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应用地球物理  2020, Vol. 17 Issue (3): 401-410    DOI: 10.1007/s11770-020-0822-x
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利用全卷积神经网络(FCN)建立三维数字岩心*
李琼♦,1,陈政1,何建军2,郝思宇3,王睿1,杨海涛1,孙华军1,李美琦1
1. 成都理工大学地球物理学院,成都 610059;
2. 成都理工大学信息科学与技术学院(网络安全学院、牛津布鲁克斯学院,成都 610059);
3. 中国移动通信集团四川有限公司成都分公司,成都 610041
Reconstructing the 3D digital core with a fully convolutional neural network*
Li Qiong1, Chen Zheng 1, He Jian-Jun 2, Hao Si-Yu 3, Wang Rui 1, Yang Hao-Tao 1, and Sun Hua-Jun
1. College of Geophysics, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China.
2. College of Information Science & Technology (College of Cybersecurity, Oxford Brookes University), ChengduUniversity of Technology, Chengdu 610059, China.
3. China Mobile Communications Group Sichuan Co., Ltd. Chengdu Branch, Chengdu 610041, China.
 全文: PDF (1293 KB)   HTML ( KB)   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 本文详细论述了利用全卷积神经网络建立三维数字岩心的完整过程,以大量的砂岩CT 图像为输入,成功地训练了全卷积神经网络模型,随后利用该模型以少量Berea 砂岩的CT 图像为基础构建了Berea 砂岩的三维数字岩心。采用闵可夫斯基函数分别计算了Berea 砂岩实际CT 扫描结果和采用FCN 生成的三维数字岩心的孔隙度、孔隙的比表面积、平均曲率和连通性,随后计算了两者之间的相对误差分别为6.26%,1.40%,6.06%,4.91%,同时汉明距离为0.04479。研究结果表明利用FCN 重建的三维数字岩心不仅能重建真实砂岩的物性特征,还能还原真实砂岩内孔隙分布特征,能很好地保留实际岩石的孔隙结构。为刻画岩石内部微观结构提供了一种新途径。
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关键词全卷积神经网络   三维数字岩心   数值模拟   训练集     
Abstract: In this paper, the complete process of constructing 3D digital core by full convolutional neural network is described carefully. A large number of sandstone computed tomography (CT) images are used as training input for a fully convolutional neural network model. This model is used to reconstruct the three-dimensional (3D) digital core of Berea sandstone based on a small number of CT images. The Hamming distance together with the Minkowski functions for porosity, average volume specific surface area, average curvature, and connectivity of both the real core and the digital reconstruction are used to evaluate the accuracy of the proposed method. The results show that the reconstruction achieved relative errors of 6.26%, 1.40%, 6.06%, and 4.91% for the four Minkowski functions and a Hamming distance of 0.04479. This demonstrates that the proposed method can not only reconstruct the physical properties of real sandstone but can also restore the real characteristics of pore distribution in sandstone, is the ability to which is a new way to characterize the internal microstructure of rocks.
Key words:   
收稿日期: 2019-09-12;
基金资助:

本研究由国家自然科学基金(编号:41274129)和川庆钻探工程公司科研课题《苏里格马家沟组复杂碳酸盐储层地震检测技术研究与应用》和2018 年中央支持地方共建学科经费(编号:80000-18Z0140504)、2019 年高校共建与发展--地物(双一流中央,80000-19Z0204)联合资助。

通讯作者: 李琼(Email: liqiong@cdut.cn)     E-mail: liqiong@cdut.cn
作者简介: 李琼,教授,2007 年毕业于成都理工大学地球探测与信息技术专业获得工学博士学位。现就职于成都理工大学地球物理学院,主要研究方向为地震岩石物理与复杂储层地球物理综合预测方法等。
引用本文:   
. 利用全卷积神经网络(FCN)建立三维数字岩心*[J]. 应用地球物理, 2020, 17(3): 401-410.
. Reconstructing the 3D digital core with a fully convolutional neural network*[J]. APPLIED GEOPHYSICS, 2020, 17(3): 401-410.
 
没有本文参考文献
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