空間球外聯(lián)的巖心骨架提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種石油儲(chǔ)層巖心骨架的提取方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油儲(chǔ)層介質(zhì)的許多宏觀性質(zhì)（例如：滲透率、毛管壓力等）都取決于巖石的微觀 結(jié)構(gòu)和組成巖石的固體及固體孔隙結(jié)構(gòu)。在數(shù)字巖心方面，孔隙網(wǎng)絡(luò)模型的應(yīng)用十分廣泛， 可以用來(lái)進(jìn)行模型參數(shù)化分析，如巖心的孔隙形態(tài)和空間分布分析以及微觀滲流理論的研 究等，而巖心骨架則是建立孔隙網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)，有助于構(gòu)建巖心空隙模型，進(jìn)一步分析巖 心的孔隙形態(tài)和空間分布，完善巖石的滲流規(guī)律研究，從而有效地提高采油率。
[0003]目前，已經(jīng)能夠基于布爾方法和模擬實(shí)驗(yàn)的方法獲取砂體骨架模型，但該類不適 用于復(fù)雜巖心結(jié)構(gòu)。比較常用的巖心骨架提取算法有四類：（l)V〇r〇n〇i圖法，該算法基于 幾何拓?fù)浞治觯?jì)算簡(jiǎn)單的幾何多面體骨架方面應(yīng)用較多，但是不適合于離散模型，對(duì)于內(nèi) 部存在空洞的模型處理能力也較低，不能提取巖心的骨架結(jié)構(gòu)；（2)薄化算法，具有代表性 的是模擬燒草模型的細(xì)化算法，在二維圖像領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但是對(duì)邊界的干擾敏感度高，易 得到錯(cuò)誤的骨架；（3)基于距離場(chǎng)的方法，該算法在三維模型骨架提取中應(yīng)用較多，其準(zhǔn)確 度較高并且可以提取復(fù)雜形狀物體的骨架，缺點(diǎn)是提取的骨架不能保證連通性；(4)廣義 勢(shì)場(chǎng)法，該方法基本可以保證骨架的連通性，但計(jì)算復(fù)雜度很高，時(shí)間開(kāi)銷大。
[0004] 以上所述的幾種方法都存在一定的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)各種方法的效率以及連通性等進(jìn)行 綜合比較，比較結(jié)果如表1所示。
[0005]表1 [00061
[0007] 表1中，算法的魯棒性是指對(duì)于邊界噪聲及其他噪聲的相應(yīng)是否敏感，噪聲是否 會(huì)對(duì)骨架提取結(jié)果產(chǎn)生影響。巖心模型不同于其他模型的一個(gè)重要特點(diǎn)就是邊緣結(jié)構(gòu)及其 復(fù)雜，表面細(xì)節(jié)很多，表面質(zhì)量差。
[0008] 由表1可知，現(xiàn)有的骨架提取方法在提取巖心骨架時(shí)，存在骨架連通性差、魯棒性 高、準(zhǔn)確性不高且提取效率低下的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷和不足，提供了一種空間球外聯(lián) 的巖心骨架提取方法，該方法結(jié)合巖心模型的特點(diǎn)，以巖心的四面體模型為基礎(chǔ)，在研究其 四面體外接球拓?fù)潢P(guān)系的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了巖心骨架的提取。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，提供了一種空間球外聯(lián)的巖心骨架提取方法，含有以下步 驟：
[0011] (一）獲取巖心的四面體結(jié)構(gòu)模型：根據(jù)巖心的CT斷層掃面圖像得到巖心結(jié)構(gòu)的 體數(shù)據(jù)，根據(jù)提數(shù)據(jù)信息重構(gòu)巖心結(jié)構(gòu)表面模型，對(duì)重構(gòu)的巖心結(jié)構(gòu)表面模型進(jìn)行四面體 剖分，得到巖心的四面體結(jié)構(gòu)模型。
[0012] (二）簡(jiǎn)化巖心的四面體結(jié)構(gòu)模型：對(duì)巖心的四面體結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，刪除表面 的和低質(zhì)量的四面體單元，保留位于模型空間中心位置且高質(zhì)量的四面體單元。
[0013] (三）提取巖心的骨架結(jié)構(gòu)：計(jì)算巖心的四面體結(jié)構(gòu)模型中每個(gè)四面體單元的外 接球并確定其體積大小，在每個(gè)子空間內(nèi)，將外接球根據(jù)其體積大小排序，確定當(dāng)前空間內(nèi) 的主從球關(guān)系，進(jìn)而確定為各子空間的拓?fù)溥B接關(guān)系，從公共從球到主球進(jìn)行球心連接，即 可獲得巖心的骨架，最后進(jìn)行等效計(jì)算，得到單一骨架結(jié)構(gòu)。
[0014] 在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的提取方法中，步驟（三）中，確定當(dāng)前空間內(nèi)的主從球關(guān)系 時(shí)，定義：當(dāng)前空間為A，四面體為T，T的外接球?yàn)镾T，ST的體積為VST，四面體1\與四面體1~2 的外接球相交記為SI\AST2;主球的定義：在空間A中，有四面體Ti，對(duì)vreJ， 則ST#主球；從球的定義：在空間A中，若STiΛST2且匕: <匕;，則ST#STi的一個(gè)從球， 記為5T2 <=SI；;公共從球的定義：在空間A中，若6了2d邱且5Γ2cz洱，則STASTJPST3 的公共從球，記為中間從球的定義：除去公共從球的其它從球，規(guī)定從球傳 遞關(guān)系為：若c,c= ，則Sr3c<57；。
[0015] 在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的提取方法中，步驟（三）中，在確定每一個(gè)四面體單元的外 接球從屬關(guān)系的過(guò)程中，當(dāng)前主球記為D_Sphere，余下的外接球記為C_Sphere，將初始化 的主球與剩下的四面體單元外接球進(jìn)行拓?fù)溥B接關(guān)系判斷時(shí)，兩球的位置關(guān)系及從屬關(guān)系 對(duì)應(yīng)為以下九種情況：
[0016] (1)初始主球與待判斷球都未確定，則兩球的從屬關(guān)系為CjpAere ;
[0017] ⑵初始主球待定，待判斷球?yàn)閺那?，則兩球的從屬關(guān)系為C_Sphere為公共從球；
[0018] (3)初始球待定，待判斷球?yàn)楣矎那?，則兩球的從屬關(guān)系為 C$私0擇eDSphere%
[0019] (4)初始主球?yàn)閺那?，待判斷球未確定，則兩球的從屬關(guān)系為 C_Sphere-c=D_Sphere?
[0020] (5)初始主球?yàn)閺那?，待判斷球?yàn)閺那?，則兩球的從屬關(guān)系為C_Sphere為公共從 球；
[0021] (6)初始主球?yàn)閺那?，待判斷球?yàn)楣矎那?，則兩球的從屬關(guān)系為 CSphereczDSphere；
[0022] (7)初始球?yàn)楣矎那?，待判斷球未確定，則兩球的從屬關(guān)系為 Cc~-D__Spttemt
[0023] (8)初始球?yàn)楣矎那?，待判斷球?yàn)閺那颍瑒t兩球的從屬關(guān)系為 D_SphereczCSphere*
[0024] (9)初始球?yàn)楣矎那?，待判斷球?yàn)楣矎那?，則兩球的從屬關(guān)系為D_Sphere為 從球；
[0025] 根據(jù)上述九種情況進(jìn)行處理，即可建立主球、從球及公共從球的從屬關(guān)系。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的空間球外聯(lián)的巖心骨架提取方法，以巖心的四面體結(jié)構(gòu) 模型為基礎(chǔ)，綜合巖心模型的特點(diǎn)，根據(jù)四面體外接球拓?fù)潢P(guān)系實(shí)現(xiàn)了巖心骨架的提取。通 過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空間球外聯(lián)的巖心骨架提取方法獲得的巖心骨架，能夠保證巖心骨 架結(jié)構(gòu)與巖心結(jié)構(gòu)的拓?fù)湟恢滦?，與現(xiàn)有技術(shù)相比，連通性更好，且不受模型邊界質(zhì)量的影 響，準(zhǔn)確性高，魯棒性低，適用于復(fù)雜的巖心形體結(jié)構(gòu)，巖心骨架的提取效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)巖 心骨架的快速提取。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 附圖1為本發(fā)明實(shí)施例巖心骨架的提取流程圖。
[0028] 附圖2為本發(fā)明實(shí)施例巖心的四面體結(jié)構(gòu)模型。
[0029] 附圖3為本發(fā)明實(shí)施例簡(jiǎn)化前巖心的四面體結(jié)構(gòu)模型。
[0030] 附圖4為本發(fā)明實(shí)施例簡(jiǎn)化后巖心的四面體結(jié)構(gòu)模型。
[0031] 附圖5為本發(fā)明實(shí)施例巖心的四面體外接球相對(duì)大小及位置圖。
[0032] 附圖6為本發(fā)明實(shí)施例主從球傳遞關(guān)系圖。
[0033] 附圖7為本發(fā)明實(shí)施例主從球以及公共從球位置關(guān)系圖
[0034] 附圖8a_8i為本發(fā)明實(shí)施例初始主球與剩下的四面體外接球的位置關(guān)系對(duì)應(yīng)圖。
[0035] 附圖9為本發(fā)明實(shí)施例公共從球與主球的球心連接結(jié)果。
[0036] 附圖10為本發(fā)明實(shí)施例巖心骨架提取結(jié)果。
[0037] 圖中，1、主球，2、從球，3、公共從球，4、中間從球。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0039]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種空間球外聯(lián)的巖心骨架提取方法的流 程圖，所述的提取方法以巖心的四面體結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ)提取巖心的骨架結(jié)構(gòu)，具體含有以 下步驟：
[0040](一）獲取巖心的四面體結(jié)構(gòu)模型
[0041] 首先根據(jù)巖心的CT斷層掃面圖像得到巖心結(jié)構(gòu)的體數(shù)據(jù)，然后根據(jù)提數(shù)據(jù)信息 重構(gòu)巖心結(jié)構(gòu)表面模型，再由Delaunay三角剖分算法對(duì)重構(gòu)的巖心結(jié)構(gòu)表面模型進(jìn)行四 面體剖分，進(jìn)而得到巖心的四面體結(jié)構(gòu)模型，巖心的四面體結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。獲得巖心 的四面體結(jié)構(gòu)模型后，即可進(jìn)行巖心骨架的提取操作。
[0042](二）簡(jiǎn)化巖心的四面體結(jié)構(gòu)模型
[0043] 巖心的四面體結(jié)構(gòu)模型具有以下特點(diǎn)：（1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表面極度粗糙且細(xì)節(jié)較多； (2)模型的空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分支多；（3)體積大的四面體更靠近巖心的中心；(4)部分四面體 質(zhì)量低，假設(shè)四面體外接球半徑與其最短邊之比為Q，Q值較小且接近0. 707的四面體較為 飽滿，Q過(guò)大的四面體比較扁平或者狹長(zhǎng)。
[0044] 基于巖心的四面體結(jié)構(gòu)模型特點(diǎn)，結(jié)合對(duì)巖心骨架的要求，骨架要盡可能靠近模 型的中心，所以位于表面的四面體對(duì)模型的骨架結(jié)構(gòu)影響極小，可以進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化，以提 高計(jì)算效率。
[0045] 由Delaunay三角剖分算法獲得的模型，其中存在低質(zhì)量的四面體，其體積很小但 其外接球體積較大，會(huì)對(duì)