[发明专利]一种页岩结构的定量表征方法

权利要求书

1.一种页岩结构的定量表征方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、提出页岩的结构包括纹层的清晰度、连续性、密度或厚度，以及碎屑颗粒的含量、排列方式、粒度分布特征；

步骤二、针对页岩纹层特点，通过统计图片中成对像素点的灰度值出现次数，利用灰度共生矩阵对页岩纹层进行系统化分析，建立页岩纹层结构与灰度共生矩阵转化的数学模型；

步骤三、将页岩纹层结构中的纹层清晰度、连续性、厚度或密度与灰度共生矩阵中的能量或对比度、逆差距或相关、熵或方差直接对应，根据灰度共生矩阵的特征参数，定量描述页岩纹层的清晰度、连续性、密度或厚度；

步骤四、通过对图像进行光栅扫描，识别颗粒边界，得到颗粒的面积或含量、粒径分布、排列方式，进而求取颗粒分布的混沌度特征，并统计颗粒粒径参数来确定颗粒的均匀程度；

步骤五、在步骤三和步骤四的基础上，得到针对纹层清晰度、连续性、密度或厚度的数学表达，以及颗粒含量、排列方式、粒度分布的数学表达。

2.根据权利要求1所述的一种页岩结构的定量表征方法，其特征在于，在步骤二中，页岩纹层的灰度共生矩阵是通过统计图片中成对像素点的灰度值出现次数来反映纹层特征，在图片上建立XY平面坐标系，可得任意一像素点a(x，y)，其灰度值i，沿θ方向上，与其距离为d的像素点b(x+Δx，y+Δy)灰度值为j，统计a,b两点成对出现的频数作为矩阵第(i，j)阵元的值，其成对出现的频率为p(i，j，d，θ)，数学表达式为：

p(i，j，d，θ)＝{[(x，y)，(x+Δx，y+Δy)]|f(x，y)＝i，f(x+Δx，y+Δy)＝j；x＝0，1，2，……，M-1；y＝0，1，2，……，N-1}

i，j＝0，1，2，……，L-1；L为图像灰度级；M，N分别为图像的行和列；θ取0°，45°，90°，135°四个方向。

3.根据权利要求1所述的一种页岩结构的定量表征方法，其特征在于，在步骤三中，根据灰度共生矩阵中的各特征值，衡量页岩纹层清晰度、连续性、厚度或密度结构上的差异。

4.根据权利要求1所述的一种页岩结构的定量表征方法，其特征在于，在步骤三中，灰度共生矩阵的特征值包括能量、对比度、熵、方差、相关及逆差距。

5.根据权利要求1所述的一种页岩结构的定量表征方法，其特征在于，在步骤四中，所述颗粒的相关物理量包括颗粒面积、粒径和排列方式；在求取不同颗粒分布特征的混沌度时，类比灰度共生矩阵的方法。

6.根据权利要求1所述的一种页岩结构的定量表征方法，其特征在于，在步骤四中，利用光栅扫描识别颗粒轮廓，再利用圈定的轮廓划分图像的前景和背景，架构颗粒级别的灰度共生矩阵，计算每个轮廓的面积，进而求得颗粒直径。

7.根据权利要求1所述的一种页岩结构的定量表征方法，其特征在于，在步骤五中，将页岩纹层参数和颗粒参数用自定义的公式各自统一起来，如下：

纹层结构参数M＝A₁α+B₁β+C₁γ

颗粒结构参数N＝A₂Gsp+B₂S+C₂SK₁+D₂K

逆差距、相关设为α，用于表征纹层连续；能量、对比度设为β，用于表征纹层厚度；熵、方差设为γ，用于表征纹层厚度或密度；对于颗粒，以混沌度Gsp表征颗粒的排列特征；以面积S表征颗粒含量；以偏度SK₁和峰度K来表征颗粒分布特征；

通过对已量化的图片对比，调整系数，完善页岩结构的定量表征公式，使之具有通用性。