[发明专利]基于超声成像的油基泥浆井裂缝定量参数智能计算方法

摘要

本发明公开一种基于超声成像的油基泥浆井裂缝定量参数智能计算方法，其在分析超声成像裂缝响应特征的基础上，通过滤波处理突显裂缝响应，提高信噪比，然后通过图像智能识别算法自动拾取裂缝轨迹并计算裂缝长度、密度和倾角，接着沿裂缝轨迹法向方向自动探索并统计计算裂缝宽度，再根据裂缝长度、宽度、密度参数计算裂缝面孔率；同时，利用人工或计算机自动处理岩心滚扫照片获取岩心裂缝参数，并利用岩心裂缝参数对超声成像计算的裂缝参数进行刻度校正，以提高超声成像裂缝参数计算的精度。本发明用于水基和油基泥浆井的裂缝参数定量评价并指导储层评价，提高复杂非常规储层测井评价的准确性和可靠性，进而为制定合理高效的开发方案提供依据。

主权项

1.一种基于超声成像的油基泥浆井裂缝定量参数智能计算方法，其特征在于：包括以下步骤：1)数据解编、加载与图像着色利用超声波探头对井壁发射超声波脉冲并接收回波信号，得到由不同深度不同方位对应的回波幅度值或回波时间值组成的二维数据体，即为声成像测井数据；2)预处理在声成像图图像处理之前，对声成像测井数据进行加速度校正、方位校正和回波时间偏心校正的预处理：a.方位校正是根据仪器方位曲线数据将各深度点的成像样点方位调整到统一的大地方位坐标系中，具体调整公式为：其中，N为一周的扫描样点总数，s0[i]为一周扫描的第i个成像样点值，AZ为仪器方位角，％为求余运算，为向下取整运算，s1[i]为方位校正后的第i个成像样点值；b.偏心校正处理步骤如下：①对每一深度处回波时间数据进行统计，计算最大值MAX和最小值MIN；②计算直方图：将统计的最小值到最大值区间段[MIN,MAX]细分为N等分，每一区间范围为：[MIN+(i‑1)*(MAX‑MIN)/N,MIN+i*(MAX‑MIN)/N]；其中，N为时间成像图一周内的样点数，i为区间编号；然后再对全井段所有数据进行分区统计，得到每一区间的频数；③修正直方图极值将直方图的两端各去掉2.5％的点后，得到直方图新的两端极值，最小值为MIN1，最大值MAX1；④以仪器的1号极板方位作为Y轴；将位于[MIN1,MAX1]范围内的所有回波时间样点值TT投影到X和Y轴上，则有：TTX[i]＝TT[i]*sin(α[i])TTY[i]＝TT[i]*cos(α[i])α[i]＝i/m*360其中，i为处理深度点上位于[MIN1,MAX1]范围内的回波时间样点序号，m为处理深度点上位于[MIN1,MAX1]范围内的回波时间样点总数；则X和Y轴上的时间投影之和为：偏心距：偏心方位：α＝arctan(XX/YY)；⑤偏心距偏心方位滤波a.在由各深度偏心距和偏心方位构成的数据序列中选取N个点作为窗长对目标井段所有深度点的偏心距和偏心方位进行滤波处理，其中，N为奇数，选3、5、7、9……；处理方法为：计算出窗长内偏心距、偏心方位平均值和方差，则平均值为本点的偏心距和偏心方位；当偏心距的方差大于2.5时，则本点的偏心距为空值；当偏心方位的方差大于4.5时，则本点的偏心方位为空值；b.对于偏心距、偏心方位为空值的点，以本点为中心上下各取4个有效点计算其平均值，用计算的平均值取代本空值点；⑥偏心校正处理根据仪器偏心时仪器轴中心点与井筒截面的相对位置几何关系，由仪器偏心时记录的回波时间计算出仪器居中时的理论回波时间，实现仪器偏心引起的测量误差校正；具体校正公式为：其中，N为测量一周的扫描点数，i为参考方位回波时间样值在本深度点所有方位回波时间样值序列中的序号，j为实际测量方位回波时间样值在本深度点所有方位回波时间样值序列中的序号，TT[j]为实际测量方位回波时间样值，α为实际测量方位与参考方位的夹角，TT1[j]为仪器居中时实际测量方位的理论回波时间样值，h为TT1[j]在参考方位的投影值，d为TT[j]在参考方位的投影值与h之差；3)滤波及裂缝自动拾取a.提高声成像图的对比度；b.提取裂缝响应图像；利用拉普拉斯算子提取裂缝的二值图像；c.提高裂缝响应轨迹的连续性先采用自适应滤波进行去噪处理，再利用形态学处理方法补充裂缝响应轨迹间断；具体步骤如下：(1)自适应滤波处理：①将图像分成大小相等的子块；②估计各子块的噪声方差大小；③依据噪声方差确定滤波窗口，进行滤波；(2)裂缝响应轨迹间断弥补处理利用下述公式对B作关于原点的映射，再将其连续的在A上移动来进行膨胀运算进而实现裂缝响应轨迹间断弥补处理；膨胀的运算符为A用B来膨胀写作其定义式为其中，A为待处理的二值图像，B为卷积模板，x代表像素点，为B的反射；d.裂缝自动拾取采用Hough变换自动拾取裂缝响应轨迹；具体实现步骤为：①计算正弦曲线的频率：ω＝1/2πr，其中r为井眼半径；②通过正弦曲线的对称性确定基线位置y₀；③采用二维Hough变换提取该位置所对应的正弦曲线的幅度A和初相位参④根据上述参数及正弦曲线函数即在成像图上标示出轨迹；其中，井壁成像的平面展开图上裂缝响应轨迹为一条正弦曲线，其方程表示为：4)裂缝定量参数计算拾取裂缝响应轨迹后，进一步定量计算裂缝的产状参数、裂缝密度、裂缝长度、裂缝宽度和裂缝面孔率，其中，采用沿裂缝轨迹法线方向自动搜索的方式来统计计算裂缝的宽度，具体实现方式如下：①在裂缝轨迹上等间距选择N1个点；②以选择的点为起点沿裂缝轨迹法向方向搜索局部像素极小点MIN和极大点MAX1和MAX2；③计算裂缝边界像素值，计算公式为：其中，c1权重系数，取值范围为(0,1)，一般取0.4～0.8，由实验或经验确定；④根据裂缝边界像素值EP1和EP2，沿裂缝轨迹法向方向上自动搜索裂缝边界像素点，并计算两个裂缝边界像素点之间的距离，即得裂缝轨迹上所选点处的裂缝宽度；⑤将计算的裂缝轨迹上全部所选点处的裂缝宽度值从小到大排序，去掉排序后裂缝宽度值序列两端各10％的宽度值，计算剩余80％的裂缝宽度值的平均值，并作为该条裂缝的宽度；⑥由上述计算的单条裂缝宽度结合裂缝平均宽度定义即计算出裂缝平均宽度值，计算公式为：其中，FVA_i为第i条裂缝的宽度；5)岩心裂缝参数提取采用上述声成像裂缝参数评价方法对岩心滚扫照片进行自动处理提取得到岩心裂缝参数；或者，利用图像处理软件对岩心滚扫照片进行人工处理；其中，利用Image J图像处理软件提取得到岩心裂缝参数，步骤如下：①将岩心滚扫彩色照片转换为灰度图像；②测量全直径岩心柱直径进而计算出岩心柱的周长，故利用岩心柱的实际周长和其滚扫照片中的周长之间的关系来刻度滚扫照片的像素尺度；③测量裂缝长度和裂缝宽度；④裂缝平均宽度和裂缝面孔率的计算；统计窗长内岩心照片上所有裂缝的宽度值，并计算平均值即得裂缝平均宽度，具体计算公式为：其中，W_i为第i条裂缝的宽度，N_w为统计窗长内裂缝的条数；根据上述计算的岩心裂缝的长度和宽度结合裂缝面孔率的定义，计算出统计窗长内的裂缝面孔率，具体计算公式为：其中，L_i为第i条裂缝的长度，L_w为统计窗口长度，R_core为岩心柱的半径；6)超声成像裂缝参数刻度校正利用岩心裂缝参数对声成像裂缝参数进行刻度，步骤如下：(1)通过上述岩心观察与描述方法获取岩心裂缝参数，并利用岩心地面自然伽马值把岩心深度归位到常规GR曲线统一的深度尺度上；(2)利用上述声成像测井资料处理方法处理成像原始数据得到成像图中的裂缝面孔率等参数，之后将处理得到的裂缝面孔率等曲线样值也归位到常规GR曲线统一的深度尺度上；(3)对照岩心照片裂缝参数和声成像处理得到的成像裂缝参数，分析两者存在的关系，得到两者之间的刻度系数，即得到岩心校正刻度系数(从而达到用岩心照片裂缝面孔率刻度成像面孔率的目的)；(4)利用岩心校正刻度系数对超声成像资料处理得到的裂缝参数进行刻度校正即得到更符合实际的裂缝定量参数；具体校正公式为：其中，COEH为裂缝宽度校正系数，COEA为裂缝面孔率校正系数，FVAH为刻度校正后的裂缝宽度，FVAH_UXPL为声成像处理得到的裂缝宽度；FVPA为刻度校正后的裂缝面孔率，FVPA_UXPL为声成像处理得到的裂缝面孔率。