[发明专利]一种基于二维图像和多点统计学的数字岩心重建方法

说明书

本发明涉及一种基于二维图像和多点统计学的数字岩心重建方法，本发明在物理实验方法获取岩样的二维训练图像，在得到的二维岩心图像的基础上结合多点统计学方法，获取二维岩心图像上的高阶统计信息，从而构建能够反映岩心真实内部孔隙结构特征的三维数字岩心。克服了传统数值重建算法中只应用两点统计函数的缺点。

技术领域

本发明涉及一种基于二维图像和多点统计学的数字岩心重建方法，属于油气田开发工程中的数值模拟技术和数字岩心领域。

背景技术

多孔介质广泛存在于自然界和人类实验活动的许多领域。油气田开发中的储层属于一种典型的多孔介质。岩石多孔介质作为流体储集和流动的基本介质，其流动机理和输运性质源于其内部微观的孔隙结构，如孔喉大小、形状、内部粗糙程度、相互连通情况、孔喉特征及其构成方式等。准确、定量地表征岩石多孔介质微观孔隙结构对于研究岩石多孔介质中微细观渗流机理和输运性质有着重要的理论意义。

岩心常规实验方法借助实验手段来观测岩石表观性质的变化，来间接地反映岩石孔隙结构及其对物理、力学等宏观性质的影响。这种表观上的观测不能定量地解析岩石内部孔隙的连通性，也无法对决定岩石的表观性质的内部机制进行研究。随着岩石物理三维成像测试技术和计算机技术的发展，基于数字岩心的岩石物理数值模拟技术已经发展成为岩石物理研究的一种重要手段。数字岩心准确度决定了岩石物理数值模拟结果的可靠性和适用性，仅当数字岩心准确反映真实岩心微观特征时，岩石物理模拟结果才具有使用价值。

数字岩心建模方法可分为两类：物理实验方法和数值重建方法。物理实验方法借助高倍光学显微镜、扫描电镜、CT成像仪等高精度仪器获取岩心三维图像，之后对图像进行滤波去燥、分割等操作，即可得到数字岩心。物理实验方法得到的数字岩心忠实于岩心的微观孔隙结构，但具有测试时间长、费用高的缺点。相比三维孔隙图像，多孔介质的二维薄片图像较易获取并且可以得到较高的分辨率。此外，扫描分辨率和样品尺寸相互制约，若提高分辨率，样品尺寸必减少，代表性差，如果要想获得更大尺度和范围内的孔隙结构，必须通过结合其他建模方法对其特征的三维重构才能实现。

用以建立数字岩心的数值重构法通常以岩心切片二维图像为基础，借助各种不同的统计方法或模拟岩石的形成过程来建立数字岩心。迄今已发展了多种重构方法，比较典型的有高斯模拟法、模拟退火法、过程模拟法、马尔科夫连蒙特卡洛法和多点统计学方法，但上述方法重建的数字岩心具有一定的缺陷。例如，高斯模拟法重建时仅有孔隙度和两点相关函数作为约束条件，可能无法反映孔隙空间的结构特征；模拟退火法在重建时以两点函数为基础造成孔隙连通性差、孔隙几何异常、建模时间长；过程模拟法无法模拟复杂孔隙的成岩过程；马尔科夫连蒙特卡洛法无法反映孔隙的长连通性；多点统计学方法在重建各向异性的岩石结构时难以在线岩石结构不同方向上的差异性。出现上述这些缺陷的根本原因是岩石的内部过于复杂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于二维图像和多点统计学的数字岩心重建方法。

本发明的目的是在得到的二维岩心图像的基础上结合多点统计学方法，获取二维岩心图像上的高阶统计信息，从而构建能够反映岩心真实内部孔隙结构特征的三维数字岩心。克服了传统数值重建算法中只应用两点统计函数的缺点。

术语解释：

1、表征单元体，REV，能够有效表征岩心宏观物理特性的最小岩心单元体，小于REV尺度获得岩石物理波动明显，而大于REV尺度岩石物性趋于稳定。数字图像的尺寸越大，对计算机存储能力要求越高，因此合理选取表征单元体，使其既能代表岩石的宏观性质，又适用于现有计算机条件。

2、孔隙度，是指岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样体积的比值，称为该岩石的总孔隙度，以百分数表示。