沥青含量与分布的确定方法、孔隙结构确定方法和装置与流程

1.本发明涉及油气地质勘探技术领域，特别涉及沥青含量与分布的确定方法、孔隙结构确定方法和装置。


背景技术：

2.沥青作为油气赋存、运移的直接反应，其在储层岩石中的分布与含量，对油气地质领域中的油气成藏分析、储层质量分析等至关重要。
3.传统研究过程中，储层岩石中沥青含量的获取主要通过测量有机溶剂清洗前后柱塞样品孔隙度，沥青含量＝清洗前孔隙度-清洗后孔隙度。这种方法有两个缺点：(1)数据误差大，岩石中的沥青在地层高温高压作用下，分布于其各储集空间，例如粒间孔、晶间孔和裂缝等，而有机溶剂清洗的过程中，不论是压力还是温度都与实际环境条件相去甚远(如抽提法)，从而导致清洗不干净，沥青残余较多，无法确定真实的沥青含量；(2)耗时费力，污染大，有机溶剂清洗储层岩石的过程时间较长，有的长达数日；而且有机溶剂，如氯仿，毒性大，对实验工作人员和环境均会造成较大影响。
4.同时，上述方法无法确定沥青在岩石内部的分布情况，目前对沥青分布状态的观察，主要通过岩石薄片观察的方法，这样仅限于二维，无法得到沥青的真实展布。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的沥青含量与分布的确定方法、孔隙结构确定方法和装置，确定的沥青含量比较接近真实含量，且能够展示沥青在三维空间内的分布情况。
6.第一方面，本发明实施例提供一种沥青含量与分布的确定方法，包括：
7.获取岩石柱塞样品的多张ct扫描图像的灰度图和切割所述岩石柱塞样品得到的至少一片切片的光学图像，所述岩石柱塞样品填充有沥青；
8.获取根据切片的光学图像和对应的灰度图确定的沥青的灰度范围阈值；
9.根据所述灰度范围阈值将灰度图二值化，根据二值化结果得到灰度图对应的沥青分布图；
10.根据沥青分布图建立所述岩石柱塞样品的三维沥青分布图，所述三维沥青分布图用于确定所述岩石柱塞样品内部的沥青含量和分布。
11.第二方面，本发明实施例提供一种孔隙结构确定方法，包括：
12.获取岩石柱塞样品的多张ct扫描图像的灰度图和切割所述岩石柱塞样品得到的至少一片铸体薄片的光学图像；
13.获取根据铸体薄片的光学图像和对应的灰度图确定的孔隙的灰度范围阈值；
14.根据所述灰度范围阈值将灰度图二值化，根据二值化结果得到灰度图对应的孔隙分布图；
15.根据孔隙分布图建立所述岩石柱塞样品的三维孔隙分布图，所述三维孔隙分布图
用于确定所述岩石柱塞样品的孔隙结构。
16.第三方面，本发明实施例提供一种沥青含量与分布的确定装置，包括：
17.第一获取模块，用于获取岩石柱塞样品的多张ct扫描图像的灰度图和切割所述岩石柱塞样品得到的至少一片切片的光学图像，所述岩石柱塞样品填充有沥青；
18.第二获取模块，用于获取根据切片的光学图像和对应的灰度图确定的沥青的灰度范围阈值；
19.沥青确定模块，用于根据所述第二获取模块获取的灰度范围阈值将所述第一获取模块获取的灰度图二值化，根据二值化结果得到灰度图对应的沥青分布图；
20.三维模型建立模块，用于根据所述沥青确定模块得到的沥青分布图建立所述岩石柱塞样品的三维沥青分布图，所述三维沥青分布图用于确定所述岩石柱塞样品内部的沥青含量和分布。
21.第四方面，本发明实施例提供一种孔隙结构确定装置，包括：
22.第一获取模块，用于获取岩石柱塞样品的多张ct扫描图像的灰度图和切割所述岩石柱塞样品得到的至少一片铸体薄片的光学图像；
23.第二获取模块，用于获取根据铸体薄片的光学图像和对应的灰度图确定的孔隙的灰度范围阈值；
24.孔隙确定模块，用于根据所述第二获取模块获取的灰度范围阈值将所述第一获取模块获取的灰度图二值化，根据二值化结果得到灰度图对应的孔隙分布图；
25.三维模型建立模块，用于根据所述孔隙确定模块得到的孔隙分布图建立所述岩石柱塞样品的三维孔隙分布图，所述三维孔隙分布图用于确定所述岩石柱塞样品的孔隙结构。
26.第五方面，本发明实施例提供一种具备沥青识别功能的计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其中，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述沥青含量与分布的确定方法，或实现上述孔隙结构确定方法。
27.本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
28.(1)本发明实施例提供的沥青含量与分布的确定方法，获取岩石柱塞样品的多张ct扫描图像的灰度图和切割岩石柱塞样品得到的至少一片切片的光学图像；获取根据切片的光学图像和对应的灰度图确定的沥青的灰度范围阈值，从而得到沥青的确定标准；根据灰度范围阈值将灰度图二值化，根据二值化结果得到灰度图对应的沥青分布图；根据沥青分布图建立岩石柱塞样品的三维沥青分布图，用于确定岩石柱塞样品内部的沥青含量和分布。基于ct(computerized tomography，计算机层析成像)对不同密度物质穿透能力的不同，以及不同密度物质经ct扫描成像后灰度值的不同，实现了对储层岩石中的沥青组分的精确区分和定量计算；通过切片的光学图像结合对应的灰度图得到沥青的判断标准，使得沥青组分的区分更接近真实情况，最终实现了沥青含量的精确量化。
29.(2)本发明实施例提供的沥青含量与分布的确定方法，根据每张灰度图得到的沥青分布图建立三维沥青分布图，实现了沥青分布的直观三维展示。
30.(3)本发明实施例提供的沥青含量与分布的确定方法，避免了有机溶剂的使用，故无污染，且确定速度快。
31.(4)本发明实施例提供的孔隙结构确定方法，获取岩石柱塞样品的多张ct扫描图
像的灰度图和切割岩石柱塞样品得到的至少一片铸体薄片的光学图像；获取根据铸体薄片的光学图像和对应的灰度图确定的孔隙的灰度范围阈值，从而得到孔隙的确定标准；根据灰度范围阈值将灰度图二值化，根据二值化结果得到灰度图对应的孔隙分布图；根据孔隙分布图建立岩石柱塞样品的三维孔隙分布图，用于确定岩石柱塞样品的孔隙结构。基于ct对不同密度物质穿透能力的不同，以及不同密度物质经ct扫描成像后灰度值的不同，实现了对储层岩石中的孔隙的精确区分和定量计算；通过切片的光学图像结合对应的灰度图得到孔隙的判断标准，使得孔隙的区分更接近真实情况，最终实现了孔隙的精确量化。
32.(5)本发明实施例提供的孔隙结构确定方法，根据每张灰度图得到的孔隙分布图建立三维孔隙分布图，实现了孔隙分布的直观三维展示。
33.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
34.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
35.图1为本发明实施例一中沥青含量与分布的确定方法的流程图；
36.图2为本发明实施例一中切片间隔和切割位置的示意图；
37.图3为本发明实施例二中沥青含量与分布的确定方法的具体实现流程图；
38.图4a为本发明实施例二中铸体薄片示例图；
39.图4b为本发明实施例二中铸体薄片的光学图像的局部放大图；
40.图5a为与图4a对应的岩石柱塞样品的扫描图像；
41.图5b为图5a的局部放大图；
42.图6a为本发明实施例二中ct灰度图像局部放大示例图；
43.图6b为沥青灰度值阈值设置及显示颜色设置示例图；
44.图6c为按沥青灰度值阈值显示出的沥青示例图；
45.图6d为二值化后的沥青分布图；
46.图7为本发明实施例三中孔隙结构确定方法的流程图；
47.图8为本发明实施例中沥青含量与分布的确定装置的结构示意图；
48.图9为本发明实施例中孔隙结构确定装置的结构示意图。
具体实施方式
49.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
50.为了解决现有技术中存在的沥青含量确定准确度低且无法展示沥青三维分布的问题，本发明实施例提供了沥青含量与分布的确定方法、孔隙结构确定方法和装置，确定的沥青含量比较接近真实含量，且能够展示沥青在三维空间内的分布情况。
51.实施例一
52.本发明实施例一提供一种沥青含量与分布的确定方法，其流程如图1所示，包括如
下步骤：
53.步骤s11：获取岩石柱塞样品的多张ct扫描图像的灰度图和切割岩石柱塞样品得到的至少一片切片的光学图像。
54.上述岩石柱塞样品填充有沥青。
55.可以是首先选取含沥青的岩石样品，利用钻机钻取直径为2.5cm、厚度为1.5cm～3cm的柱塞样品，将柱塞样品在60℃下烘干；可选的，柱塞样品的尺寸和烘干温度也可以是其他的数据，这里只是一种示例。
56.将烘干的岩石柱塞样品标记顶底(顶底仅是为了标记，标记哪面是顶、哪面是底对本实施例的效果没有任何影响)后放入(顶在上，底在下放入)ct仪器样品台上，调节电流和电压，例如，电流为90～130μa，电压为110～150kv；还可以设置图像的总张数，图像总张数一般为1000～1500张，可选地，也可以不设置图像总张数而是设置扫描分辨率，岩石柱塞样品高度＝扫描分辨率
×
扫描的图片总张数。
57.待样品扫描完毕后，利用ct仪器自带的重构软件，将多张原始ct扫描图像进行三维重构，获取岩石柱塞样品的原始三维ct扫描数据体；可选的，也可以是不进行三维重构，直接获取多张原始ct扫描图像。将原始ct扫描图像进行灰度处理，得到的灰度图可以是8位灰度图。
58.得到岩石柱塞样品的多张ct扫描图像的灰度图后，将岩石柱塞样品进行切割得到至少一片切片，具体可以包括，根据切割机的刀片厚度确定切割间隔；按照切割间隔将岩石柱塞样品进行等距离切割，得到至少一片切片。切割间隔不小于切割机的刀片厚度的3倍。
59.参照图2所示，为岩石柱塞样品的切割间隔(切片间隔)和切割位置的示意图。
60.获取通过光学显微镜拍摄的切片的光学图像。
61.步骤s12：获取根据切片的光学图像和对应的灰度图确定的沥青的灰度范围阈值。
62.在一个实施例中，可以包括，根据切片的深度值和岩石柱塞样品的灰度图总张数，确定与切片的光学图像对应的多张灰度图。具体的，切片的深度值指切片在岩石柱塞样品中对应的深度值，可以是切片的顶、底面在岩石柱塞样品中对应位置的深度值。
63.首先通过利用光学显微镜得到的切片的光学图像来鉴别沥青，光学图像中沥青组分的特征包括：
64.1.沥青作为有机质，透光性差或不透光，无明显干涉色，透射光全黑，光学显微镜下透射光(单偏光)模式下为黑色。
65.2.沥青的边缘不规则，具有塑性。
66.3.反射光下，沥青不反光，表面凹凸不平，且为黑色。
67.根据上述特征确定有无沥青组分后，再根据沥青的形状和位置确定对应灰度图中沥青的分布；读取灰度图中沥青的灰度值，得到沥青的灰度范围阈值。
68.步骤s13：根据灰度范围阈值将灰度图二值化，根据二值化结果得到灰度图对应的沥青分布图。
69.灰度范围阈值可以是沥青对应的最大灰度值和最小灰度值，根据灰度范围阈值将灰度图二值化，将灰度值位于灰度范围阈值内的部分确定为沥青，将灰度值位于灰度范围阈值外的部分确定为非沥青，得到对应的沥青分布图。
70.将灰度图像通过适当的阈值选取而获得仍然可以反映图像整体和局部特征的二
值化图像。在数字图像处理中，二值图像占有非常重要的地位，首先，图像的二值化有利于图像的进一步处理，使图像变得简单，而且数据量减小，能凸显出感兴趣的目标的轮廓。其次，要进行二值图像的处理与分析，首先要把灰度图像二值化，得到二值化图像。
71.步骤s14：根据沥青分布图建立岩石柱塞样品的三维沥青分布图。
72.利用三维重构软件根据沥青分布图建立岩石柱塞样品的三维沥青分布图，用于确定岩石柱塞样品内部的沥青含量和分布。
73.本发明实施例一提供的沥青含量与分布的确定方法，获取岩石柱塞样品的多张ct扫描图像的灰度图和切割岩石柱塞样品得到的至少一片切片的光学图像；获取根据切片的光学图像和对应的灰度图确定的沥青的灰度范围阈值，从而得到沥青的确定标准；根据灰度范围阈值将灰度图二值化，根据二值化结果得到灰度图对应的沥青分布图；根据沥青分布图建立岩石柱塞样品的三维沥青分布图，用于确定岩石柱塞样品内部的沥青含量和分布。基于ct对不同密度物质穿透能力的不同，以及不同密度物质经ct扫描成像后灰度值的不同，实现了对储层岩石中的沥青组分的精确区分和定量计算；通过切片的光学图像结合对应的灰度图得到沥青的判断标准，使得沥青组分的区分更接近真实情况，最终实现了沥青含量的精确量化。
74.根据每张灰度图得到的沥青分布图建立三维沥青分布图，实现了沥青分布的直观三维展示。
75.同时，避免了有机溶剂的使用，故无污染，且确定速度快。
76.切片为铸体薄片时，上述方法还可以用于孔隙结构确定，在一个实施例中，可以包括，获取根据切片的光学图像和对应的灰度图确定的铸体和沥青的总灰度范围阈值；根据总灰度范围阈值将灰度图二值化，根据二值化结果得到灰度图对应的孔隙分布图；根据孔隙分布图建立岩石柱塞样品的三维孔隙分布图，三维孔隙分布图用于确定岩石柱塞样品的孔隙结构。
77.实施例二
78.本发明实施例二提供一种沥青含量与分布的确定方法的具体实现流程，所需设备主要包括：ct仪器、光学显微镜、钻机、切片机、磨片机、抛光仪、三维重构软件和三维定量计算软件等，其流程如图3所示，包括如下步骤：
79.步骤s301：钻取岩石柱塞样品。
80.步骤s302：获取岩石柱塞样品的ct扫描数据体。
81.待样品扫描完毕后，利用ct仪器自带的重构软件，进行三维重构，获取岩石柱塞样品的原始三维ct扫描数据体。将获取的三维ct扫描数据体导入可视化处理软件，如vg studio max、imagej或photoshop等。以imagej软件为例，对导入的原始三维ct扫描数据体进行前处理，转变为8位数据体：imagej-image-type-8bit。
82.步骤s303：磨制铸体薄片。
83.铸体薄片是将有色液态胶在真空加压下注入岩石孔隙空间，待液态胶固化后磨制成的岩石薄片。由于岩石孔隙被有色胶充填，故在显微镜下十分醒目，容易辨认，为研究岩石孔隙大小、分布、孔隙类型、连通情况、组合特征及几何形态、平均孔喉比、平均孔隙半径、喉道、配位数、裂缝长度及宽度和裂隙率等提供了有效途径。
84.本实施例可以是将蓝色液态胶在真空加压下注入岩石柱塞样品的孔隙空间，待液
态胶固化后经切割、抛光磨制得到至少一片铸体薄片。
85.步骤s304：获取通过光学显微镜拍摄得到的铸体薄片的光学图像。
86.以岩石柱塞样品为白云石为例，沥青充填于溶蚀孔洞中，研究对象主要组成端元有三种：基质白云石、沥青和孔隙。图4a和图4b分别为铸体薄片和其光学图像的局部放大图，在光学显微镜下，沥青属于胶体物质，单偏光下透射弱，呈现黑色，与造岩矿物-白云石(基质)的光性差异明显；图4a与图4b中灰白色为基质，深灰色为铸体(彩色图像中显示为蓝色，与沥青的黑色具有明显差异)，黑色为沥青。
87.步骤s305：ct扫描数据体与光学图像结合识别组分的灰度范围阈值。
88.图5a为与图4a对应的岩石柱塞样品的扫描图像，图5b为图5a的局部放大，图5b的位置与图4b对应，可见光学图像可以明显的分辨出基质、沥青和铸体，结合光学图像与对应的ct扫描图像，可以确定出沥青的灰度范围阈值和铸体的灰度范围阈值。其中，基质对应白云岩，铸体对应孔隙。
89.步骤s306：沥青组分二值化。
90.调节沥青对应的灰度值阈值和范围，imagej-image-adjust-threshold，对ct灰度图像中的沥青组分进行二值化处理，如图6a～图6d所示，分别为ct灰度图像、沥青灰度值阈值设置及显示颜色设置(图6b中将沥青设置为红色red)、按沥青灰度值阈值显示出的沥青(图6c由于是灰度显示，无法显示出设置的红色)及二值化后的沥青ct数据体(图6d中黑色的部分为沥青)。
91.步骤s307：沥青含量计算。
92.利用定量计算软件ecore或avzio等对二值化后的数据体进行定量计算和下述步骤s308中的沥青形态的三维空间雕刻。
93.步骤s308：沥青三维空间形态刻画。
94.步骤s309：孔隙空间二值化。
95.步骤s306～步骤s308与步骤s309～步骤s311分别以两套相同的ct扫描数据体为数据基础，二者没有先后顺序，可以先执行步骤s306～步骤s308或先执行步骤s309～步骤s311，也可以二者同事执行。
96.这里的孔隙空间指铸体与沥青的总和，因为沥青充填的部分也是孔隙。
97.步骤s310：孔隙度计算。
98.步骤s311：孔隙三维空间形态刻画。
99.实施例三
100.本发明实施例三提供一种孔隙结构确定方法，其流程如图7所示，包括如下步骤：
101.步骤s71：获取岩石柱塞样品的多张ct扫描图像的灰度图和切割岩石柱塞样品得到的至少一片铸体薄片的光学图像。
102.步骤s72：获取根据铸体薄片的光学图像和对应的灰度图确定的孔隙的灰度范围阈值。
103.步骤s73：根据灰度范围阈值将灰度图二值化，根据二值化结果得到灰度图对应的孔隙分布图。
104.步骤s74：根据孔隙分布图建立所述岩石柱塞样品的三维孔隙分布图。
105.三维孔隙分布图用于确定岩石柱塞样品的孔隙结构。
106.上述实施例三中的各步骤，与实施例一和二中的相应步骤的执行类似，故此处不再赘述，岩石柱塞样品可以是填充有沥青，也可以不含沥青。当岩石柱塞样品填充有沥青时，这里的孔隙指铸体和沥青的总和。
107.本发明实施例三提供的孔隙结构确定方法，获取岩石柱塞样品的多张ct扫描图像的灰度图和切割岩石柱塞样品得到的至少一片铸体薄片的光学图像；获取根据铸体薄片的光学图像和对应的灰度图确定的孔隙的灰度范围阈值，从而得到孔隙的确定标准；根据灰度范围阈值将灰度图二值化，根据二值化结果得到灰度图对应的孔隙分布图；根据孔隙分布图建立岩石柱塞样品的三维孔隙分布图，用于确定岩石柱塞样品的孔隙结构。基于ct对不同密度物质穿透能力的不同，以及不同密度物质经ct扫描成像后灰度值的不同，实现了对储层岩石中的孔隙的精确区分和定量计算；通过切片的光学图像结合对应的灰度图得到孔隙的判断标准，使得孔隙的区分更接近真实情况，最终实现了孔隙的精确量化。
108.根据每张灰度图得到的孔隙分布图建立三维孔隙分布图，实现了孔隙分布的直观三维展示。
109.基于本发明的发明构思，本发明实施例还提供一种沥青含量与分布的确定装置，该装置的结构如图8所示，包括：
110.第一获取模块81，用于获取岩石柱塞样品的多张ct扫描图像的灰度图和切割所述岩石柱塞样品得到的至少一片切片的光学图像，所述岩石柱塞样品填充有沥青；
111.第二获取模块82，用于获取根据切片的光学图像和对应的灰度图确定的沥青的灰度范围阈值；
112.沥青确定模块83，用于根据第二获取模块82获取的灰度范围阈值将第一获取模块81获取的灰度图二值化，根据二值化结果得到灰度图对应的沥青分布图；
113.三维模型建立模块84，用于根据沥青确定模块83得到的沥青分布图建立所述岩石柱塞样品的三维沥青分布图，所述三维沥青分布图用于确定所述岩石柱塞样品内部的沥青含量和分布。
114.基于本发明的发明构思，本发明实施例还提供一种孔隙结构确定装置，该装置的结构如图9所示，包括：
115.第一获取模块91，用于获取岩石柱塞样品的多张ct扫描图像的灰度图和切割所述岩石柱塞样品得到的至少一片铸体薄片的光学图像；
116.第二获取模块92，用于获取根据铸体薄片的光学图像和对应的灰度图确定的孔隙的灰度范围阈值；
117.孔隙确定模块93，用于根据第二获取模块92获取的灰度范围阈值将第一获取模块91获取的灰度图二值化，根据二值化结果得到灰度图对应的孔隙分布图；
118.三维模型建立模块94，用于根据孔隙确定模块93得到的孔隙分布图建立所述岩石柱塞样品的三维孔隙分布图，所述三维孔隙分布图用于确定所述岩石柱塞样品的孔隙结构。
119.关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
120.基于本发明的发明构思，本发明实施例还提供一种具备沥青识别功能的计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其中，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述沥青含
量与分布的确定方法，或实现上述孔隙结构确定方法。
121.应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
122.在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
123.上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。