岩心扫描图像分析及其应用研究_刘宁

第26卷第5期2004年10月 石　油　实　验　地　质PETR OLEUM GE OLOG Y &EXPERIMENT Vol.26,No.5Oct.,2004

文章编号:1001-6112(2004)05-0500-05

岩心扫描图像分析及其应用研究

刘　宁1,2,陈攀峰2,郑胜利2,徐春华3

(1.中国科学院广州地球化学研究所,广东广州　510640;2.中国石化胜利油田有限公司

地质科学研究院,山东东营　257015;3.中国石化胜利油田有限公司勘探项目管理部,山东东营　257000)

摘要:岩心扫描图像分析是近年来随着信息技术的飞速发展而逐渐兴起的一项岩心观察分析新技术。该文从岩心扫描、图像处理、地质分析3方面对该技术进行了系统介绍,阐述了岩心图像处理和相关沉积构造参数计算方法,并结合实例对岩心图像进行孔缝目标提取及相关参数的自动计算。以车古201井为例,通过岩心观察与岩心扫描图像分析并结合实验室岩矿鉴定和常规物性分析,对该井下古生界奥陶系碳酸盐岩储集层的储集空间发育特征及含油性进行了综合分析研究。关键词:裂缝;溶蚀孔洞;储集层;图像扫描;图像分析;岩心中图分类号:TE135 文献标识码:A

岩心是油气田勘探开发研究工作中最重要的基础地质资料之一。岩心的观察描述在确定岩性、推断沉积环境以及生储盖组合综合研究中,具有不可替代的作用[1]。以往工作中,由于受多种因素影响,在岩心的保存、观察、取样分析及资料的综合研究利用等方面,存在较多问题,不利于研究工作的深入开展。近年来,伴随计算机信息技术的飞速发展,岩心扫描图像分析作为一项岩心观察分析的新技术,逐渐得到推广应用并逐步完善。通过利用微机和岩心数字扫描仪对岩心进行图像扫描观察分析,并结合钻井、测井、地质分析化验等多方面地质资料开展综合研究,极大地提高了岩心观察描述的效率和岩心资料的利用率,对于单井基础资料的补充完善以及相应综合研究工作的开展都具有重要意义。

1　技术简介

1.1　概况

岩心扫描图像分析技术主要是利用彩色数字化岩心扫描仪对岩心进行图像扫描和采集,进而开展图像处理和相应观察分析研究工作。目前,国内外岩心数字化扫描仪主要有3种产品,分别为德国DM T 公司、四川大学图像信息研究所和江汉石油学院3家所生产。其主要原理基本相同,但在仪器硬

件设施和配套软件研发应用方面各有不同侧重。德国DM T 公司的core scan 岩心扫描仪光学硬件设施相对较好,四川大学图像信息所生产的ciss 岩心扫描仪系统侧重于岩心图像分析处理软件的开发,江汉石油学院的yxcj 岩心扫描仪则主要着眼于与油田地质研究工作相结合的推广应用。现以德国DM T 公司生产的core scan 扫描仪为例进行简要介绍。1.2　岩心图像扫描岩心图像扫描是岩心图像扫描分析技术的基础。它是利用彩色岩心扫描仪对岩心表面图像信息进行采集、传输和存储的技术。所形成的岩心图像,分辨率为一般5000像素/m ,频谱范围400～700nm (可见光频谱范围380～780nm )。岩心图像文件以BMP 格式保存。

根据岩心保存状况和地质分析研究的需要,岩心图像扫描有两种工作模式:圆周展开式扫描和平面式扫描。1.2.1　圆周展开式扫描该模式是圆柱状岩心在扫描仪机械装置驱动下绕中心轴线缓慢转动、同时扫描头连续采集岩心表面图像信息的扫描工作方式。扫描形成的岩心图像是360°岩心圆周表面图像,可完整地记录岩心表面所有的图像信息(图1a )。

收稿日期:2004-04-29;修订日期:2004-07-23.

基金项目:中国石化集团公司“九五”科技重点攻关项目(P99044)

作者简介:刘　宁(1969—),男(汉族),山东东营人,高级工程师、博士生,主要从事沉积与储层综合研究工作.

图1　岩心图象扫描示意图

a.圆周展开式;

b.平面式

Fig.1　Sketch map of core image scanning

圆周展开式扫描技术要求:岩心直径范围≤150 mm,一次扫描长度≤1000mm。该模式适用于对形状规则、成形较好的岩心扫描。

1.2.2　平面式扫描

该模式是扫描头沿岩心轴向移动并同时采集岩心图像信息的扫描工作方式。扫描形成的岩心图像是岩心剖面图像(图1b)。

平面式扫描技术要求:岩心直径≤300mm,一次扫描长度≤950mm。该模式主要适用于对较为破碎、形状不规则、胶结疏松和剖切后的岩心扫描。

2　岩心图像处理及相关地质参数分析计算

2.1　岩心图像处理

岩心图像处理是把单幅的岩心图像按照岩心出筒自然顺序、根据深度从顶到底进行拼接,形成岩心各筒次的纵向柱状岩心图像,并按照深度标记分段,把岩心精细描述分别粘贴到对应位置,制成图文并茂的岩心图件。

2.1.1　岩心图像拼接

岩心图像拼接可实现岩心图像以取心筒次为单位、根据岩心深度拼接为纵向岩心柱状图像,并沿深度标尺展现岩心宏观整体状况。岩心图像最大拼接长度可达12m。单幅岩心图像通过拼接,可使研究人员对不同层段岩心的宏观岩性、沉积构造、孔缝发育情况等有更清楚的认识。

2.1.2　岩心图件制作

岩心图像扫描、拼接过程中,地质技术人员可结合现场录井岩心描述、岩心综合录井图和相关岩心分析化验等资料,对扫描过的岩心进行精细描述,制成图文并茂的岩心图件。这为科研人员充分利用岩心资料提供了便利。

2.2　岩心图像地质分析

岩心图像地质分析是基于岩心图像资料,定量分析图像所反映的沉积构造和裂缝孔洞等地质现象的技术方法。

沉积构造和裂缝是岩心观察描述的重要内容。通过沉积构造和裂缝的识别、统计和研究,可以判断碎屑岩的沉积水动力条件和沉积环境,研究裂缝性油藏的古地应力方向、强度和储集层物性等。

在对沉积构造和裂缝进行定性分析的基础上,利用岩心圆周展开图像,对于某些沉积构造和裂缝进行产状分析(图2),可以获得其深度、倾向、倾角等地质参数。

沉积构造、裂缝产状分析的数学模型公式为:

y=y0+a0sin(x+x0)

从图2中可以看出,D点为岩心圆周面沉积构造和裂缝轨迹线的最低点,E点为其最高点。截面D EF过岩心圆柱体的中轴线,D F=d,EF=2a0。

通过人机交互操作,在岩心圆周展开图上,沿沉积构造和裂缝的图像轨迹任意选取3个点A(x a, y a),B(x b,y b)和C(x c,y c)。把3个点的坐标代入数学模型公式,建立三元一次方程组,可求解出y0, a0和x0:

h=y0

α=-(π/2)-x

β=arctg(EF/D F)=arctg(2a

/d)

式中:h———沉积构造和裂缝的平均深度,m;

α———沉积构造和裂缝的视倾向,(°);

β———沉积构造和裂缝的倾角,(°);

d———岩心直径,m。

2.3　岩心裂缝孔洞参数计算

裂缝性油藏储集层研究的核心在于裂缝的发育状况,研究岩心裂缝可直接进行观察、

描述和测

图2　岩心沉积构造产状分析数学模型示意图

a.岩心立体透视图;

b.岩心圆周展开图

Fig.2　Sketch map of mathematical occurrence models for the sedimentary structures of a core sample

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　第5期 刘　宁等:岩心扫描图像分析及其应用研究