[发明专利]一种基于CT可视化和3D打印的岩样制备方法

说明书

本发明公开了一种基于CT可视化和3D打印的岩样制备方法，包括对岩石样品进行初始状态的CT扫描实验；对初始状态CT扫描得到的二维图像进行降噪、二值化和分割处理；对处理后的图像通过设定算法或软件建立岩石样品3D数模；将岩石样品孔裂隙作为实体结构，并利用分水岭算法将孔裂隙模型单独提取；对初始状态的孔裂隙模型进行平滑处理，并将3D数模输出格式设定为.stl；以及将输出为.stl格式的孔裂隙模型导入到3D打印机中，并选取与岩样性质相近的透明材料进行3D打印，以获得透明的3D数模。本发明的有益效果是，模拟式样制作效率高，模拟试样性质与岩石试样性质接近，且多个模拟试样一致性好。

技术领域

本发明属于储层岩石孔裂隙模拟技术，具体是一种基于CT可视化和3D打印的岩样制备方法。

背景技术

储层岩石孔裂隙三维可视化是研究储层岩石孔裂隙结构的一个重要方法。储层岩石的三维可视化是指借助高倍光学显微镜、扫描电镜或CT等高精度仪器获取岩石的二维图像，通过对二维图像的处理进行三维重建，从而实现可视化的目标。用以实现储层岩石三维可视化的实验方法主要有序列成像法、聚焦扫描法和CT扫描法。在岩样力学实验中需要根据岩石试样制作多个模拟试样，以通过多次实验收集实验数据，从而获得更加准确的实验结果。现有模拟试样的制作方法通常是通过石英砂和粘结剂进行粘结压实后获得，其中，试样内的裂缝通常采用云母替代。由于制作手段限制，所获得的试样性质不仅与岩石试样存在较大差异，而且多个试样的一致性也不理想。为此，需要对现有岩石试样的模拟试样制作方法进行改进，以获得一致性好，并与岩石试样性质接近的模拟试样。

发明内容

本发明的目的就是针对技术中岩石模拟试样制作效率低，试样性质一致性差和与原始岩石试样差异较大的不足，提供一种基于CT可视化和3D打印的岩样制备方法。该方法在对岩石试样进行CT扫描后，再对图像进行处理后进行3D建模、裂缝模型单独提取和平滑处理后输入3D打印机，并选取接近岩石性质的材料通过3D打印获得模拟试样。其制作效率高，模拟试样性质与岩石试样性质接近，且多个模拟试样一致性好。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案。

一种基于CT可视化和3D打印的岩样制备方法，包括以下步骤：

第一步，岩石样品扫描：对岩石样品进行初始状态的CT扫描实验；

第二步，扫描图像处理：对初始状态CT扫描得到的二维图像进行降噪、二值化和分割处理；

第三步，建立3D模型：对处理后的图像通过设定算法或软件建立岩石样品的3D数模；

第四步，裂隙处理：将岩石样品孔裂隙作为实体结构，并利用分水岭算法将孔裂隙模型单独提取；

第五步，平滑处理并打印3D模型：包括对初始状态的孔裂隙模型进行平滑处理，并将3D数模输出格式设定为.stl；以及将输出为.stl格式的孔裂隙模型导入到3D打印机中，并选取与岩样性质相近的透明材料进行3D打印，以获得透明的3D数模。

采用前述技术方案的本发明，通过CT扫描，再对图像进行处理降噪、二值化和分割等处理，之后，利用模型构建软件进行模拟模型构建，通过将岩石样品孔裂隙作为实体结构，并利用分水岭算法将孔裂隙模型单独提取，裂缝模型单独提取和平滑处理后输入3D打印机，并选取接近岩石性质的材料通过3D打印获得模拟试样的模型实物。其利用成熟的3D打印技术，可有效提高模型制作效率，且模拟试样性质与岩石试样性质接近，多个模拟试样一致性好。