基于数字岩芯的碳酸盐岩弹性性质模拟
发布时间：2021-06-25 08:21
寻找孔隙结构与天然储层岩石,尤其是碳酸盐岩,弹性性质之间的准确对应关系一直是油气工业界亟待解决的难点问题。本文从数字岩芯角度入手尝试探究这一问题的解决方案。数字岩芯技术可以通过CT扫描成像来建立真实岩石模型,在这基础上进行弹性模拟将更加准确。而数字岩芯技术在碳酸盐岩应用最为关键的一步是图像处理建立准确可信的数字岩芯模型。本文提出了一套适用于碳酸盐岩的图像处理流程来解决这一难题,并使用实验室测试孔隙度验证了模型的准确性。数字岩芯弹性模拟方面,由于碳酸盐岩非均质性强且孔隙结构复杂,以往无论是岩石物理理论预测还是直接数值模拟都难以与实验室测试数据一一对应上。本文尝试在数字岩芯模拟数据点组成的趋势线与实测数据规律进行对比验证。发现模拟结果与实验室某一围压下超声数据拟合性良好,验证了碳酸盐岩数字岩芯模拟工作的有效性。利用数字岩芯模拟数据,本文借助一个适用于碳酸盐岩的岩石物理模型--孙氏模型反演得到能定量反映孔隙类型对弹性影响的结构柔度因子γ。经过γ可定量地将模拟数据划分为三类,每一类代表着岩石主要含某一特定孔隙类型。在此基础上可得到拟合度更好的弹性参数随孔隙度变化关系。这项技术具有提高叠前地震反...
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MicroXCT-400实物图
第2章X射线CT成像原理-8-图2.2MicroXCT-400仪器内部图Fig.2.2MicroXCT-400instrumentPlansX射线CT扫描成像技术，顾名思义就是以X射线为辐射源来穿透所扫描样品，由于是X射线其在穿透样品时会发生能量衰减，而人们使用接收器来接收这些衰减不一的信号，最后通过一系列层析成像反演手段将这些二维衰减图像重建成三维图像完成样品的扫描成像。图2.1与图2.2展示了X射线CT设备外部结构与内部组成。图2.3Micro-X-CT扫描原理图Fig.2.3Micro-X-CTscanschematics现阶段实验室常用的是X射线微米CT扫描仪，其原理图如图2.3所示。由于要构建样品的三维结构，因此样品需要每旋转一个角度完成一次扫描成像，当样品旋转了三百六十度后，即完成扫描过程。Beer定律给出了X射线穿过样品后射线强度I的数学表达式：0dIIe=(2.1)XYX射线源样品接收器Z
第3章图像处理及孔隙结构提取-16-根据Witkin的图像空间代表性理论，Perona和Malik提出了各向异性扩散(AnisotropyDiffusion)滤波，以下简称AD滤波[47-48]。AD能克服线性平滑滤波带来的不理想结果，例如模糊或错位图像上的相边缘，AD已成为图像平滑，边缘检测，图像分割和图像增强中非常有用的工具。只要正确地确定或估计其一些关键参数，AD滤波可以在保留图像中的区域边界和小结构的同时成功地平滑噪声。传导函数，梯度阈值参数和停止参数形成一套参数，这些参数决定了扩散的进行过程和扩散程度。过高估计其中任何一个参数都会导致过度模糊的结果，而过低估计其中任何一个参数则会使图像中的噪声得不到滤除。因此，通过评估目标图像噪声属性和边缘质量，并在迭代过程的每个步骤中以最佳和自动的方式确定所有参数来进行各向异性扩散滤波是至关重要的。本文提出了一种自动选择的停止条件，该停止条件考虑了所保留边缘的品质，而不仅仅满足于只实现图像的平滑。图3.7各向异性扩散滤波算法流程图Fig.3.7Flowchartofanisotropicdiffusionfilteringalgorithm各向异性扩散方程最基本的方程式如下(,,){[(,,)](,,)}IxytdivgIxytIxytt=(3.1)上式t为扩散步长，I(x,y,0)为初始图像，I(x,y,t)步长为t时的图像梯度函数，g(.)是传导函数。传导函数需要满足条件0lim()1xgx→=以便扩散在均质区域内最大化，而lim()0xgx→=以便扩散在边缘处停止。Perona和Malik在提出AD滤波时给出扩散函数：21()exp[]xgxK=(3.2)221()1+()gxxK=(3.3)
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑分形特征的岩心扫描图像合理分割方法[J]. 张磊,姚军,王锋,高莹,杨永飞,魏微,张琦,张建光. 科学技术与工程. 2015(24)
[2]合理分割岩心微观结构图像的新方法[J]. 赵秀才,姚军,房克荣. 中国石油大学学报(自然科学版). 2009(01)
本文编号：3248863
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MicroXCT-400实物图
第2章X射线CT成像原理-8-图2.2MicroXCT-400仪器内部图Fig.2.2MicroXCT-400instrumentPlansX射线CT扫描成像技术，顾名思义就是以X射线为辐射源来穿透所扫描样品，由于是X射线其在穿透样品时会发生能量衰减，而人们使用接收器来接收这些衰减不一的信号，最后通过一系列层析成像反演手段将这些二维衰减图像重建成三维图像完成样品的扫描成像。图2.1与图2.2展示了X射线CT设备外部结构与内部组成。图2.3Micro-X-CT扫描原理图Fig.2.3Micro-X-CTscanschematics现阶段实验室常用的是X射线微米CT扫描仪，其原理图如图2.3所示。由于要构建样品的三维结构，因此样品需要每旋转一个角度完成一次扫描成像，当样品旋转了三百六十度后，即完成扫描过程。Beer定律给出了X射线穿过样品后射线强度I的数学表达式：0dIIe=(2.1)XYX射线源样品接收器Z
第3章图像处理及孔隙结构提取-16-根据Witkin的图像空间代表性理论，Perona和Malik提出了各向异性扩散(AnisotropyDiffusion)滤波，以下简称AD滤波[47-48]。AD能克服线性平滑滤波带来的不理想结果，例如模糊或错位图像上的相边缘，AD已成为图像平滑，边缘检测，图像分割和图像增强中非常有用的工具。只要正确地确定或估计其一些关键参数，AD滤波可以在保留图像中的区域边界和小结构的同时成功地平滑噪声。传导函数，梯度阈值参数和停止参数形成一套参数，这些参数决定了扩散的进行过程和扩散程度。过高估计其中任何一个参数都会导致过度模糊的结果，而过低估计其中任何一个参数则会使图像中的噪声得不到滤除。因此，通过评估目标图像噪声属性和边缘质量，并在迭代过程的每个步骤中以最佳和自动的方式确定所有参数来进行各向异性扩散滤波是至关重要的。本文提出了一种自动选择的停止条件，该停止条件考虑了所保留边缘的品质，而不仅仅满足于只实现图像的平滑。图3.7各向异性扩散滤波算法流程图Fig.3.7Flowchartofanisotropicdiffusionfilteringalgorithm各向异性扩散方程最基本的方程式如下(,,){[(,,)](,,)}IxytdivgIxytIxytt=(3.1)上式t为扩散步长，I(x,y,0)为初始图像，I(x,y,t)步长为t时的图像梯度函数，g(.)是传导函数。传导函数需要满足条件0lim()1xgx→=以便扩散在均质区域内最大化，而lim()0xgx→=以便扩散在边缘处停止。Perona和Malik在提出AD滤波时给出扩散函数：21()exp[]xgxK=(3.2)221()1+()gxxK=(3.3)
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑分形特征的岩心扫描图像合理分割方法[J]. 张磊,姚军,王锋,高莹,杨永飞,魏微,张琦,张建光. 科学技术与工程. 2015(24)
[2]合理分割岩心微观结构图像的新方法[J]. 赵秀才,姚军,房克荣. 中国石油大学学报(自然科学版). 2009(01)
本文编号：3248863
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