一种无偏差的裂缝表征方法技术

本发明专利技术涉及一种无偏差的裂缝表征方法，属于油气地质裂缝评估领域。本裂缝表征方法包括裂缝密度表征和裂缝强度表征；表征方法包括以下步骤：获取露头、地质模型或地震裂缝属性数据，采用多阈值方法进行二值化处理，得到裂缝基础图像数据；采用扫描窗对裂缝基础图像数据部分位置扫描，获得计算区域图像；在计算区域图像上标记出裂缝的端点以及裂缝与扫描窗边界的交点，根据裂缝的线性方向连接对应端点和交点，获得裂缝标识线；统计端点的数量，得到总端点数；根据总端点数和扫描窗的面积，计算得到裂缝密度；根据总端点数和扫描窗的半径，计算得到裂缝强度。本裂缝表征方法适用范围广，不受选取扫描窗大小的限制，实现过程快捷。

A method of fracture characterization without deviation

【技术实现步骤摘要】
一种无偏差的裂缝表征方法
本专利技术属于油气地质裂缝评估领域，具体涉及一种无偏差的裂缝表征方法。
技术介绍
了解和系统分析裂缝发育模式及其几何属性在许多相关地球科学的学科中都是十分重要的。如结构地质学、构造学、岩石物理学、地球物理学和水文地质等。目前，基于裂缝模型、岩石裂缝露头、含裂缝数字图像等资料，描述裂缝密度和强度的几何特征的方法主要是利用数学上的一些统计方法，如概率密度函数、累计分布函数等。裂缝密度常定义为单位面积内裂缝条数(1/m2)，通过统计裂缝中心点来计算裂缝条数。目前有学者采用直线型扫描线方法统计与直线相交的裂缝，从而确定裂缝数量、方向、轨迹长度等。利用该方法结合测井资料表征了岩露头的裂缝密度。但是这类方法若扫描线不与裂缝垂直相交，将会出现表征错误。有部分学者采用方形或圆形扫描窗的方法，统计任意裂缝的中心点数来计算裂缝密度，在图像处理变换方法的基础上，来实现裂缝密度和强度的表征，如图1所示。这类表征方法克服了直线扫描的缺点，但会出现假象。当裂缝被扫描窗截断时，原本不应该计入统计的裂缝被记录了，这种表征方法常导致表征的裂缝密度比实际的更高，造成偏差。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题提供一种无偏差的裂缝表征方法，本裂缝表征方法适用范围广，不受选取扫描窗大小的限制，实现过程快捷。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种无偏差的裂缝表征方法，包括裂缝密度表征和裂缝强度表征；所述表征方法包括以下步骤：获取露头、地质模型或地震裂缝属性数据，采用多阈值方法进行二值化处理，得到裂缝基础图像数据；采用扫描窗对所述裂缝基础图像数据部分位置扫描，获得计算区域图像；在所述计算区域图像上标记出裂缝的端点以及裂缝与扫描窗边界的交点，根据裂缝的线性方向连接对应所述端点和所述交点，获得裂缝标识线；统计所述端点的数量，得到总端点数；根据所述总端点数和扫描窗的面积，计算得到裂缝密度；根据所述总端点数和所述扫描窗的半径，计算得到裂缝强度。本专利技术的有益效果是：通过标记裂缝的端点，根据端点能够直接计算出裂缝密度和裂缝强度，能够非常直接的对裂缝进行表征，不会出现偏差；本表征方法，充分考虑了裂缝大小和空间展布的综合影响而设计，能够不受扫描窗大小的限制，不受裂缝的情况的限制，能够准确，高效的对裂缝进行表征，通过裂缝密度和裂缝强度来观察裂缝发育情况，对裂缝的表征准确不存在偏差。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述统计所述端点的数量，得到总端点数，包括以下步骤：统计所述裂缝标识线的数量，得到总裂缝标识线数、扫描窗内裂缝标识线数和扫描窗截断裂缝标识线数；根据所述总裂缝标识线数、所述扫描窗内裂缝标识线数和所述扫描窗截断裂缝标识线数换算，得到总端点数。采用上述进一步方案的有益效果是：由于端点不易统计，将其转换为对所述总裂缝标识线数、所述扫描窗内裂缝标识线数和所述扫描窗截断裂缝标识线数的统计，使得计算更方便。进一步，所述根据所述总裂缝标识线数、所述扫描窗内裂缝标识线数和所述扫描窗截断裂缝标识线数，计算得到总端点数，具体采用如下第二公式计算得到：第一公式为：n＝(N-NI-NT)+2NI＝N+NI-NT式中，N表示总裂缝标识线数，NI表示扫描窗内裂缝标识线数，NT表示扫描窗截断裂缝标识线数。采用上述进一步方案的有益效果是：从而方便的得出总端点数。进一步，所述根据所述总端点数和扫描窗的面积，计算得到裂缝密度，采用如下第二公式计算得到：第二公式为：式中，nu表示裂缝上端点数，n1表示裂缝下端点数，n表示的是裂缝端点总数，Fden表示裂缝密度，S表示扫描窗的面积；将第一公式带入第二公式中，得到如下第三公式：第三公式为：采用上述进一步方案的有益效果是：能够非常直接的得到裂缝密度，得到的裂缝密度与裂缝密度定义方式计算的结果相同，不会存在偏差。进一步，所述根据所述总端点数和所述扫描窗的半径，计算得到裂缝强度，具体包括如下步骤：在所述计算区域图像上建立坐标系(X，Z)；将扫描窗包围的空间根据所述坐标系分为四个象限，建立每个象限中的概率密度函数，根据所述概率密度函数，得到夹角概率密度函数；根据所述夹角概率密度函数采用积分求取，得到一个象限裂缝长度；将每个所述象限裂缝长度加和，得到所述总裂缝长度值；将所述总裂缝长度值带入裂缝强度定义公式中，换算成所述总端点数和所述扫描窗的半径，得到裂缝强度。采用上述进一步方案的有益效果是：能够方便推导出根据总端点数计算得到裂缝强度，非常方便。进一步，所述建立每个象限中的概率密度函数，根据所述概率密度函数，得到夹角概率密度函数，包括如下步骤：设扫描窗为圆形，扫描窗的圆心与坐标系原点重合，则扫描窗的坐标为(0，R)；建立概率密度函数p(z)为：p(z)＝1/R，0＜z≤R；取扫描窗的边沿与所述X坐标轴的夹角为β，得到夹角概率密度函数f(β)为：根据几何关系换算得出如下简化夹角概率密度函数f(β)：f(β)＝cosβ，0＜β≤π/2。采用上述进一步方案的有益效果是：由于象限内的任意裂缝是均匀分布的，从而引入概率密度函数能够方便推导出结果。进一步，所述根据所述夹角概率密度函数采用积分求取，得到一个象限裂缝长度，采用如下第四公式计算得到：第四公式为：式中，表示一个象限裂缝的长度，表示一个象限内在扫描窗内的裂缝数值，β表示扫描窗的边沿与水平方向X轴的夹角，f(β)表示夹角概率密度函数；将所述简化夹角概率密度函数f(β)带入第四公式中，换算得到如下第五公式：所述将每个所述象限裂缝长度加和，得到所述总裂缝长度值，采用如下第六公式计算得到：式中，表示圆形扫描窗内裂缝的数目。采用上述进一步方案的有益效果是：从而能够计算出裂缝总长度，用于带入公式换算。进一步，所述裂缝强度定义公式，如下第七公式：式中，I表示裂缝强度，r表示扫描窗的半径；将第六公式带入第七公式中，得到如下第八公式：将第八公式经积分换算得到如下第九公式：第九公式为：式中，n表示的是裂缝端点总数，r表示扫描窗的半径。采用上述进一步方案的有益效果是：从而推导出，通过总端点数来计算裂缝强度，使得对裂缝强度的表征更方便。进一步，所述裂缝强度表征还包括：将裂缝在坐标系(0，π)分为S份不重叠的区域，每个区域记作Δθi，i＝1，2，3......s，令E[n(θi)]为在Δθi方向范围内的裂缝数量；采用不同半径(r1、r2、r3，…，rs)的扫描窗扫描同一区域，得到扫描窗的裂缝数为n1、n2、n3，…，ns，得到各自裂缝强度为I1、I2、I3，…，Is，将其周长作为各自的权重，计算得到检对裂缝强度。采用上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无偏差的裂缝表征方法，其特征在于，包括裂缝密度表征和裂缝强度表征；所述表征方法包括以下步骤：/n获取露头、地质模型或地震裂缝属性数据，采用多阈值方法进行二值化处理，得到裂缝基础图像数据；/n采用扫描窗对所述裂缝基础图像数据部分位置扫描，获得计算区域图像；/n在所述计算区域图像上标记出裂缝的端点以及裂缝与扫描窗边界的交点，根据裂缝的线性方向连接对应所述端点和所述交点，获得裂缝标识线；/n统计所述端点的数量，得到总端点数；/n根据所述总端点数和扫描窗的面积，计算得到裂缝密度；/n根据所述总端点数和所述扫描窗的半径，计算得到裂缝强度。/n

【技术特征摘要】
1.一种无偏差的裂缝表征方法，其特征在于，包括裂缝密度表征和裂缝强度表征；所述表征方法包括以下步骤：
获取露头、地质模型或地震裂缝属性数据，采用多阈值方法进行二值化处理，得到裂缝基础图像数据；
采用扫描窗对所述裂缝基础图像数据部分位置扫描，获得计算区域图像；
在所述计算区域图像上标记出裂缝的端点以及裂缝与扫描窗边界的交点，根据裂缝的线性方向连接对应所述端点和所述交点，获得裂缝标识线；
统计所述端点的数量，得到总端点数；
根据所述总端点数和扫描窗的面积，计算得到裂缝密度；
根据所述总端点数和所述扫描窗的半径，计算得到裂缝强度。


2.根据权利要求1所述的无偏差的裂缝表征方法，其特征在于，所述统计所述端点的数量，得到总端点数，包括以下步骤：
统计所述裂缝标识线的数量，得到总裂缝标识线数、扫描窗内裂缝标识线数和扫描窗截断裂缝标识线数；
根据所述总裂缝标识线数、所述扫描窗内裂缝标识线数和所述扫描窗截断裂缝标识线数换算，得到总端点数。


3.根据权利要求2所述的无偏差的裂缝表征方法，其特征在于，所述根据所述总裂缝标识线数、所述扫描窗内裂缝标识线数和所述扫描窗截断裂缝标识线数，计算得到总端点数，具体采用如下第二公式计算得到：
第一公式为：n＝(N-NI-NT)+2NI＝N+NI-NT
式中，N表示总裂缝标识线数，NI表示扫描窗内裂缝标识线数，NT表示扫描窗截断裂缝标识线数。


4.根据权利要求3所述的无偏差的裂缝表征方法，其特征在于，所述根据所述总端点数和扫描窗的面积，计算得到裂缝密度，采用如下第二公式计算得到：
第二公式为：
式中，nu表示裂缝上端点数，n1表示裂缝下端点数，n表示的是裂缝端点总数，Fden表示裂缝密度，S表示扫描窗的面积；
将第一公式带入第二公式中，得到如下第三公式：
第三公式为：


5.根据权利要求1所述的无偏差的裂缝表征方法，其特征在于，所述根据所述总端点数和所述扫描窗的半径，计算得到裂缝强度，具体包括如下步骤：
在所述计算区域图像上建立坐标系(X，Z)；
将扫描窗包围的空间根据所述坐标系分为四个象限，建立每个象限中的概率密度函数，根据所述概率密度函数，得到夹角概率密度函数；
根据所述夹角概率密度函数采用积分求取，得到一个象限裂缝长度；
将每个所述象限裂缝长度加和，得到总裂缝长度值；
将所述总裂缝长度值带入裂缝强度定义公式中，换算成所述总端点数和所述扫...

【专利技术属性】
技术研发人员：符力耘，简世凯，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37