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岩心孔_洞图像分析及相关参数计算

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岩心 图像 分析 相关 参数 计算
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岩心孔、洞图像分析及相关参数计算安明泉 刘 宁 陈攀峰 郑胜利胜利油田有限公司地质科学研究院摘要 :在对岩心扫描的基础上 ,利用图像分析的方法 ,对火成岩和灰岩发育孔、洞进行目标自动提取 ,相关参数自动计算 ,结合实例进行了分析对比。该方法解决了以往单纯依靠人工统计存在的误差大及费工费时的问题。岩心面孔率参数的分析计算 ,弥补了实验室对火成岩、灰岩等特殊岩性非均质储层孔隙度参数计算的不足。关键词 :火成岩 ;灰岩 ;岩心 ;图像分析 ;面孔率 ;孔隙度中图分类号 : . 3 文献标识码 :B 文章编号 :1009 - 9603(2003) 01 - 0014 - 03引言由于孔、洞发育的火成岩和灰岩储层非均质性强 ,研究难度较大。目前 ,研究方法虽然很多 ,但对岩心最直接和最可靠的识别方法 ,仍是对储层岩心的观察与描述分析。利用岩心扫描图像分析技术 ,对岩心表面进行岩心孔、洞图像分析 ,提供了一种计算岩心孔、洞参数的新方法。该技术可自动提取岩心图像中的孔、洞目标 ,自动统计计算岩心孔、洞、缝发育的相关参数 ,如大小、长度、面孔率等。分析结果可自动保存 ,解决了以往仅靠人工测定岩心孔、洞参数误差大及费工费时的问题 ,对于孔、洞发育的火成岩、灰岩等特殊岩性油气藏的勘探与开发具有重要意义。1  图像分析技术原理岩心孔 、洞图像分析是以岩心彩色扫描图像和孔、洞地质参数模型分析为基础 ,综合运用计算机图像处理、模式识别、人工智能、数理统计等多学科知识 ,实现对孔、洞目标的识别、统计、参数计算和分析评价的技术。主要包括岩心图像预处理、孔洞目标提取、参数统计计算、参数分析评价 (图 1) 。1. 1  图像处理1. 1. 1  图像数据表示方式一幅二维图像可以用一个二维数组 f ( x , y) 来表示 ,其中 x 和 y 表示二维空间 标系中一个坐图 1  岩心孔、洞图像分析流程标点的位置 ,而 f ( x , y)则代表图像在点 ( x , y) 的某种性质 ,f 的数值一般是灰度值 ,也可是其他物理量的值。 f ( x , y) 构成图像中的基本单元 ———图像元素 ,简称像素 (\[1 \]。1. 1. 2  二值化和目标提取一幅图像包括对象物、背景和噪声。在多值数字像中提取对像物 (如孔、洞和裂缝 )的方法中 ,最常用的是设定某一阈值 θ ,用 θ 将图像的数据分成两部分 ———大于 θ 的像素群和小于 θ 的像素群 ,即目标与背景。例如 ,输入图像为 f ( x , y) ,输出图像为f’ ( x , y) ,即f’ ( x , y) = 0     f ( x , y) ≥ θ1     f ( x , y) < θ (1)这种图像变换称为图像的二值化 ,即将目标从背景提取出来 \[1 \]。二值化的关键是阈值 θ 的选取。岩心孔、洞图像主要利用图像二值化处理方法 ,选取适当的阀值把孔、洞目标从背景中提取出来。1. 2  孔 、洞参数计算分析1. 2. 1  参数计算岩心孔、洞的基本地质参数 (如数量、长度、宽度、间距、面积、直径等 ) ,使用计算机语言 002 - 09 - 29 ;改回日期 2002 - 11 - 11。作者简介 :安明泉 ,男 ,工程师 ,1981 年毕业于胜利石油地质学校石油地质专业 ,现从事岩心管理综合研究工作。联系电话 : (0546) 8512211 ,通讯地址 : (257015)山东省东营市聊城路 3 号地质科学研究院。油  气  地  质  与  采  收  率2003 年 2 月            第 10 卷  第 1 期C+ + 编程可直接进行提取和统计。岩心孔、洞面孔率采用下式计算< = 2)式中 : <为岩心孔、洞面孔率 ; 面积 , 1. 2. 2  线性回归分析方法应用孔、洞型储层的储集性取决于孔、洞发育状况。为评价孔洞型储层的储集性 ,在积累一定数量分析资料的基础上 ,应用线性回归分析方法 ,与试验室常规物性测试资料相结合 ,分析孔、洞的面孔率与孔隙度的相关性 ,建立两者的统计学关系 ,提出预测孔隙度的概念 ,使孔、洞型储层的岩心宏观分析与试验室常规物性测试及测井资料能相互补充完善。2  应用实例分析2. 1  商 742 井商 742 井沙三段中亚段岩性主要为深灰色辉绿岩 ,属基性浅成侵入岩类 ,矿物成分以基性斜长石和辉石为主 ① 。辉绿岩多为雪花状 ,全晶质半自形辉绿结构 ,块状构造 ,结晶程度不一。2. 1. 1  孔、洞发育特征商 742 井岩心孔、洞发育 ,多为火山岩岩浆侵入矿物结晶时形成的晶间孔 ,尤以商 742 井 3206. 77~3214. 65部   3206. 77~ 3211. 47m 井段岩心结晶程度较低 ,晶形差 ,晶体颗粒较细 ,孔、洞密度很大 ,为4800 个 中 ,孔、洞面积 0. 02~ 0. 08占59. 4 % ,0. 08~ 0. 131. 8 % ,小于 0. 131. 3 % ,其最大孔、洞面积为 23. 9以微小孔、洞为主。面孔率较低 ,平均为 3. 1 %。下部   3211. 47~ 3214. 65m 井段岩心结晶程度较高 ,晶形好 ,晶体颗粒较粗。孔、洞密度为 1000 个其最大孔、洞面积为 42. 0孔洞面积 0. 27~0. 849. 4 % ,小于 0. 27只占 9. 1 % ,孔、洞面积普遍较上部的大。面孔率较高 ,平均为7. 3 %。2. 1. 2  参数分析以商 742 井 3206. 77~ 3214. 65m 沙三段辉绿岩岩心为例 ,通过岩心孔、洞图像分析参数自动计算所得面孔率值 ,与室内常规物性分析所得孔隙度值进行对比 ,并进行线性回归分析。两者明显存在线性关系 ,线性相关系数为 0. 97918 ,其线性回归方程为y = 1. 991207 x - 1. 65341 (3)式中 : y 表示预测孔隙度 , % ; x 表示岩心图像扫描分析得出的面孔率 , %。利用上述线性回归方程 ,得到商 742 井部分岩心的预测孔隙度 ,并计算了预测孔隙度与试验室测定孔隙度的绝对误差和相对误差。最小相对误差为1. 8 % ,最大相对误差为 28. 7 % ,平均相对误差为13. 6 %(表 1) ,吻合性较好。表 1  商 742 井火山岩岩心预测孔隙度误差统计分析编号 测定孔隙度 , % 面孔率 , % 预测孔隙度 , % 绝对误差 相对误差1 4. 5 3. 74 5. 794 1. 294 0. 2872 4. 2 3. 00 4. 320 0. 120 0. 0273 5. 7 2. 93 4. 181 1. 519 0. 2674 5. 9 3. 07 4. 460 1. 440 0. 2445 5. 8 4. 20 6. 710 0. 910 0. 1576 7. 5 4. 72 7. 745 0. 245 0. 0337 6. 0 3. 79 5. 893 0. 107 0. 0188 8. 4 4. 77 7. 845 0. 555 0. 0669 7. 7 5. 39 9. 079 1. 379 0. 17910 7. 1 4. 09 6. 491 0. 609 0. 086与实验室测定的孔隙度值相比 ,通过面孔率线性回归得出预测孔隙度值随机性弱 ,反映出火成岩储层的物性特征规律 ,与岩心的真实孔隙度值较为接近。其结果相对于测井分析资料、常规物性实验资料、岩石薄片微观统计分析资料等 ,可相互借鉴 ,互为补充。2. 2  滨古 26 井滨古 26 井寒武系 (2790. 20~ 2798. 28m) 的岩性主要为灰褐色灰岩。根据其上、下含油性不同 ,可分为两部分 :下部 2793. 40~ 2798. 28m 为灰色油斑灰岩 ,上部 2790. 20~ 2793. 40. 2. 1  孔、洞发育及分布特征滨古 26 井 2790. 20~ 2798. 28m 井段灰岩储层为孔、洞、裂缝型 ,岩心观察孔、洞和裂缝均非常发育 ,含油性较好 ,是良好的储集体。灰岩孔、洞以溶蚀成因为主 ,多呈串珠状 ,局部呈蜂窝状 ,分布不均 ,与裂缝有明显的伴生关系。孔、洞大小不一 ,孔径最小约 0. 2最大可达 9. 5一般为 0. 2~ 1. 5向上孔、洞分布具有不同特点 (表 2) 。·51·第 10 卷  第 1 期         安明泉等 :岩心孔、洞图像分析及相关参数计算               ① 刘惠民 ,肖焕钦 ,韩荣花 . 火成岩油藏相模式及储层研究 . 复式油气田 ,1998 , (4) :40~ 43表 2  滨古 26 井灰岩储层特征井段 性 面孔率 , % 优势孔、洞面积 大孔径 隙度 , % 渗透率 3μ 20~ 2793. 40 灰褐色富含油灰岩 1. 2~ 5. 1 0. 02~ 0. 78 9. 50 1. 7~ 7. 4 14. 6~ 35. 22793. 40~ 2798. 28 灰色油斑灰岩 0. 35~ 1. 45 0. 02~ 0. 14 3. 01 0. 4~ 2. 8 0. 1从岩心孔、洞图像分析统计结果看出 ,下部油斑段面孔率值相对较低 ,为 0. 35 %~ 1. 45 % ,孔、洞普遍较小 ,优势孔、洞面积多为 0. 02~ 0. 14其最大孔径为 3. 01部富含油段面孔率值普遍较高 ,为 1. 2 %~ 5. 1 % ,局部可达 12 %~ 16 % ,优势孔、洞面积多为 0. 02~ 0. 78且有大孔、洞发育 ,孔径可达 9. 50古 26 井下部油斑孔、洞和裂缝发育较差 ,孔隙度为 0. 4 %~ 2. 8 % ,平均 1 %左右 ,渗透率 0. 1 ×10 - 3μ 物性较差。上部富含油段孔、洞和裂缝均发育 ,孔隙度为 1. 7 %~ 7. 4 % ,平均 4. 5 %左右 ,渗透率 14. 6 × 10 - 3~ 35. 2 × 10 - 3μ 物性较好。2. 2. 2  参数分析对滨古 26 井 2790. 20~ 2798. 28m 井段岩心孔、洞图像分析计算 ,所得面孔率参数值与实验室分析孔隙度值对比 ,进行回归分析。从分析结果看 ,图像分析自动统计孔、洞面孔率值与实测孔隙度值的相关系数为 0. 935278 ,两者存在较明显线性关系 (图2) ,线性回归方程为y = 1. 327849 x - 0. 30464 (4)与商 742 井沙三段火成岩面孔率和孔隙度线性回归分析的结果比较 ,滨古 26 井灰岩的面孔率和预测孔隙度数值较为接近 ,这主要是因为灰岩溶蚀孔、洞中微小的孔隙较少 ,岩心图像分析得出面孔率较真实。如果灰岩裂缝提供 1 %左右孔隙度 ,那么通过面孔率线性回归得出的预测孔隙度与实测孔隙度基本吻合。图 2  滨古 26 井灰岩面孔率与孔隙度关系曲线3  结论岩心孔 、洞图像分析技术可实现岩心扫描图像孔、洞目标有效判识 ,自动统计相关参数 ,计算准确且快捷。利用岩心孔、洞图像分析技术 ,对火成岩和灰岩储层分别进行了岩心孔、洞图像实例分析计算 ,结合室内常规物性分析资料进行了孔隙度参数回归分析计算与预测 ,孔、洞参数分析结果准确 ,通过面孔率计算预测孔隙度值与实际结果吻合较好 ,可比性强。岩心孔、洞图像分析技术对孔、洞发育的非均质储层的宏观分析 ,弥补了室内微观分析的不足 ,对于火成岩、灰岩等特殊岩性油气藏的勘探开发具有重要意义。参考文献 :1   崔屺 . 数字图象处理技术及应用 . 北京 :电子工业出版社 ,1997编辑   朱宗浩欢迎订阅《油气地质与采收率》·61·                 油  气  地  质  与  采  收  率               2003 年 2 月of et on of 2003 , 10 ( 1) : 14~ 16in as on by of of n n by by of of up of in of of to as an 003 , 10 ( 1) : 17~ 19to of of n be of of n of as in n of n of on is in it is if n et n of n as an 003 , 10 ( 1) : 20~ 22on of n is of of to n rd is in of it to in of of is of on of n of in of in 003 , 10 ( 1) : 23~ 25By of in it is is of n of n n of n in of T1 2 in n in it is in of n n in in 2003 , 10 ( 1) :26~ 28is in as n to of of be in is on of of so    003  
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