本发明专利技术公开了一种分析岩石样品的方法，所述方法包括对与所述岩石样品的图像相对应的数字图像体积进行分割，以将所述数字图像体积中的体素与所述岩石样品的多个岩石组构相关联。所述方法还包括对所述数字图像体积执行图像处理以确定所述岩石组构的每一个的材料性质和从列线图集合中选择具有关联的网格尺寸的列线图。所选择的列线图将所述岩石组构的每一个的材料性质与分数反弹参数(FBP)值相关联，该FBP值在下FBP阈值与上FBP阈值之间。所述方法还包括基于所选列线图将所述数字图像体积中的每个体素与FBP值相关联。积中的每个体素与FBP值相关联。积中的每个体素与FBP值相关联。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】源自二维图像的材料性质
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年5月8日提交的题为“Material Properties from Two
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Dimensional Image(源自二维图像的材料性质)”的美国临时专利申请第63/021,885号的权益，出于所有目的将所述专利申请以其完整的形式并入本文中。
[0003]专利技术背景
[0004]在碳氢化合物生产中，获得岩层的岩石物理性质的准确地下估计对于评估包含在岩层中的碳氢化合物体积和制定从岩层提取碳氢化合物的策略是重要的。传统上，岩层样品，例如来自岩心样品或钻屑的岩层样品，要经过物理实验室测试，以测量诸如渗透率、孔隙率、地层因子、弹性模量等的岩石物理性质。其中一些测量需要很长时间，在某些情况下会持续几个月，这取决于岩石本身的性质。用于进行这些测量的设备也非常昂贵。
[0005]因为直接测量岩石物理性质需要成本和时间，所以能够将“直接数值模拟”技术用于有效估计岩石样品的诸如孔隙率、绝对渗透率、相对渗透率、地层因子、弹性模量等的物理性质，所述岩石样品包括源自困难岩石类型的样品，例如致密含气砂或碳酸盐。根据这种方法，例如通过计算机断层(CT)扫描，获得岩石样品的三维断层图像。三维图像体积中的体素被“分割”(例如，通过“阈值化”它们的亮度值，或通过另一种方法)以区分岩石基质和空隙空间。然后进行流体流动或其他物理行为如弹性或电导率的直接数值模拟，从中能够导出孔隙率、渗透率(绝对和/或相对)、弹性性质、电性质等。可以应用多种数值方法来求解或近似模拟适当行为的物理方程。这些方法包括格子
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玻尔兹曼(Lattice
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Boltzmann)、有限元、有限差分、有限体积数值方法等。
技术实现思路
[0006]根据本专利技术的至少一个示例，用于分析岩石样品的方法包括分割对应于岩石样品的图像的数字图像体积，以将数字图像体积中的体素与岩石样品的多个岩石组构(fabrics)相关联。所述方法还包括对数字图像体积执行图像处理以确定岩石组构的每一个的材料性质，以及从列线图(nomograms)集合中选择具有相关联的网格尺寸的列线图。选定的列线图将岩石组构的每一个的材料性质与分数反弹参数(fractional bounceback parameter，FBP)值相关联，该FBP值在下FBP阈值与上FBP阈值之间。所述方法还包括基于所选列线图将数字图像体积中的每个体素与FBP值相关联。
[0007]根据本专利技术的另一个示例，用于分析岩石样品的系统包含：第一成像装置，所述第一成像装置被配置为产生代表岩石样品的数字图像体积；和计算装置，所述计算装置耦合到所述成像装置。计算装置包含处理器和耦合到所述处理器并被配置为储存指令的存储器。当由处理器执行时，指令配置计算装置以分割数字图像体积，以将数字图像体积中的体素与岩石样品的多个岩石组构相关联。当由处理器执行时，指令还配置计算装置以对数字图像体积执行图像处理，从而确定岩石组构的每一个的材料性质；从列线图集合中选择具有相关联的网格尺寸的列线图。所选列线图将岩石组构的每一个的材料性质与分数反弹参数(FBP)值相关联，该FBP值在下FBP阈值与上FBP阈值之间。当由处理器执行时，指令进一步
配置计算装置以基于所选列线图将数字图像体积中的每个体素与FBP值相关联。
[0008]根据本专利技术的又一个示例，一种用指令编码的非暂时性计算机可读介质，当由处理器执行时，使处理器分割对应于岩石样品图像的数字图像体积，以将数字图像体积中的体素与岩石样品的多个岩石组构相关联。所述指令在由处理器执行时还使处理器对数字图像体积执行图像处理以确定岩石组构的每一个的材料性质；从列线图集合中选择具有相关联的网格尺寸的列线图。所选列线图将岩石组构的每一个的材料性质与分数反弹参数(FBP)值相关联，该FBP值在下FBP阈值与上FBP阈值之间。所述指令当由处理器执行时进一步使处理器基于所选列线图将数字图像体积中的每个体素与FBP值相关联。
[0009]本文中描述的实施方案包含旨在解决与某些现有装置、系统和方法相关联的各种缺点的特征和特性的组合。前述内容已经相当广泛地概述了所公开实施方案的特征和技术特性，以便可以更好地理解下面的详细描述。通过阅读如下详细描述并参考附图，本领域技术人员将容易地理解上述各种特性和特征等。应当理解，所公开的概念和具体实施方案可以容易地用作修改或设计用于进行与所公开实施方案相同目的的其他结构的基础。还应该意识到，这些等效结构并不背离本文中所公开的原理的精神和范围。
[0010]附图简述
[0011]对于示例性实施方案的详细描述，现在将参考可能未按比例绘制的附图，其中：
[0012]图1a是示出根据本文中公开的原理构建和操作的测试系统的岩石样品源的示例的示意性水平图；
[0013]图1b示出了根据本文中公开的原理对岩石样品进行分析的测试系统的框图；
[0014]图1c示出了根据本文中公开的原理的适合用于分析岩石样品的测试系统中的计算装置的框图；
[0015]图2示出了根据本文中公开的原理对岩石样品进行分析的方法的流程图；
[0016]图3a和图3b示出了适合与本文中公开的各种实施方案一起使用的岩石样品的三维(3D)图像的二维(2D)切片图像；
[0017]图4示出了根据本文中公开的各种实施方案在准备机械加工时包含多个岩石组构的岩石样品；
[0018]图5a
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图5c示出了根据本文中公开的各种实施方案的不同尺度的机械加工的岩石表面的扫描电子显微镜(SEM)图像；
[0019]图5d示出了根据本文中公开的各种实施方案的图5a
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图5c的方法的替代性示例；
[0020]图6a和图6b展示了根据本文中公开的各种实施方案对SEM图像进行分割操作；
[0021]图7a和图7b展示了根据本文中公开的各种实施方案从一组分割的SEM图像生成一组统计上相似的3D模型；
[0022]图8示出了根据本文中公开的各种实施方案对源自图7b的3D模型中的一个进行的数字数值模拟的视觉表现；
[0023]图9示出了根据本文中公开的原理对岩石样品进行分析的另一种方法的流程图；
[0024]图10示出了根据本文中公开的原理在灰度格子玻尔兹曼(GSLB)模型中使用的分数反弹参数(FBP)确定的示例；
[0025]图11a
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图11d示出了根据本文中公开的原理将岩石样品的材料性质的值、FBP值和不同网格尺寸相关联的列线图集合；
[0026]图12示出了使用从图11中的列线图集合中选择的列线图的网格尺寸来分割图像体积的示例；
[0027]图13示出了根据本文中公开的原理的原始数字图像和模拟流场的比较；并且
[0028]图14示出了根据本文中描述的原理对岩石样品进行分析的另一种方法的图示流程图。
[0029]符号和命名法
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种分析岩石样品的方法，包括：对与所述岩石样品的图像相对应的数字图像体积进行分割，以将所述数字图像体积中的体素与所述岩石样品的多个岩石组构相关联；对所述数字图像体积执行图像处理以确定所述岩石组构的每一个的材料性质；从列线图集合中选择具有关联的网格尺寸的列线图，其中所选择的列线图将所述岩石组构的每一个的所述材料性质与分数反弹参数(FBP)值相关联，所述FBP值在下FBP阈值与上FBP阈值之间；以及基于所选列线图，将所述数字图像体积中的每个体素与FBP值相关联。2.根据权利要求1所述的方法，其中，选择还包括：从所述列线图集合的一个或多个列线图外推列线图，其中，外推的列线图是所选择的列线图。3.如权利要求1所述的方法，还包括：通过将灰度格子
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玻尔兹曼(GSLB)算法应用于与所述数字图像体积的所述体素相关联的所述FBP值，为所述数字图像体积提供流场。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过将灰度格子
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玻尔兹曼(GSLB)算法应用于与所述数字图像体积的所述体素相关联的所述FBP值，为所述数字图像体积提供渗透率张量。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过以下来生成所述列线图集合：(a)提供包含多个体素的模拟数字图像体积；(b)为所述模拟数字图像体积中的所述体素的每一个分配列线图FBP值；(c)以列线图网格尺寸对所述模拟数字图像体积执行图像处理，以确定所述模拟数字图像体积的列线图材料性质；(d)基于分配的列线图FBP值、所述列线图网格尺寸和确定的列线图材料性质，提供所述列线图集合的列线图；以及重复步骤(b)至(d)以提供所述列线图集合中的其他列线图。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述材料性质包括选自如下中的一个或多个：渗透率、孔隙率、孔径分布、毛细管压力、电阻率和弹性模量。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述数字图像体积中的所述体素映射到与所述岩石样品相关联的物理坐标空间。8.一种用于分析岩石样品的系统，包含：第一成像装置，所述第一成像装置被配置为产生代表所述岩石样品的数字图像体积；和计算装置，所述计算装置耦合到所述成像装置并且包含：处理器；和存储器，所述存储器耦合到所述处理器并被配置为储存指令，所述指令当由所述处理器执行时配置所述计算装置以：分割所述数字图像体积，以将所述数字图像体积中的体素与所述岩石样品的多个岩石组构相关联；对所述数字图像体积执行图像处理，以确定所述岩石组构的每一个的材料性质；从列线图集合中选择具有相关联的网格尺寸的列线图，其中所选列线图将所述岩石组构的每一个的材料性质与分数反弹参数(FBP)值相关联，所述FBP值在下FBP阈值与上FBP阈
值之间；以及基于所选列线图，将所述数字图像体积中的每个体素与FBP值相关联。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述指令在由所述处理器执行时配置所述计算装置以从所述列线图集合的一个或多个列线图外推列线图，其中，外推的列线图是所选择的列线图。10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述指令在由所述处理器执行时配置所述计算装置以通过将灰度格子
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玻尔兹曼(GSLB)算法应用于与所述数字图像体积的所述体素相关联的所述FBP值来为所述数字图像体积提供流场。11.根据权利要求8所述的系统，其中，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：格伦，
申请(专利权)人：BP北美公司，
类型：发明
国别省市：
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