比值，通过区域生长计算得到每个单独孔隙所占的像素点，将所有孔隙叠加得到总的像素个数，设孔隙总的像素点个数为M，分辨率为a，则数字岩心总的孔隙体积VK：VK＝Ma(3)。进一步，所述步骤三中，计算岩心孔径分布ri，步骤如下：基于已经建立的三维数字岩心,利用最大球算法形成以最大球簇为单元的孔隙网络模型，并对该孔隙网络模型进行剖切处理，记录剖切的截面；在剖切的截面中，从孔隙中心每隔预设角度发出射线延伸到遇到骨架体素位为止，计算每条射线的长度，再通过各条射线的长度建立孔隙局部空间尺度的数据集合，进而确定该孔隙局部空间尺度的数据集合的最佳分割阀值，统计计算得到岩心的孔径分布。进一步，所述步骤三中，溶孔数量N、溶孔总体积VR计算如下：依据设定的溶蚀孔隙与基质孔隙划分阀值ma，计算孔隙尺度大于ma的溶蚀孔隙总体积VR，并统计计算溶蚀孔隙数量N。进一步，所述步骤4)中，岩心溶孔参数对岩心非均质性的贡献关系方程如下：式中，e为岩心非均质性参数，无量纲。进一步，所述步骤5)中，岩心溶孔尺度分布的标准方差如下：式中，σ为标准偏差；ri为第i组中值半径；rz为平均半径；fi为组面积频率。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：1.基于CT图像建立的三维数字岩心，建立三维形态的空间网络模型，更加形象逼真的反映岩心的孔隙空间分布形态；通过孔隙、骨架的分割显示，更加形象逼真的显现岩心三维内部形态，可直接定性的评价岩心的非均质性；2.根据溶蚀孔隙与基质孔隙尺度上的差异，通过像素的堆积尺度，设定划分阀值，分别计算基质孔隙与溶蚀孔隙所占的体积，利用此方法将影响非均值性的主控因素提取出来，以便于针对性的研究；3.通过三维图像重建及分析软件编制的模块，统计划分界限后较大的溶蚀孔隙数量及溶蚀孔隙半径分布，从而可以对造成非均质性的主控因素进行定量表征；4.基于岩石本身孔隙属性的定量计算来评价其非均质性，结果准确可靠；5.足够数量的岩心非均质性定量表征，可定量的评估储层非均质性，为油气藏储量计算及开发方案提供指导。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：图1为X射线穿透物体成像原理图；图2为实验用柱塞状碳酸盐岩样品；图3为岩心的二维灰度切片图像；图4a、4b分别为某柱塞状岩心数字岩心及溶孔提取图像；图5为岩心的孔隙半径分布直方图；图6为岩心孔径分布提取计算实施流程图。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。本专利技术基于岩心CT图像孔隙信息提取定量表征岩心非均质性方法，包括以下步骤：步骤一：实验采用GE公司v|tome|xs180型CT扫描仪对某柱塞状碳酸盐岩岩心进行CT扫描实验，如附图2所示，得到与岩心样品X射线吸收系数有关的投影数据，CT扫描成像原理如附图1。通过重建算法(如卷积滤波法和迭代法)，将其转换为一系列的岩心横截面的二维图像。步骤二：对得到的二维灰度切片图片进行二值化分割、滤波、去噪、优化处理，叠加重构形成和岩心对等的数字岩心；将岩心的二维横截面图像组合起来便得到岩心的三维灰度图像。通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于岩心CT图像孔隙信息提取定量表征岩心非均质性方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将碳酸盐岩岩心进行CT扫描实验，得到一系列岩心二维的灰度切片图片；步骤二：对得到的二维灰度切片图片进行二值化分割、滤波、去噪、优化处理，叠加重构形成与岩心对等的三维数字岩心；步骤三：对数字岩心的数据处理：将二值图像导入三维图像重建及分析软件，计算岩心总孔隙体积VK和孔径分布ri，设定溶孔判定阀值，计算溶孔数量N和溶孔总体积VR；步骤四：利用以上计算参数，根据岩心的非均质性与溶孔体积占岩心总体积的比值成正相关，与溶孔数量成反相关的关系，建立岩心溶孔参数对岩心非均质性的贡献关系方程；步骤五：根据岩心溶孔尺度与岩心的非均质性，建立岩心溶孔尺度分布的标准方差，定量得到岩心非均质性。

【技术特征摘要】
1.基于岩心CT图像孔隙信息提取定量表征岩心非均质性方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将碳酸盐岩岩心进行CT扫描实验，得到一系列岩心二维的灰度切片图片；步骤二：对得到的二维灰度切片图片进行二值化分割、滤波、去噪、优化处理，叠加重构形成与岩心对等的三维数字岩心；步骤三：对数字岩心的数据处理：将二值图像导入三维图像重建及分析软件，计算岩心总孔隙体积VK和孔径分布ri，设定溶孔判定阀值，计算溶孔数量N和溶孔总体积VR；步骤四：利用以上计算参数，根据岩心的非均质性与溶孔体积占岩心总体积的比值成正相关，与溶孔数量成反相关的关系，建立岩心溶孔参数对岩心非均质性的贡献关系方程；步骤五：根据岩心溶孔尺度与岩心的非均质性，建立岩心溶孔尺度分布的标准方差，定量得到岩心非均质性。2.根据权利要求1所述的基于岩心CT图像孔隙信息提取定量表征岩心非均质性方法，其特征在于，所述步骤一中，采用卷积滤波法和迭代法得到碳酸盐岩岩心二维的灰度切片图像。3.根据权利要求1所述的基于岩心CT图像孔隙信息提取定量表征岩心非均质性方法，其特征在于，所述步骤二中，构建三维数字岩心，步骤如下：将实验扫描岩心得到的n张二维灰度图像导入图像三维重建及分析软件，通过软件的功能模块，进行图像校正、图像平衡、二值化分割、去噪和滤波处理，得到精确对等岩心的n张二值化图像，将n张二值化图像批量叠加，构建岩心扫描段的三维数字岩心。4.根据权利要求1所述的基于岩心CT图像孔隙信息提取定量表征岩心非均质性方法，其特征在于，所述步骤三中，设定溶孔判定阀值，过程如下：设CT扫描岩心段得到的二维切片张数为n，设定实验扫描分辨率为a，可得到叠加重建三维数字岩心长度为na的柱状岩心；人为定量区分溶蚀孔隙与基质孔隙，根据岩心扫描分辨率...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兵，李新，罗燕颖，李楠，方朝强，姜黎明，郭用梅，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团测井有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11