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应用地球物理  2020, Vol. 17 Issue (4): 501-512    DOI: 10.1007/s11770-020-0846-2
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图像分割对生物灰岩数字岩心模型准确性的研究
王海涛1,2,3, 王丽4,5, 赖富强1,2,3, 张晋言6
1. 重庆科技学院石油与天然气工程学院,重庆 401331;
2. 页岩气勘探开发国家地方联合工程研究中心,重庆401120;
3. 重庆科技学院复杂油气勘探开发重点实验室,401331;
4. 中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第一采油厂,陕西西安 716000;
5. 中石油集团测井有限公司测井应用研究院,陕西西安 710000;
6. 中石化胜利石油工程有限公司测井公司,山东东营 257096
Investigation of image segmentation effect on the accuracy of reconstructed digital core models of coquina carbonate*
Wang Hai-Tao 1,2,3, Wang Li 4,5, Lai Fu-Qiang♦1,2,3, and Zhang Jin-Yan 6
1. School of Petroleum Engineering, Chongqing University of Science & Technology, Chongqing 401331, China.
2. National and Local Joint Engineering Research Center of Shale Gas Exploration and Development, Chongqing 401120, China.
3. Key Laboratory of Complex Oil and Gas Field Exploration and Development, Chongqing University of Science &Technology, Chongqing 401331, China.
4. The First Oil Production Plant of Changqing Oilfi eld, PetroChina Company Limited, Shanxi Yan’An 716000, China.
5. Logging Application Research Institute, CNPC Logging, Shanxi Xi’ An 710000, China.
6. Well Logging Company, Shengli Oilfi eld Service Corporation, Sinopec, Shandong Dongying 257096, China.
 全文: PDF (1289 KB)   HTML ( KB)   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 在数字岩石物理中,X 射线CT 图像构建数字岩心模型可定量表征岩石三维空间结构与模拟岩石物理属性。在X 射线CT 扫描图像准确反映岩心微观信息时,图像分割中灰度分割阈值决定着数字岩心以及后续模拟岩石物理属性的准确性,因此,图像分割中确定灰度分割阈值准确性的参考参数及其判定准则对于数字岩石物理至关重要。为此,选取X 射线CT 图像构建生物灰岩数字岩心模型研究图像分割中灰度分割阈值对于岩心模型孔隙度,孔隙导通与连通特性以及电性属性的影响。分别采用Minkowski 函数,区域标识法和有限元法计算岩心模型的孔隙度与孔隙连通性,孔隙导通特性和电阻率。研究表明孔隙度,孔隙导通性,孔隙连通性以及电性孔隙度指数均随图像分割灰度阈值变化,其中,孔隙度对灰度阈值最敏感,因此将孔隙度作为确定图像分割中正确灰度阈值的参考参数。灰度分割阈值的变化造成了岩心中微观孔隙结构的变化,从而造成孔隙空间电流密度分布的差异和孔隙度指数的变化,表明孔隙空间分布的差异造成生物灰岩电性的各向异性和非均质性。当X 射线CT 图像岩心模型图像分割后的孔隙度接近实验测量孔隙度时,模拟孔隙度指数与实验室测量结果向吻合,表明孔隙度确定合理的图像分割中的灰度分割阈值,其判定准则是图像分割后数字岩心孔隙度与岩石实验孔隙度相近。
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关键词多孔介质   X 射线CT 扫描   图像分割   数字岩心   岩石电性模拟     
Abstract: Digital core models reconstructed using X-ray tomography (X-CT) enable the quantitative characterization of the pore structure in three dimensions (3D) and the numerical simulation of petrophysics. When the X-CT images accurately reflect the micro structures of core samples, the greyscale threshold in the image segmentation determines the accuracy of digital cores and the simulated petrophysical properties. Therefore, it is vital to investigate the comparison parameter for determining the key greyscale threshold and the criterion to describe the accuracy of the segmentation. Representative coquina digital core models from X-CT are used in this work to study the impact of grayscale threshold on the porosity, pore percolation, connectivity and electrical resistivity of the pore scale model and these simulations are calculated by Minkowski functions, component labeling and fi nite element method, respectively, to quantify the pore structure and simulate electrical resistivity. Results showed that the simulated physical properties of the digital cores, varied with the gradual increase of the greyscale threshold. Among the four parameters related to the threshold, the porosity was most sensitive and chose as the comparison parameter to judge the accuracy of the greyscale threshold. The variations of the threshold change the micro pore structures, and then the electrical resistivity. When the porosity of the digital core model is close to the experimental porosity, the simulated porosity exponent matches the experimental porosity exponents well. The good agreement proved that the porosity is the critical comparison parameter to describe the accuracy of image segmentation. The criterion is that the porosity of the digital core after segmentation should be close to the experimental porosity.
Key wordsPorous media   X-CT, image segmentation   digital core   electrical resistivity simulation   
收稿日期: 2019-08-24;
基金资助:

本研究由国家科技重大专项(编号:2016ZX05006-002) 中国博士后科学基金(编号:2018M632716)页岩气勘探开发国家地方联合研究中心开放课题基金(编号:YiqKTKFGJDFLHGCYJZX444-201901)和重庆市科学技术委员会基础研究与前沿探索项目(编号:cstc2018jcyjax0503)联合资助。

通讯作者: 赖富强(Email:laifq1982@163.com;604987028@qq.com)      E-mail: laifq1982@163.com; 604987028@qq.com
作者简介: 王海涛,讲师,2015 年毕业于英国Heriot-watt 大学石油工程专业获得博士学位。先就职于重庆科技学院石油与天然气工程学院,主要研究方向包括测井解释与数据处理,数字岩心与数字井筒建模,岩石物理数值模拟。
引用本文:   
. 图像分割对生物灰岩数字岩心模型准确性的研究[J]. 应用地球物理, 2020, 17(4): 501-512.
. Investigation of image segmentation effect on the accuracy of reconstructed digital core models of coquina carbonate*[J]. APPLIED GEOPHYSICS, 2020, 17(4): 501-512.
 
没有本文参考文献
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