数字岩心--孔隙结构三维模型重构技术
基于岩石铸体薄片图像的数字岩心三维重构
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数 字岩 心三 维重 构 旨在进 行岩 石 的孔 隙 网络建 模( p o r e n e t w o r k m o d e l i n g ,P N M) 。P N M 是 作 为 岩
空 间微 观 结 构 分 析 与 格 子 B o l t z ma n n方 法 对 上 述 数 字 岩 心 的 结 构 特 征 和 渗 流 模 拟 性 质 进 行 评
石复杂孔隙空问结构的一种等价而被提 出的, 其准 确且详细的微观结构无法通过二维的岩石铸体薄片 图像进行估算 , 其测定方式必须通过三维模型 。一 般情况 下 , 传统 手 工 的建 模 方式 显得 繁琐 费时 , 其 三 维模型的生产效率也非常低 , 而岩石样本 中的孔隙 结构 分布 相 当复杂 , 对 于 手工 方 法 建 模 来 说 工 艺 技 术难 度很 大 。在 上述 背 景 条 件 下 , 进 行 高 效 数 字 岩 心 三维建 模 的 自动 化技 术 是 非 常 必 要 且 合适 的 , 三 维模 型 的 自动化 建立 能够 帮 助工程 研究 人员 减 少设 计 周期 , 降低设 计费用 , 从 而 提 高 经 济 收益 。例 如, 三维重构的数字岩心使得油层物性实验周期相 对 于传 统 物性 实验 大 大 缩 短 , 提 高 实 验 结 果 的 时效 性, 并 且不 会 因为 实 验方 法 因素 对 岩 心 样 本造 成破 坏, 可 以反 复进 行实 验 。 在数 字 岩 心三 维 重 构研 究 方 面 , 中 国石 油 大学 的 姚军 、 赵秀才 、 陶 果 等 在 此 领 域 进 行 卓 有 成 效 的 研 究工 作 , 其 依 据 岩 心 切 片 或 粒 度 组 成 曲 线 等 岩 心资料 , 系统研 究 C T扫 描 法 、 模 拟 退 火 法 和 过 程 模 拟 法 建 立 数 字 岩 芯 的理 论 与方 法 , 建 立 人 造 岩 心、 砂 岩 和碳 酸 岩 盐 等 岩 样 的数 字 岩 心 , 采 用 孔 隙
低渗气藏微观孔隙结构三维重构研究
低渗气藏微观孔隙结构三维重构研究储层岩石微观孔隙结构异常复杂,岩石孔隙结构等价孔隙网络模型和微观尺度渗流研究是目前国际学术界研究的热点,具有十分重要的意义。
数字岩心和孔隙网络模型是开展微观渗流模拟研究的基础平台;本文针对低渗气藏开展了微观孔隙结构三维重构研究,采用微CT扫描法建立真实岩心的数字岩心,使用基于最大球算法的孔隙网络抽取方法建立与数字岩心等价的孔隙网络模型,借助孔隙级流动模拟理论和方法预测孔隙网络模型的孔隙度和渗透率。
通过上述研究,主要获得了以下认识:(1)微CT扫描法是构建数字岩心的一种非常有效的物理实验方法,具有精度高、不破坏原始岩样的优点,其建模质量的好坏主要取决于CT机的扫描精度(分辨率)(2)本文在二维中值滤波算法的基础上提出的三维中值滤波算法在图像滤波处理中可以很好地去除系统噪声,使得图像中孔隙和岩石骨架之间的过渡变得自然,灰度分布区间化更加明显,有利于划分孔隙和岩石骨架,同时可以剔除大部分的孤立孔隙和岩石骨架。
(3)基于立方体孔隙度的REV分析方法与自相关函数均可以度量数字岩心的表征体元尺寸;通过数字岩心尺寸与表征体元尺寸的对比,可以选取能够表征岩石孔隙结构和宏观特性的数字岩心,使得后续渗流模拟研究具有物理意义。
(4)基于最大球算法的孔隙网络抽取方法可以有效地将岩心孔隙空间划分为孔隙和喉道,建立与数字岩心等价的孔隙网络模型,保留了数字岩心孔隙空间拓扑结构及几何特征。
(5)使用真实岩心压汞实验数据确定岩心孔隙结构参数,与孔隙网络参数进行对比分析,并分别对实验孔隙结构参数和模型孔隙结构参数进行分形表征对比,可以很好地评价孔隙网络模型的准确性。
(6)以孔隙网络模型为基础开展微观流动模拟研究,预测孔隙网络模型的孔隙度和绝对渗透率,预测结果与数字岩心的分析结果及真实岩心的实验结果高度吻合,进一步验证了孔隙网络模型的准确性;同时利用孔隙网络模型预测油水(气水)两相水驱过程的相对渗透率,预测结果符合相渗曲线特征,说明预测结果的正确性,具有一定的参考价值。
石油勘探开发中的两种三维技术
勘探开发石油勘探孖轚中的三维声波测井仪器技术早期的声波测量方法相对简单, 只是将地震信号与岩层进行对照拟 合。
现在,声波测量能掲示许多储层 与井眼特性,可以用来推导原始和次 生孔隙度、渗透率、岩性、孔隙压 力、侵入、各向异性、矿物组份、流 体类型、应力大小和方向、裂缝及其 方位,以及套管-水泥胶结质量等。
地 层特性通常有很强的方位性,因此, 必须进行三维测量才能提供完整的描 述。
三维声波能提供轴向(沿井筒 方向)、周向(顺着井周)、径向 (垂直于井筒方向)三个方向上的 测井数据。
井眼周围和较远处的变两种三雄技术■王大锐确的地层方位信息;采用较大功率发 射换能器及灵敏度更高的信号处理 电路,使得径向探测深度得到显著提 高,从而能获得更丰富、更深入的原 状地层信息,如图1所示。
传统的单极子声波测井技术可以 用来评价均匀地层;正交偶极子声波 测井技术可以用来评价对称轴沿水平 方向的横向各向同性地层。
随着勘探 开发的不断深入,石油勘探、开采的测井数据;(2)提供探测深度更高 的径向地层信息,包括评价井旁有 无污染带,评价地层伤害的程度, 准确测量原状地层的声波时差,为 地层流体测试、压力测试等各种近 井壁地层测试技术和井壁取心提供 可靠参考依据,为防砂作业提供依 据;(3)提供井周不均匀地层的 方位评价信息,准确评价井周地层 的声学和力学的周向不均匀性,为 定向钻井提供依据,为定向射孔提供距离,判断井孔是否穿过界面;(4)提供套管井水泥胶结质量评价 和地层评价信息。
虽然国外的三维声波测井技术发 展较早,但真正投入生产应用时间还化取决于多钟因素,包括井眼相对 于沉积层的角度。
水平地层中直井 的轴向变化是最典型的,能够指示 岩性、流体含量、孔隙度和渗透率 的变化。
由于应力分布不均匀以及 钻井引起的近井力学和化学变化, 造成了径向流体和岩石特性的变 化。
周向变化能表明由于矿物颗粒 分层、裂缝排列和应力差引起的各 向异性。
数字岩心技术
岩心数字化成像技术
Carbonate with macropores
resolution: 0.34 mm
Carbonate with micropores
resolution: 0.068 mm
Sandstone with sheer bands
resolution 1.05mm
Sheer band
resolution 0.063mm
Siltstone with macropores
Siltstone with micropores
resolution: 1.0 mm
resolution: 0.14 mm
5
3-D 孔隙介质图像重构模型
利用最新技术, 将二维图像构成三维结构, 更加简捷, 快速, 经济
3D binary image
Realistic network
10
ห้องสมุดไป่ตู้
数字岩芯能解决什么问题: 工业界的应用
• 可以全面深入分析油藏岩石的内部结构,比如说孔隙的大小和连通。 • 可以迅速准确地计算出岩芯的渗透率以及多相流特性。把半年或一 年的工作缩短至几个小时。
• 还可以迅速准确地计算出岩芯的其它物理性质,例如,电阻率,导 磁性,核磁共振,声波以及地震波性等等。
reservoir scale simulation
12
11
mm to cm
微孔到油藏尺度
Accounting heterogeneity in lithology, wettability, rock structure across all the scales
数字岩心
Porosity
• Video_DryWetCarbonate
3D image registration of a dry and wet (waterflooded) reservoir carbonate sample. The darker regions in the wet image show where the residual non-wetting fluid lies. Using image registration, we are able to observe, and ultimately enumerate for, regions of remaining oil/gas saturation at the pore scale
• ① 样品易得,速度快,费用低; • ②定量研究储层微观参数对岩石宏观物理属性的
影响; • ③ 模拟常规实验难以测量的物理量,如三相相对
渗透率; • ④ 研究多种微观参数之间的关系; • ⑤ 对于裂缝性碳酸盐岩、页岩、油砂等取心困难
的岩石,可计算各种岩石物理属性。
4. 数字岩心模拟步骤(1):
准备样品(岩心,岩屑等)
Porosity
Different prosity types, from nanometer to plug scale, including identification of connected, producible, capillary bound, and total porosity.
Capillary Pressure
Calibration and match of capillary pressure data to 3D Digitalcore analysis
基于三维数字岩心的油页岩裂解孔隙重构及表征研究
基于三维数字岩心的油页岩裂解孔隙重构及表征研究目录1. 内容概述 (3)1.1 研究背景 (3)1.2 研究意义 (4)1.3 文献综述 (5)1.4 研究内容与方法 (6)2. 三维数字岩心的构建与处理 (7)2.1 数字岩心的采集与数据获取 (8)2.2 数字岩心的预处理 (10)2.3 数字岩心的三维重建 (10)2.4 数字岩心的质量评估 (11)3. 油页岩裂解孔隙的识别与分类 (12)3.1 裂解特征的识别方法 (13)3.2 裂解孔隙的分类标准 (14)3.3 裂解孔隙的空间分布 (15)3.4 裂解孔隙的尺寸统计 (16)4. 裂解孔隙的数学模型构建 (17)4.1 裂解孔隙的几何模型 (19)4.2 裂解孔隙的物理模型 (20)4.3 裂解孔隙的数值模拟 (21)4.4 模型的验证与校准 (22)5. 裂解孔隙重构技术 (23)5.1 裂解孔隙的重构原则 (24)5.2 裂解孔隙的重构方法 (26)5.3 裂解孔隙的重构效果评价 (27)5.4 重构技术的改进与应用 (28)6. 油页岩裂解孔隙的表征 (29)6.1 孔隙度表征 (30)6.2 渗透率表征 (31)6.3 孔隙类型表征 (32)6.4 裂解孔隙的岩石物理性质表征 (33)7. 油页岩裂解孔隙的特征分析 (35)7.1 裂解孔隙的空间分布特征 (36)7.2 裂解孔隙的连通性分析 (37)7.3 裂解孔隙的时序变化分析 (38)7.4 裂解孔隙与岩性之间的关系 (39)8. 研究实例与应用 (40)8.1 研究实例介绍 (41)8.2 应用案例分析 (42)8.3 研究成果的应用前景 (43)9. 结论与展望 (45)9.1 研究结论 (46)9.2 研究局限性 (47)9.3 未来的研究方向 (48)1. 内容概述本研究旨在通过对三维数字岩心的油页岩裂解孔隙重构及表征研究,揭示油页岩的微观结构特征及其对油气储层开发的影响。
一种利用二维薄片图像的数字岩心三维结构重建方法[发明专利]
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011423996.9(22)申请日 2020.12.08(71)申请人 西南石油大学地址 610500 四川省成都市新都区新都大道8号(72)发明人 陈雁 廖梦羽 向萱岭 王柯 代永芳 安玉钏 黄玉楠 易雨 苗波 李祉呈 常国彪 李平 钟学燕 钟原 郑津 方全堂 (74)专利代理机构 北京正华智诚专利代理事务所(普通合伙) 11870代理人 李林合(51)Int.Cl.G06T 15/00(2011.01)G06T 7/12(2017.01)G06T 3/40(2006.01)G06N 3/04(2006.01)(54)发明名称一种利用二维薄片图像的数字岩心三维结构重建方法(57)摘要本发明公开了一种利用二维薄片图像的数字岩心三维结构重建方法,本发明通过训练并行单一图像生成对抗网络模型,学习二维图像分布,结合马尔科夫链蒙特卡洛法,在三维空间重建岩心结构。
本方法可以体现岩石的各向异性,对于非均质性较强岩石,也能可靠有效的还原真实岩心结构,孔隙连通性好,计算速度更快,应用范围更宽。
权利要求书2页 说明书5页 附图1页CN 112381916 A 2021.02.19C N 112381916A1.一种利用二维薄片图像的数字岩心三维结构重建方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、获取并对水平方向岩心薄片图像和垂直方向岩心薄片图像打上标签,分别得到打上标签的水平方向岩心薄片图像和打上标签的垂直方向岩心薄片图像;标签包括孔隙和吼道;S2、将打上标签的水平方向岩心薄片图像和打上标签的垂直方向岩心薄片图像进行二值化,得到二值化后的水平方向图像和二值化后的垂直方向图像;S3、对二值化后的垂直方向图像进行遍历扫描,按从下往上的顺序获得其两点领域的条件概率;S4、将二值化后的水平方向图像输入并行单一图像生成对抗网络进行训练,得到训练后的网络;S5、向训练后的网络中输入一个设定大小的第一随机噪声向量,生成一张第一水平方向重建二值图像;S6、在当前水平方向重建二值图像的垂直方向上采用步骤S3得到的条件概率,按从下往上的顺序使用马尔科夫链蒙特卡洛法采样生成一张概率采样二值图像;S7、将概率采样二值图像加上第二随机噪声向量输入训练后的网络,生成一张第二水平方向重建二值图像;S8、重复步骤S6和步骤S7共P次,得到一张校正后的第二水平方向重建二值图像;S9、将二值化后的水平方向图像、第一水平方向重建二值图像和校正后的第二水平方向重建二值图像按生成顺序依次映射到三维空间中,得到数字岩心的三维模型,完成数字岩心三维结构重建。
岩石随机孔隙结构的三维重构模型与细观渗流分析
Ab s t r a c t :T a k i n g p o r o u s r o c k me d i u m a s r a n d o m mi c r o s c o p i c s t r u c t u r e wi t h r a n g e o f mi l l i me t e r s , r o c k mo d e l wi t h 3 - d i me n s i o n a l r a n d o m p o r e s wa s r e c o n s t r u c t e d , a n d t h e i n l f u e n c e o f p o r e s t r u c t u r e t o p o r o u s r o c k s e e p a g e wa s s t u d i e d o n t h e l e v e l o f me s o me c h ni a c s . B y i n t r o d u c i n g mi c r o ub t u l e s e e p a g e mo d e l , s t a t i s t i c s p i r n c i p l e a n d F LAC s o t f wa r e we r e us e d t o d e v e l o p t h e r e c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y o f p o r o u s r o c k me d i u m wi t h r a n d o m p o r e s t r u c t u r e p r o d u c e d nd a n u me i r c a l s i mu l a t i o n me t h o d o f me s o s e e p a g e . Th e r e s u l t s s h o w ha t t t h e t i me f r o m u n s t e a d y lo f w t o s t e a d y l f o w i s
数字岩心三维可视化技术研究发展与应用
数字岩心三维可视化技术研究发展与应用摘要:近年来,随着石油生产对数字仿真技术需求的不断增长,数字核三维可视化技术不断拓展,为推动数字核模型的模拟和再现提供了重要的技术支持[1]。
众所周知,岩石的微观结构和孔隙分布决定了油水的分布,岩石中的油气也将是影响油气产量的主要原因。
传统的岩心分析主要基于二维图像分析或使用:构建虚拟数字的数值重建方法。
X射线立体成像法是确定数字核的最精确方法。
该方法利用显微成像设备以纳米级分辨率扫描,直接确定其数字模型,使模型重建简单,精度显著提高,研究了二维岩心图像的三维重建与可视化,建立了用于分析的数字可视化系统,计算机图形学和数字成像技术使本文对数字中心可视化系统进行了深入的研究。
通过文献阅读和研究,了解了国内外数字核心和数字核心三维重建的研究现状[2]。
在了解数字中央可视化系统功能要求的基础上,确定数字核心可视化系统的总体设计框架。
根据总体设计框架,对各个模块进行了检查和开发,并对岩心图像分割、岩心图像分割和三维重建进行了研究基于在几何平面三维模型和三维几何实体模型重建方面,并对三维可视化技术在核数字化领域的应用进行了研究,以期为数字智能油田的建设做出贡献。
关键词:数字岩心;岩心分析;数字化油田三维模型随着石油工业数字化和智能化技术的发展,岩心数字化技术已广泛应用于储油评价和油田开发产能分析[3]。
岩心数字核心的基本支撑之一在3D可视化技术中起着重要作用,中心三维模型设计,模型仿真,骨架可视化分析和流动模拟。
掌握一套标准的三维数字可视化技术和流程具有重要的科学意义,因此,基于三维可视化技术在数字核心中的发展和应用,从微观模型的角度分析了数字核心可视化的研究,对油田的勘探开发起着重要作用。
1.研究背景地下水、石油、天然气等液体资源储存在山体的多孔基底中,因此山体的微观结构及其固体和孔隙分布成为控制地下水、石油、天然气等液体资源渗漏的主要因素。
岩石其特征取决于孔隙的微观结构,为此,要想显著提高原油采收率,不仅要坚持岩石的宏观分析水平,而且要深入山区的多孔介质,在微观结构的基础上进行研究开发岩石。
采用多点地质统计法重建三维数字岩心
采用多点地质统计法重建三维数字岩心刘学锋;刁庆雷;孙宝佃;李国利;曾文冲【摘要】以岩石三方向二维切面图像为基础,利用3个方向加权平均计算总条件概率分布,采用多点地质统计法重建三维数字岩心.为定量评价重建结果的准确性,分别计算了重建三维数字岩心的自相关函数、局部孔隙度分布函数、平均渗流概率函数,与X射线CT扫描得到的三维数字岩心的结果比较.重建的三维数字岩心与真实岩心具有相似的均质性、孔隙尺寸;与基于单方向二维切面图像重建结果相比,该方法重建三维数字岩心的孔隙连通性与真实岩心更加接近,为基于岩石二维图像重建三维数字岩心提供了一种新思路.【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2015(039)006【总页数】6页(P698-703)【关键词】岩石物理方法;三维数字岩心;多点地质统计法;局部孔隙度分布函数;平均渗流概率函数【作者】刘学锋;刁庆雷;孙宝佃;李国利;曾文冲【作者单位】中国石油大学理学院,山东青岛266580;中国石油大学理学院,山东青岛266580;中国石油集团测井有限公司油气评价中心,陕西西安710077;中国石油集团测井有限公司油气评价中心,陕西西安710077;中国石化胜利油田,山东东营257001【正文语种】中文【中图分类】P631.840 引言岩石物理数值模拟已经成为岩石物理研究的重要手段之一[1-2]。
与岩石物理实验相比,数值模拟有助于在微观尺度上定量研究各种因素对岩石物理属性的影响[3],为改进现有岩石物理模型或建立新的模型提供理论依据。
三维数字岩心在孔隙尺度上刻画了岩石的微观结构,是岩心的三维数字化图像,已经成为岩石物理数值模拟的基础。
构建三维数字岩心的常用方法可分为2大类:三维物理成像[4-5]和基于二维图像的重建算法[6]。
重建算法又分为过程法[7]和随机法[8-9]。
过程法结合岩石的颗粒粒径分布,通过对沉积类岩石形成过程的模拟建立数字岩心。
在成岩作用的模拟中,考虑了石英胶结质的生长和黏土物质的填充作用,因此过程法只适用于成岩过程简单的岩石。
多点统计方法重构数字岩心模型
多点统计方法重构数字岩心模型
李牧东
【期刊名称】《中国电子商务》
【年(卷),期】2011(000)006
【摘要】重构多孔介质的数字岩心引起了许多领域的极大兴趣,包括地球科学、工程学、生物学和医学.为了研究微观尺度的渗流机理必须开展孔隙空间研究,建立与孔隙空间对应的数字岩心模型.二维岩心薄片图像能提供关于空间各点位置的统计相关性从而可以用来生成三维的孔隙空间模型.传统的基于两点统计法重构的数字岩心常常忽略孔隙介质的长连通孔隙.本文将地质统计学中的多点统计法引入到岩心建模中来,用CT扫描二维切片重构了三维多孔介质的数字岩心模型.介绍了多点统计方法的原理,3D数字岩心建模的方法以及3D数字岩心建模的实例;认为岩石物理的研究应该向数字岩心方向发展.
【总页数】2页(P326-327)
【作者】李牧东
【作者单位】西南石油大学,四川成都,610500
【正文语种】中文
【中图分类】C81
【相关文献】
1.基于多点地质统计学的数字岩心建模 [J], 吴玉其;林承焰;任丽华;闫伟超;王杨;陈仕臻;由春梅;张丽
2.采用多点地质统计法重构页岩的数字岩心 [J], 庞伟
3.多点地质统计学在数字岩心重构中的算法研究 [J], 严俊;田园诗
4.基于二维图像和多点统计方法的多孔介质三维重构研究 [J], 张挺;卢德唐;李道伦
5.基于马尔可夫链-蒙特卡洛法的碳酸盐岩三维数字岩心模型重构 [J], 聂昕;胡俊强;万宇;张超谟;张占松
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数字岩心--孔隙结构三维模型重构技术
概念:即制作立方体(3mm×3mm×3mm)岩样,对该岩样进行密集的CT切片,在每个CT切片上进行孔隙喉道图像识别,通过有序定位将密集的各个CT切片上的孔隙喉道构建岩样的孔隙网络三维数字系统,建立数字岩心孔隙结构三维模型。
利用数字岩心孔隙结构三维模型不但可以开展孔隙结构的多参数定量计算和任意切片、任意角度的三维彩色显示,还可进行微米级各种孔喉、厘米级岩心、米级网格的流体流动及渗流机理模拟,因此它是孔隙结构研究领域的重大进展。
优势:①快速准确②成本低③对样本质量要求低,反复使用④非常规油气藏⑤可以有效地解决非均质岩心整体评价⑥中国复杂地层结构,起步较晚,缩短国际差距,捷径,直接运用最高端技术,符合集团数字化智能化战略。
⑦世界应用趋势。
应用:①可以全面深入分析油藏岩石的内部结构,比如说孔隙的大小和连通。
②可以迅速准确地计算出岩芯的渗透率以及多相流特性。
把半年或一年的工作缩短至几个小时。
③还可以迅速准确地计算出岩芯的其它物理性质,例如,电阻率,导磁性,核磁共振,声波以及地震波性等等。
④提高采油率:通过全面深入地分析孔隙介质的流体性质计算和多相流模拟,取得最佳交替驱替方案,达到最高采收率目的。
⑤可以直接对非常规油气藏储油层的渗透率以及多相流特性进行准确地计算。
⑥运用多级孔隙结构系统跨尺度粗化整合新技术对非均质岩心整体作出有效的评价。