[发明专利]基于统计信息的多尺度多相岩心结构模拟退火建模方法

说明书

本发明涉及岩心三维建模及地质建模技术领域，具体涉及基于统计信息的多尺度多相岩心结构模拟退火建模方法，本发明旨在解决多相数字岩心建模的效率，本发明提出了多尺度分层和合成思想来提升建模的效率，在每个尺度进行岩心结构重建时，由于仅有部分像素参与重建，本发明算法能够快速的实现多相数字岩心建模。

技术领域

本发明涉及岩心三维建模及地质建模技术领域，具体涉及基于统计信息的多尺度多相岩心结构模拟退火建模方法。

背景技术

岩心是研究和了解地层信息的重要实物地质资料，测井解释人员可以准确地从岩心样品中获得诸如孔隙度、渗透率等地质参数。取芯成本及地质条件的限制，催生了三维数字岩心重建技术的发展。

数字岩心建模方法可分为两大类：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、扫描电镜或CT成像仪等高精度仪器获取岩心的序列平面图像，之后对平面图像进行三维重建获取数字岩心真实三维结构；数值重建方法借助岩心平面图像等少量资料，通过图像分析提取建模信息，之后采用数学方法建立数字岩心三维结构。

模拟退火算法是建立数字岩心三维结构重要的数值重建方法，其过程一般为：首先提取二维参考图像的分布特征函数(两点概率函数、线性路径函数等)，然后根据参考图像中每相所占的百分比随机产生一个与参考图像每相所占百分比一致的初始结构，并给出重建初始条件(初始温度、温度下降速率等)，计算初始结构的能量，随后随机选取不同相的两点并交换，产生新的状态。计算新状态与旧状态所对应的能量函数差，判断新状态是否被接受，判断接受依据是Metropolis准则。最后判断是否满足结束条件：若不满足，进行下次迭代；若满足结束条件，则完成重建，重建的三维结构是进一步岩心性能分析的基石。

传统的模拟退火方法进行数字岩心重建时存在孤立点多、耗时等缺点，其主要针对两相岩心结构进行重建。研究人员对提升两相数字岩心结构建模效率进行了多方面研究：唐棠提出了反相邻域状态选取算法，该算法中每点的选择概率由该点邻域中反相点的数目决定；Rozman提出了边界点状态交换算法，该算法定义了孔隙相与岩石相的边界点选取准则。各种模拟退火算法的提出为综合利用参考图像信息和精确建模提供了有效的技术途径，模拟退火算法已经成为了数字岩心三维结构建模领域的一个重要分支，并已经在储层建模、地球物理随机反演等多个地学领域取得了较好的应用。模拟退火算法虽然已在两相数字岩心建模领域得到较好的应用，但对多相岩心结构的重建研究很少，且多相岩心结构重建时由于统计信息的增多，在对多相岩心结构进行数字岩心重建时更加耗时。

综上所述，研发基于统计信息的多尺度多相岩心结构模拟退火建模方法，仍是岩心三维建模及地质建模技术领域中急需解决的关键问题。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明旨在解决多相数字岩心建模的效率，本发明提出了多尺度分层和合成思想来提升建模的效率，在每个尺度进行岩心结构重建时，由于仅有部分像素参与重建，本发明算法能够快速的实现多相数字岩心建模。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

基于统计信息的多尺度多相岩心结构模拟退火建模方法，包括以下步骤：

(1)对读入的多相二维图像进行不同尺度的分层(S,S-1,...,0)；

(2)重建从最粗的尺度S开始，根据尺度S图像所包含的相数和每相所占的百分比产生一个随机图像作为初始状态，选取两点概率函数作为能量函数，并设定初始条件；

(3)随机选取不同相的两点并交换，产生新的状态；

(4)计算新状态与旧状态所对应的能量函数差ΔE，判断新状态是否被接受；

(5)判断在该尺度下是否满足结束条件：若不满足，进行下次迭代，若满足结束条件，则判断该尺度是否为0：若为0则整个重建结束，若不为0，则S尺度重建完成，尺度S重建图像合成尺度S-1图像，并对合成尺度S-1图像进行形态学腐蚀操作。