[发明专利]基于图像融合的多尺度多组分数字岩心构建方法及系统

说明书

本发明公开了基于图像融合的多尺度多组分数字岩心构建方法及系统，属于岩石物理学及石油测井的领域，该方法包括：S1：制备岩心薄片：对薄片进行成像和矿物成分分析，得到成像中矿物类型、微孔隙发育程度及矿物密度排序；S2：提取MAPS成像中的二维孔隙，确定岩心孔隙孔径尺寸分布特征，进而确定合适的扫描区域，并钻取子样品进行X‑ray CT扫描；S3：对X‑ray CT扫描的样品进行重建以获取三维灰度图，多阈值分割后得到多组分三维数字岩心；S4：将MAPS提取的孔隙添加到多组分数字岩心中，获得多尺度多组分数字岩心。本发明能够有效解决扫描样品尺寸与扫描分辨率矛盾的问题，拓展数字岩石物理技术在非常规储层评价的应用。

技术领域

本发明属于岩石物理学及石油测井的领域，具体涉及一种基于多分辨率扫描实验图像，采用图像融合技术完成多尺度多组分数字岩心的构建方法及系统。

背景技术

对于纳米孔隙发育的非常规储层，如页岩油气等储层，岩心孔隙尺寸分布跨度大，从毫米级到纳米级，单一分辨率扫描图像建立的数字岩心模型无法完整描述岩心孔隙结构特征。以X射线计算机断层扫描(X-ray CT)为例，单一扫描技术难以解决扫描分辨率与扫描样品视场之间的矛盾。当扫描样品尺寸相对较大，视场相对较广时，X-ray CT扫描分辨率则较低，样品中微观特征信息可能丧失，如微观孔隙特征。然而样品较小时，则分辨率较高，样品微观特征更为详细清楚，但视域太小不具有代表性。因此数字岩心建模要兼顾图像分辨率与岩心尺寸的平衡，综合多分辨率扫描图像信息构建数字岩心，这对储层特征的准确描述具有很大意义。

目前，数字岩心构建方法主要有两种方法：数值重构法与物理实验扫描法。数值重构法通常以岩心薄片二维图像为基础，处理后统计孔隙和矿物颗粒等信息，通过随机模拟法或沉积岩的过程模拟法来重建三维数字岩心的方法，这些方法可以很好的重现真实岩石的几何性质和传导性质。如今，随着高精度扫描仪器设备的快速发展，物理实验法成为构建数字岩心的主流手段，如：Xray-CT扫描法，序列成像法，聚焦扫描法，扫描电镜等，应用最为广泛的为Xray-CT扫描法和扫描电镜法。Xray-CT扫描法由于可以无损伤的检测岩心矿物组成及孔隙结构，因此广泛应用于数字岩心构建；扫描电镜能够衍生聚焦离子束显微镜(FIB-SEM)、二维大范围拼接成像(MAPS)等多种方法，可以对样品孔隙结构及矿物成分和分布特征进行高精度分析，因此应用十分广泛。

在数值重构方法中，高斯场法和模拟退火法对计算机性能的要求很高，且不适用于具有孔喉结构长距离连通性的多孔介质建模。多点统计法缺点是该方法过分依赖如铸体薄片或CT扫描切片，显然二维薄片不可能包含所有的孔隙结构模式，所以建模时应选择具有代表性的薄片面，此外数据样板或者条件数据的选取也有一定的随机性，会对所建模型有较大的影响。过程法中基于薄片统计的颗粒直径不能完全代表真实岩心的所有颗粒直径，且也没有考虑其他成岩作用。总的来说，数值重构法不太适用于描述复杂成岩过程的岩石。

在物理实验法中，X-ray CT受到扫描分辨和扫描样品尺寸矛盾的限制。对非均质较强且孔喉尺度较小的岩石来说并不适用，且该方法是根据矿物灰度值来分割矿物组分的，但分割时矿物之间可能会有灰度值的重合，造成分割的不准确，虽能和QEMSCAN技术相结合进行解决，但其价格相当昂贵。扫描电镜可对岩石特征在高分辨率尺度上进行表征，尤其是三维FIB-SEM可进行三维成像，但扫描样品尺寸极小，不具代表性；二维大尺度MAPS成像只能在单个截面进行分析，与实际岩石三维特征也有一定的差距。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供基于图像融合的多尺度多组分数字岩心构建方法及系统，能够有效解决扫描样品尺寸与扫描分辨率矛盾的问题，拓展数字岩石物理技术在非常规储层评价的应用。

为了实现上述目的，本发明提供的基于图像融合的多尺度多组分数字岩心构建方法，包括以下步骤：

S1：制备岩心薄片：对薄片进行成像和矿物成分分析，得到成像中矿物类型、微孔隙发育程度及矿物密度排序；