一种数字岩心建模方法与流程

1.本发明涉及数字岩心技术领域，特别涉及一种数字岩心建模方法。


背景技术：

2.现代化生产中，通过对地下岩层结构、成份等方面检测来获取石油、天然气等能源信息，对岩层内部结构常用检测方法为数字岩心技术，数字岩心技术在油藏工程以及地学领域得到广泛应用和推广，其中包括数字岩心建模及流动模拟技术等。目前国内外对于数字岩心建模方法多采用x射线扫描方法，即通过x射线扫描岩心样品，利用图像处理算法将二维图像构建为三维数字岩心图像。
3.三维数字岩心建模方法由物理法、数学法和ct扫描法，物理法成像结果准确，但是费用较高。数学方法虽然建立的数字岩心孔隙连通性较好，但是只适用于成岩过程简单岩石的数字岩心的重建，不适用于成岩过程复杂的岩石数字岩心重建。因此目前，ct扫描法是常用数字岩心建模方法，但是怎样确定ct扫描时x射线分辨率，以及怎样提高数字岩心构建精度，是本领域人员急需解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种数字岩心建模方法，其通过核磁共振检测，确认x射线分辨率起始值，提高圆柱形岩心样品ct扫描使的便捷性，并且扫描时x射线分辨率大于该起始值，保证ct扫描层析成像孔隙精度，进而提高了数字岩心构建精度。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括以下步骤：
6.s1、从岩心上截取圆柱形岩心样品；
7.s2、将所述圆柱形岩心样品放置在核磁共振检测设备上，通过核磁共振获取所述圆柱形岩心样品的t2图谱，计算t2图谱中t2曲线积分面积数值，通过高压压汞获取压汞孔喉半径分布与对应的t2图谱对比，根据岩心样品预设的定量关系将该计算结果转换得到孔喉半径分布频率；
[0008][0009]
其中，t2为核磁横向弛豫时间，ms；ρ
t
为弛豫强度，fs为孔隙形状因子，rc为孔隙半径；n为幂指数；
[0010]
再根据该孔喉半径分布频率获取孔喉分布函数，对比饱和状态下t2谱换算的孔喉分布得到岩心样品的孔隙半径；
[0011][0012]
其中，k为与孔喉比、形状因子相关的系数，r为喉道半径；
[0013]
根据t2截止值范围确认x射线分辨率起始值为，当0《t2《10毫秒时，x射线分辨率为r±
0.01μm；当10《t2《100毫秒时，x射线分辨率为r
±
0.1μm；当t2＞100毫秒时，x射线分辨率为r
±
1μm；
[0014]
s3、将所述圆柱形岩心样品由核磁共振检测设备取下，然后放在ct设备的载物台上，对圆柱形岩心样品三轴加压；
[0015]
s4、开启ct设备，通过x射线源对载物台上经过三轴加压的圆柱形岩心样品进行旋转扫描，施加的x射线分辨率大于步骤s2确定的x射线分辨率起始值，通过该ct设备对圆柱形岩心样品进行层析成像，计算机记录灰度信息，最终形成初始二维扫描灰度图像；
[0016]
s5、使用分水岭法对所述初始二维扫描灰度图像进行二值化分割，以分离图像中的孔隙空间和岩石骨架，获取二值灰度图像，确定孔隙和骨架边界，确定孔隙及网络骨架三维结构，形成三维数字岩心图像。
[0017]
优选的是，步骤s1中所述圆柱形岩心样品的直径为4～26mm，高度为10～30mm。
[0018]
优选的是，步骤s3中，所述三轴加压中，围压≥30mpa，轴压≥30mpa。
[0019]
优选的是，在所述ct设备的载物台上设有夹持器，在所述夹持器内设有加温系统，在所述圆柱形岩心样品进行层析成像时，开启所述加温系统对所述圆柱形岩心样品进行加温，使所述圆柱形岩心样品的温度与其取样处的地层温度一致。
[0020]
优选的是，还包括：对步骤s4中获得的初始二维扫描灰度图像通过中值滤波法进行去躁处理。
[0021]
优选的是，步骤s4中，施加的x射线分辨率＝分辨率起始值 1μm。
[0022]
优选的是，步骤s5中，三维数字岩心图像采用“最大球”算法获取规则化的孔隙和孔喉模型来表征岩心样品的孔隙结构。
[0023]
本发明的有益效果是：通过核磁共振检测，确认x射线分辨率起始值，提高圆柱形岩心样品ct扫描使的便捷性，并且扫描时x射线分辨率大于该起始值，保证ct扫描层析成像孔隙精度，进而提高了数字岩心构建精度。
附图说明
[0024]
图1是发明一种数字岩心建模方法的流程图。
[0025]
图2为本实施例所述岩心样品二维灰度图像。
[0026]
图3为本实施例所述岩心样品分割孔隙后的二值化图像。
[0027]
图4为本实施例所述岩心样品构建的三维模型。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图对发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0029]
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或其它元件或其组合的存在或添加。
[0030]
如图1-4所示，本发明的一种实现形式，为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0031]
实施例1
[0032]
s1、从岩心上截取圆柱形岩心样品；所述圆柱形岩心样品的直径为25mm，高度为
20mm。
[0033]
s2、将所述圆柱形岩心样品放置在核磁共振检测设备上，通过核磁共振获取所述圆柱形岩心样品的t2图谱，计算t2图谱中t2曲线积分面积数值，通过高压压汞获取压汞孔喉半径分布与对应的t2图谱对比，根据岩心样品预设的定量关系将该计算结果转换得到孔喉半径分布频率；
[0034][0035]
其中，t2为核磁横向弛豫时间，ms；ρ
t
为弛豫强度，fs为孔隙形状因子，rc为孔隙半径；n为幂指数；
[0036]
再根据该孔喉半径分布频率获取孔喉分布函数，对比饱和状态下t2谱换算的孔喉分布得到岩心样品的孔隙半径；
[0037][0038]
其中，k为与孔喉比、形状因子相关的系数，r为喉道半径；
[0039]
根据t2截止值范围确认x射线分辨率起始值为，当0《t2《10毫秒时，x射线分辨率为r
±
0.01μm；当10《t2《100毫秒时，x射线分辨率为r
±
0.1μm；当t2＞100毫秒时，x射线分辨率为r
±
1μm。
[0040]
s3、将所述圆柱形岩心样品由核磁共振检测设备取下，然后放在ct设备的载物台上，对圆柱形岩心样品三轴加压；所述三轴加压中，围压＝50mpa，轴压＝50mpa。
[0041]
s4、开启ct设备，通过x射线源对载物台上经过三轴加压的圆柱形岩心样品进行旋转扫描，施加的x射线分辨率＝分辨率起始值
±
1μm。通过该ct设备对圆柱形岩心样品进行层析成像，计算机记录灰度信息，最终形成初始二维扫描灰度图像，如图2；在所述ct设备的载物台上设有夹持器，在所述夹持器内设有加温系统，在所述圆柱形岩心样品进行层析成像时，开启所述加温系统对所述圆柱形岩心样品进行加温，使所述圆柱形岩心样品的温度与其取样处的地层温度一致。对步骤s4中获得的初始二维扫描灰度图像通过中值滤波法进行去躁处理。
[0042]
s5、使用分水岭法对所述初始二维扫描灰度图像进行二值化分割，以分离图像中的孔隙空间和岩石骨架，获取二值灰度图像如图3，确定孔隙和骨架边界，确定孔隙及网络骨架三维结构，形成三维数字岩心图像如图4。三维数字岩心图像采用“最大球”算法获取规则化的孔隙和孔喉模型来表征岩心样品的孔隙结构。
[0043]
实施例2
[0044]
s1、从岩心上截取圆柱形岩心样品；所述圆柱形岩心样品的直径为4mm，高度为10mm。
[0045]
s2、将所述圆柱形岩心样品放置在核磁共振检测设备上，通过核磁共振获取所述圆柱形岩心样品的t2图谱，计算t2图谱中t2曲线积分面积数值，通过高压压汞获取压汞孔喉半径分布与对应的t2图谱对比，根据岩心样品预设的定量关系将该计算结果转换得到孔喉半径分布频率；
[0046][0047]
其中，t2为核磁横向弛豫时间，ms；ρ
t
为弛豫强度，fs为孔隙形状因子，rc为孔隙半径；n为幂指数；
[0048]
再根据该孔喉半径分布频率获取孔喉分布函数，对比饱和状态下t2谱换算的孔喉分布得到岩心样品的孔隙半径；
[0049][0050]
其中，k为与孔喉比、形状因子相关的系数，r为喉道半径；
[0051]
根据t2截止值范围确认x射线分辨率起始值为，当0《t2《10毫秒时，x射线分辨率为r
±
0.01μm；当10《t2《100毫秒时，x射线分辨率为r
±
0.1μm；当t2＞100毫秒时，x射线分辨率为r
±
1μm。
[0052]
s3、将所述圆柱形岩心样品由核磁共振检测设备取下，然后放在ct设备的载物台上，对圆柱形岩心样品三轴加压；所述三轴加压中，围压＝30mpa，轴压＝30mpa。
[0053]
s4、开启ct设备，通过x射线源对载物台上经过三轴加压的圆柱形岩心样品进行旋转扫描，施加的x射线分辨率＝分辨率起始值
±
0.1μm。通过该ct设备对圆柱形岩心样品进行层析成像，计算机记录灰度信息，最终形成初始二维扫描灰度图像；在所述ct设备的载物台上设有夹持器，在所述夹持器内设有加温系统，在所述圆柱形岩心样品进行层析成像时，开启所述加温系统对所述圆柱形岩心样品进行加温，使所述圆柱形岩心样品的温度与其取样处的地层温度一致。作为进一步优选，对步骤s4中获得的初始二维扫描灰度图像通过中值滤波法进行去躁处理。
[0054]
s5、使用分水岭法对所述初始二维扫描灰度图像进行二值化分割，以分离图像中的孔隙空间和岩石骨架，获取二值灰度图像，确定孔隙和骨架边界，确定孔隙及网络骨架三维结构，形成三维数字岩心图像。三维数字岩心图像采用“最大球”算法获取规则化的孔隙和孔喉模型来表征岩心样品的孔隙结构。
[0055]
实施例3
[0056]
s1、从岩心上截取圆柱形岩心样品；所述圆柱形岩心样品的直径为26mm，高度为30mm。
[0057]
s2、将所述圆柱形岩心样品放置在核磁共振检测设备上，通过核磁共振获取所述圆柱形岩心样品的t2图谱，计算t2图谱中t2曲线积分面积数值，通过高压压汞获取压汞孔喉半径分布与对应的t2图谱对比，根据岩心样品预设的定量关系将该计算结果转换得到孔喉半径分布频率；
[0058][0059]
其中，t2为核磁横向弛豫时间，ms；ρ
t
为弛豫强度，fs为孔隙形状因子，rc为孔隙半径；n为幂指数；
[0060]
再根据该孔喉半径分布频率获取孔喉分布函数，对比饱和状态下t2谱换算的孔喉分布得到岩心样品的孔隙半径；
[0061][0062]
其中，k为与孔喉比、形状因子相关的系数，r为喉道半径；
[0063]
根据t2截止值范围确认x射线分辨率起始值为，当0《t2《10毫秒时，x射线分辨率为r
±
0.01μm；当10《t2《100毫秒时，x射线分辨率为r
±
0.1μm；当t2＞100毫秒时，x射线分辨率为r
±
1μm。
[0064]
s3、将所述圆柱形岩心样品由核磁共振检测设备取下，然后放在ct设备的载物台上，对圆柱形岩心样品三轴加压；所述三轴加压中，围压＝100mpa，轴压＝100mpa。
[0065]
s4、开启ct设备，通过x射线源对载物台上经过三轴加压的圆柱形岩心样品进行旋转扫描，施加的x射线分辨率＝分辨率起始值
±
1μm。通过该ct设备对圆柱形岩心样品进行层析成像，计算机记录灰度信息，最终形成初始二维扫描灰度图像；在所述ct设备的载物台上设有夹持器，在所述夹持器内设有加温系统，在所述圆柱形岩心样品进行层析成像时，开启所述加温系统对所述圆柱形岩心样品进行加温，使所述圆柱形岩心样品的温度与其取样处的地层温度一致。对步骤s4中获得的初始二维扫描灰度图像通过中值滤波法进行去躁处理。
[0066]
s5、使用分水岭法对所述初始二维扫描灰度图像进行二值化分割，以分离图像中的孔隙空间和岩石骨架，获取二值灰度图像，确定孔隙和骨架边界，确定孔隙及网络骨架三维结构，形成三维数字岩心图像。三维数字岩心图像采用“最大球”算法获取规则化的孔隙和孔喉模型来表征岩心样品的孔隙结构。
[0067]
综上所述本发明一种数字岩心建模方法，通过核磁共振检测，确认x射线分辨率起始值，提高圆柱形岩心样品ct扫描使的便捷性，并且扫描时x射线分辨率大于该起始值，保证ct扫描层析成像孔隙精度，进而提高了数字岩心构建精度。设有加温系统、围压及轴压，模拟岩心所处地层环境，真实反映地下岩心内部结构状况，检测人员获取精准结构信息，以作出精准判断。在建模前对样品的初始二维扫描灰度图像进行二值化分割，保证图像中具有相同标签的像素具有某种共同视觉特性，使得检测人员对数字岩心图像信息能够一目了然进行辨别。
[0068]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。