本發(fā)明屬于石油測(cè)井解釋領(lǐng)域，涉及一種利用不同分辨率CT圖像構(gòu)建多尺度三維數(shù)字巖心的方法。

背景技術(shù)：

測(cè)井目前面臨著“三低兩復(fù)雜”和“非常規(guī)”儲(chǔ)層等地質(zhì)問(wèn)題的挑戰(zhàn)，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)儲(chǔ)層巖石物理性質(zhì)的研究是提高測(cè)井解釋符合率、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)油氣產(chǎn)能的關(guān)鍵。儲(chǔ)層巖石物理性質(zhì)的深入研究可以基于以下兩種手段：一是基于三維數(shù)字巖心的數(shù)值模擬方法，以數(shù)字巖心技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)值模擬獲取儲(chǔ)層不同尺度上的巖石物理特征參數(shù)，從而建立準(zhǔn)確、有效的測(cè)井解釋模型；二是物理模擬方法，研制新型的井下巖石物理測(cè)量裝置，開展地層原始條件下的巖石物理定點(diǎn)、定向、定域測(cè)量，準(zhǔn)確獲取地層原始參數(shù)。由于井下巖石物理測(cè)量還處于探索階段，因此目前最常用的方法還是通過(guò)數(shù)值模擬手段對(duì)儲(chǔ)層巖石物理性質(zhì)進(jìn)行深入研究。X射線CT是一種無(wú)損三維成像方法，通過(guò)掃描實(shí)驗(yàn)獲取巖心的三維灰度圖像，灰度值反映了巖石不同組分對(duì)X射線吸收系數(shù)的差異，可區(qū)分巖石骨架和孔隙空間。再采用圖像分割技術(shù)，將灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值化圖像，建立起三維數(shù)字巖心。對(duì)于碳酸鹽儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，孔隙類型多元化(孔、裂縫、洞等)，孔隙大小變化可達(dá)好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，不同尺度上的孔隙對(duì)儲(chǔ)層的巖石物理特性均有影響，需開發(fā)多尺度融合算法解決CT掃描巖心尺寸與分辨率矛盾問(wèn)題，拓展數(shù)字巖心技術(shù)在該領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種利用不同分辨率CT圖像構(gòu)建多尺度三維數(shù)字巖心的方法，該方法能夠解決CT掃描巖心尺寸與分辨率矛盾問(wèn)題，拓展數(shù)字巖心技術(shù)在非均質(zhì)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

利用不同分辨率CT圖像構(gòu)建多尺度三維數(shù)字巖心的方法，包括以下步驟：

1)利用CT掃描對(duì)巖心進(jìn)行不同分辨率掃描，獲取高低兩種分辨率的三維數(shù)字巖心；

2)基于三維數(shù)字巖心利用最大球算法提取巖心的三維孔隙空間網(wǎng)絡(luò)，分別得到粗尺度和細(xì)尺度的孔隙網(wǎng)絡(luò)模型；

3)將利用最大球算法提取的粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型直接移植過(guò)來(lái)作為新模型中的粗尺度模型；結(jié)合細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)的幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息隨機(jī)重建等效細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)；

4)通過(guò)孔隙網(wǎng)絡(luò)跨尺度耦合實(shí)現(xiàn)粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)和等效細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)的疊加。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：

所述步驟3)的具體方法為：

3-1)首先利用低分辨率圖像灰度與孔隙度概率的分布曲線確定微孔在粗尺度網(wǎng)絡(luò)中的填充區(qū)域；

通過(guò)下式(1)求出每個(gè)微孔灰度值為孔隙的概率P_φ：

其中，T₁為灰度值閾值下限，T₂為灰度值閾值上限，n為微孔灰度值；

假設(shè)多尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)的孔隙空間為Ω，粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)孔隙空間為Ω₁，骨架的分布空間為Ω₃，細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)的填充空間域Ω₂為：

Ω₂＝Ω-Ω₁-Ω₃ (2)

3-2)利用尺度變化因子和連通函數(shù)確定在粗尺度網(wǎng)絡(luò)中需要生成的微孔隙數(shù)目和需要充填的喉道數(shù)目；根據(jù)配位數(shù)分布，按孔隙半徑從大到小依次添加孔隙之間的連通喉道，并保證添加喉道的幾何特征同原大孔隙網(wǎng)絡(luò)一致，進(jìn)而構(gòu)建出同原始孔隙網(wǎng)絡(luò)幾何拓?fù)涞刃У碾S機(jī)孔隙網(wǎng)絡(luò)模型。

所述步驟3-2)中，微孔隙數(shù)目N'_p由式(3)求得：

N'_p＝ξ³N_p (3)

其中，N_p為原始細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)中的孔隙數(shù)目，ξ為尺度變化因子。

計(jì)算原細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)中孔喉參數(shù)的相關(guān)性，兩個(gè)隨機(jī)變量S和T間的相關(guān)性用相關(guān)系數(shù)ρ_(S,T)進(jìn)行度量，對(duì)于S,T的序列{(s₁,t₁),...,(s_n,t_n)}，ρ定義為：

其中，s、t分別表示兩個(gè)隨機(jī)變量，n表示序列里面變量個(gè)數(shù)；相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值大表示相關(guān)性強(qiáng)；通過(guò)計(jì)算相關(guān)系數(shù)，確定各參數(shù)之間的從屬關(guān)系。

所述步驟3-2)中，根據(jù)原細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)的連通函數(shù)計(jì)算需要充填的喉道數(shù)目：

描述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣鞯倪B通性函數(shù)可通過(guò)簡(jiǎn)化的比歐拉示性數(shù)來(lái)描述孔隙的全局連通性由連通性函數(shù)來(lái)表示：

式中，N_p(r)為原始孔隙網(wǎng)絡(luò)孔隙集合中半徑大于r的孔隙的數(shù)目，N_t(r)為原始孔隙網(wǎng)絡(luò)喉道集合中半徑大于r的喉道數(shù)目，V為原始孔隙網(wǎng)絡(luò)的體積；根據(jù)歐拉數(shù)定義得到需要填充的喉道數(shù)目N_t'(r_k)表示為：

N_t'(r_k)＝N'_p(r_k)-χ_v(r_k)V' (6)

式中，N'_p(r_k)表示從新建孔隙集合p'中孔隙半徑大于r_k的孔隙數(shù)目，V'為新建網(wǎng)絡(luò)的體積。

利用微孔隙比例因子提高建模速度；

引入微孔隙比例因子的概念，微孔隙比例因子是指在構(gòu)建多尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型過(guò)程中實(shí)際填充的微孔隙數(shù)目N”_pm占通過(guò)尺度變化因子計(jì)算所得微孔隙數(shù)目N'_pm的比例，定義如下：

α＝N”_pm/N'_pm×100％ (7)

結(jié)合微孔隙比例因子的定義，根據(jù)原始細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型中孔隙的幾何參數(shù)變量之間的概率分布函數(shù)和變量之間的相關(guān)性信息，能夠在細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型空間域中生成同原始細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息等效的微孔隙，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析隨機(jī)產(chǎn)生各微孔隙單元半徑、體積的形狀因子，使各變量的概率分布與原始細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型一樣。

所述步驟4)的具體方法為：

4-1)確定跨尺度連接的最大孔隙間距：

對(duì)于一個(gè)喉道連接的兩個(gè)孔隙，半徑為分別為r₁,r₂，定義孔隙間距d_i：

d_i(N₁,N₂)＝d(N₁,N₂)-r₁-r₂ (8)

其中，N₁、N₂分別為任意兩個(gè)孔隙的編號(hào)，d(N₁,N₂)為兩個(gè)孔隙中心點(diǎn)的距離；遍歷原始細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)的孔隙間距，將max(d_i(N₁,N₂),i＝1,...,n)作為跨尺度連接的孔隙間距的最大值；

4-2)確定跨尺度配位數(shù)：

跨尺度配位數(shù)定義為一個(gè)粗尺度孔隙所能連接的細(xì)尺度孔隙的最大數(shù)目；對(duì)于原始細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)，其一系列的孔隙{N₁,N₂,…,N_n}和喉道{B₁,B₂,…,B_m}，在區(qū)域的中心插入s個(gè)同心圓球，同時(shí)保證最大的球仍在孔隙網(wǎng)絡(luò)內(nèi)；計(jì)算數(shù)目N_Bj,j＝1,…,s，即穿透相應(yīng)圓球的喉道數(shù)目；也即，如果d(p,N)為同心圓球p和孔隙N間的距離，N_k1和N_k2為喉道B_k連接的兩孔隙，并且d(p,N_k1)＜d(p,N_k2)，則：N_Bj＝{B_k|d(p,N_k1)＜r_j＜d(p,N_k2),k＝1,2…,m}；定義跨尺度系數(shù)γ_CSC

其中，a_j為第j個(gè)球的表面積，s為同心圓的數(shù)量，N_Bj為穿透相應(yīng)圓球的喉道數(shù)目；跨尺度系數(shù)表示穿透單位孔隙面積的喉道數(shù)；

為了確定交叉尺度配位數(shù)，考慮粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)孔隙，它的一部分表面積已被粗尺度的喉道占據(jù)；對(duì)于每一個(gè)粗尺度的孔隙N_c，對(duì)應(yīng)半徑為r_c，粗尺度配位數(shù)z_c，其交叉尺度配位數(shù)的計(jì)算公式為：

其中，A_k為半徑為r_k的粗尺度喉道在球面上所占的面積：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明解決了非均質(zhì)性儲(chǔ)層CT掃描巖心尺寸與分辨率矛盾問(wèn)題。對(duì)于國(guó)外算法，微孔隙在巖心整個(gè)空間中均勻分布(包含骨架)，這與微孔隙的真實(shí)分布狀態(tài)相違背，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，發(fā)明了微孔非均勻分布多尺度三維數(shù)字巖心構(gòu)建方法。利用本發(fā)明構(gòu)建的數(shù)字巖心更符合實(shí)際巖心的特征，實(shí)現(xiàn)了不同分辨率CT圖像的融合構(gòu)建多尺度三維數(shù)字巖心。

【附圖說(shuō)明】

圖1是利用CT掃描構(gòu)建的數(shù)字巖心(左低分辨率掃描，右高分辨率掃描)；

圖2是基于數(shù)字巖心提取的粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型；

圖3是基于數(shù)字巖心提取的細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型；

圖4是微孔非均勻分布的等效細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型；

圖5(a)是低分辨率掃描圖像二維切片；

圖5(b)是圖像灰度-孔隙度概率對(duì)應(yīng)關(guān)系；

圖6(a)是沒有連接之前大小孔隙相互獨(dú)立，其中N1、N2、N3代表大尺寸孔隙；

圖6(b)是大孔隙搜索某一半徑內(nèi)的所有小孔隙(陰影部分)；

圖6(c)是大孔隙和搜索半徑中的小孔隙用喉道連接起來(lái)；

圖7是微孔非均勻分布的多尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

本發(fā)明利用不同分辨率CT圖像構(gòu)建多尺度三維數(shù)字巖心的方法，包括以下步驟：

1)利用CT掃描對(duì)巖心進(jìn)行不同分辨率掃描，獲取高低兩種分辨率的三維數(shù)字巖心。

2)基于三維數(shù)字巖心利用最大球算法提取巖心的三維孔隙空間網(wǎng)絡(luò)，分別得到粗尺度和細(xì)尺度的孔隙網(wǎng)絡(luò)模型。

3)將利用最大球算法提取的粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型直接移植過(guò)來(lái)作為新模型中的粗尺度模型；結(jié)合細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)的幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息隨機(jī)重建等效細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)，具體步驟如下：

a.確定細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)填充的空間域。細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)在填充過(guò)程中不能與粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生交疊，因此細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)填充的空間域?yàn)榇殖叨瓤紫毒W(wǎng)絡(luò)中大孔隙以外的空間?？紤]巖石孔隙的真實(shí)分布狀態(tài)與規(guī)律，認(rèn)為低分辨率未識(shí)別的微孔隙只存在于尺寸小于粗尺度網(wǎng)絡(luò)分辨率的微孔區(qū)域內(nèi)。粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)由低分辨率掃描得到的數(shù)字巖心提取得到，由于受到掃描分辨率的限制，尺寸小于分辨率的孔隙無(wú)法精確識(shí)別，在成像圖上表現(xiàn)為灰度值大于可識(shí)別孔隙的灰度值但是低于純巖石骨架灰度值，通過(guò)確定成像灰度與孔隙度的關(guān)系可以看出，存在閾值下限T₁和閾值上限T₂使得微孔隙的分布范圍滿足灰度值T屬于區(qū)間[T₁,T₂]。同時(shí)，通過(guò)確定閾值上下限，可以給出微孔隙分布區(qū)間每個(gè)位置處的孔隙度值：

假設(shè)多尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)的孔隙空間為Ω，粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)孔隙空間為Ω₁，細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)的填充空間域?yàn)椋?/p>

Ω₂＝Ω-Ω₁-Ω₃

其中Ω₃為骨架的分布空間。

b.等效細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)中需要生成的微孔隙數(shù)目由下式求得，

N'_p＝ξ³N_p

其中N_p為原始細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)中的孔隙數(shù)目，ξ為尺度變化因子。

c.計(jì)算原細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)中孔喉參數(shù)的相關(guān)性，兩個(gè)隨機(jī)變量S和T間的相關(guān)性用相關(guān)系數(shù)ρ(S,T)是兩變量線性關(guān)系的度量。對(duì)于非線性關(guān)系，可以轉(zhuǎn)換為線性關(guān)系，對(duì)于S,T的序列{(s₁,t₁),...,(s_n,t_n)}，ρ定義為：

相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值大表示相關(guān)性強(qiáng)。通過(guò)計(jì)算相關(guān)系數(shù)，可以確定各參數(shù)之間的從屬關(guān)系。

d.根據(jù)原細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)的連通函數(shù)計(jì)算需要充填的喉道數(shù)目。

描述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣鞯倪B通性函數(shù)可通過(guò)簡(jiǎn)化的比歐拉示性數(shù)來(lái)描述孔隙的全局連通性由連通性函數(shù)來(lái)表示：

式中，N_p(r)為原始孔隙網(wǎng)絡(luò)孔隙集合中半徑大于r的孔隙的數(shù)目，N_t(r)為原始孔隙網(wǎng)絡(luò)喉道集合中半徑大于r的喉道數(shù)目，V為原始孔隙網(wǎng)絡(luò)的體積。根據(jù)歐拉數(shù)定義可得需要填充的喉道數(shù)目N_t'(r_k)可表示為

N_t'(r_k)＝N'_p(r_k)-χ_v(r_k)V'

式中，N'_p(r_k)表示從新建孔隙集合p'中孔隙半徑大于r_k的孔隙數(shù)目，V'為新建網(wǎng)絡(luò)的體積。根據(jù)配位數(shù)分布，按孔隙半徑從大到小依次添加孔隙之間的連通喉道，并保證添加喉道的幾何特征同原大孔隙網(wǎng)絡(luò)一致，進(jìn)而構(gòu)建出同原始孔隙網(wǎng)絡(luò)幾何拓?fù)涞刃У碾S機(jī)孔隙網(wǎng)絡(luò)模型。

e.利用微孔隙比例因子提高建模速度。

引入微孔隙比例因子的概念，微孔隙比例因子是指在構(gòu)建多尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型過(guò)程中實(shí)際填充的微孔隙數(shù)目N”_pm占通過(guò)尺度變化因子計(jì)算所得微孔隙數(shù)目N'_pm的比例，定義如下：

α＝N”_pm/N'_pm×100％

結(jié)合微孔隙比例因子的定義，根據(jù)原始細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型中孔隙的幾何參數(shù)變量之間的概率分布函數(shù)和變量之間的相關(guān)性信息，可以在細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型空間域中生成同原始細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息等效的微孔隙，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析隨機(jī)產(chǎn)生各微孔隙單元的半徑)體積)形狀因子等，使各變量的概率分布與原始細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型一樣。

4)通過(guò)孔隙網(wǎng)絡(luò)跨尺度耦合實(shí)現(xiàn)粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)和等效細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)的疊加。

粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)和新生成的細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)之間是相互不連通的，因此需要添加大孔隙和微孔隙之間的連通喉道來(lái)進(jìn)行兩個(gè)孔隙網(wǎng)絡(luò)的整合。具體計(jì)算思路如下：在細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)中心，放置粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)中半徑最小的孔隙體，計(jì)算此孔隙體表面與周圍微孔隙喉道的配位數(shù)，不斷增加孔隙體的半徑進(jìn)而可得到一系列孔隙體表面和周圍微孔隙喉道的配位數(shù)，進(jìn)而得到大孔隙和微孔隙之間的配位數(shù)分布圖，根據(jù)大孔隙和微孔隙之間的配位數(shù)分布圖來(lái)添加大孔隙與其相鄰微孔隙之間的連接喉道。

a.確定跨尺度連接的最大孔隙間距

對(duì)于一個(gè)喉道連接的兩個(gè)孔隙，半徑為分別為r₁,r₂，定義孔隙間距：

d_i(N₁,N₂)＝d(N₁,N₂)-r₁-r₂

其中d(N₁,N₂)為兩個(gè)孔隙中心點(diǎn)的距離。遍歷原始細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)的孔隙間距，將max(d_i(N₁,N₂),i＝1,...,n)作為跨尺度連接的孔隙間距的最大值。

b.確定跨尺度配位數(shù)

跨尺度配位數(shù)定義為一個(gè)粗尺度孔隙所能連接的細(xì)尺度孔隙的最大數(shù)目。對(duì)于原始細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)，其一系列的孔隙{N₁,N₂,…,N_n}和喉道{B₁,B₂,…,B_m}，在區(qū)域的中心插入s個(gè)同心圓球，同時(shí)保證最大的球仍在孔隙網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。計(jì)算數(shù)目N_Bj,j＝1,…,s,即穿透相應(yīng)圓球的喉道數(shù)目。也即，如果d(p,N)為同心圓球p和孔隙N間的距離，N_k1和N_k2為喉道B_k連接的兩孔隙，并且d(p,N_k1)＜d(p,N_k2)，則：N_Bj＝{B_k|d(p,N_k1)＜r_j＜d(p,N_k2),k＝1,2…,m}。定義跨尺度系數(shù)γ_CSC

其中a_j是第j個(gè)球的表面積?？绯叨认禂?shù)表示穿透單位孔隙面積的喉道數(shù)。

為了確定交叉尺度配位數(shù)，考慮粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)孔隙，它的一部分表面積已被粗尺度的喉道占據(jù)。對(duì)于每一個(gè)粗尺度的孔隙N_c，對(duì)應(yīng)半徑為r_c，粗尺度配位數(shù)z_c，其交叉尺度配位數(shù)的計(jì)算公式為：

其中，A_k為半徑為r_k的粗尺度喉道在球面上所占的面積，

實(shí)施例：

1.選取四川油田某井巖心為研究對(duì)象，首先將待掃描的巖樣進(jìn)行洗油、洗鹽處理，目的是去除結(jié)晶在巖心喉道里面的鹽，然后進(jìn)行常規(guī)物性測(cè)量，得到巖心孔隙度和滲透率等參數(shù)。

2.巖樣的X射線CT掃描

a、儀器預(yù)熱、載物臺(tái)位置調(diào)節(jié)以及X射線參數(shù)的設(shè)置

打開儀器，對(duì)儀器做抽真空預(yù)熱處理，標(biāo)準(zhǔn)是真空度<10nba,初始化100％完成。v|tome|xs 180的載物臺(tái)可沿上、下、前、后、左和右六個(gè)方向調(diào)節(jié)。根據(jù)X射線CT掃描原理，在掃描過(guò)程中載物臺(tái)要旋轉(zhuǎn)180°或360°。因此，在掃描樣品前需通過(guò)調(diào)整載物臺(tái)的位置，使樣品在載物臺(tái)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中不得超出探測(cè)器的檢測(cè)范圍，否則無(wú)法成像。設(shè)置X射線管的電壓、電流等參數(shù)，依據(jù)是保證X射線能穿透樣品。

b、選擇高低兩種分辨率對(duì)巖心進(jìn)行掃描

掃描分辨率的選擇是利用CT掃描重構(gòu)巖心三維圖像關(guān)鍵的一步，直接關(guān)系在三維圖像中能否準(zhǔn)確直觀反映巖心的孔隙結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中分別通過(guò)比對(duì)三維CT圖像孔隙度、滲透率與實(shí)驗(yàn)孔隙度、滲透率比對(duì)，進(jìn)行掃描分辨率的優(yōu)選。由于碳酸鹽巖的非均質(zhì)性比較強(qiáng)，首先對(duì)柱塞巖樣(直徑為2.5cm)進(jìn)行掃描，分辨率為14.4μm,然后對(duì)未能識(shí)別的孔隙部分鉆取小樣(直徑為5mm)進(jìn)行高分辨率掃描，分辨率為3.4μm。構(gòu)建結(jié)果如圖1所示，其中紅色標(biāo)記部分就是低分辨率未能完全識(shí)別的微孔區(qū)域。

3.基于三維數(shù)字巖心利用最大球算法提取巖心的三維孔隙空間網(wǎng)絡(luò)，分別得到粗尺度和細(xì)尺度的孔隙網(wǎng)絡(luò)模型，如圖2、3和4所示。

4.將利用最大球算法提取的粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型直接移植過(guò)來(lái)作為新模型中的粗尺度模型；結(jié)合細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)的幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息隨機(jī)重建等效細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)，具體步驟如下：

a.確定細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)填充的空間域。

在灰度圖上能被完全識(shí)別孔隙的概率設(shè)定為1，對(duì)應(yīng)最大灰度值為T₁，骨架為孔隙的概率設(shè)定為0，對(duì)應(yīng)最小灰度值為T₂，微孔隙的分布范圍滿足灰度值T屬于區(qū)間[T₁,T₂]，如圖5，通過(guò)下式可以求出每個(gè)微孔灰度值為孔隙的概率。

假設(shè)多尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)的孔隙空間為Ω，粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)孔隙空間為Ω₁，細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)的填充空間域?yàn)椋?/p>

Ω₂＝Ω-Ω₁-Ω₃

其中Ω₃為骨架的分布空間。

b.等效細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)中需要生成的微孔隙數(shù)目由下式求得，

N'_p＝ξ³N_p

其中N_p為原始細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)中的孔隙數(shù)目，ξ為尺度變化因子，可以通過(guò)原細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)的尺寸和等效細(xì)尺度的尺寸相比得到。

c.計(jì)算原細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)中孔喉參數(shù)的相關(guān)性，兩個(gè)隨機(jī)變量S和T間的相關(guān)性用相關(guān)系數(shù)ρ(S,T)是兩變量線性關(guān)系的度量。對(duì)于非線性關(guān)系，可以轉(zhuǎn)換為線性關(guān)系，對(duì)于S,T的序列{(s₁,t₁),...,(s_n,t_n)}，ρ定義為：

相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值大表示相關(guān)性強(qiáng)。通過(guò)計(jì)算相關(guān)系數(shù)，可以確定各參數(shù)之間的從屬關(guān)系。

d.根據(jù)原細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)的連通函數(shù)計(jì)算需要充填的喉道數(shù)目。

5.通過(guò)孔隙網(wǎng)絡(luò)跨尺度耦合實(shí)現(xiàn)粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)和等效細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)的疊加。在細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)中心，放置粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)中半徑最小的孔隙體，計(jì)算此孔隙體表面與周圍微孔隙喉道的配位數(shù)，不斷增加孔隙體的半徑進(jìn)而可得到一系列孔隙體表面和周圍微孔隙喉道的配位數(shù)，進(jìn)而得到大孔隙和微孔隙之間的配位數(shù)分布圖，根據(jù)大孔隙和微孔隙之間的配位數(shù)分布圖來(lái)添加大孔隙與其相鄰微孔隙之間的連接喉道。在確定了最大孔隙間距和跨尺度配位數(shù)后，對(duì)于給定粗尺度孔隙N_c，標(biāo)注其鄰近細(xì)尺度孔隙N_f，計(jì)算孔隙間距d_i(N_f,N_c)，統(tǒng)計(jì)小于最大孔隙間距d_i,max的細(xì)尺度孔隙形成集合{N_f}。計(jì)算跨尺度配位數(shù)z_cs(N_c)，實(shí)際的跨尺度配位數(shù)為z_cs(N_c)＝min{z_cs(N_c),N(N_f)}。從細(xì)尺度孔隙集合{N_f}內(nèi)依次選擇，生成跨尺度的喉道，根據(jù)之前的統(tǒng)計(jì)信息產(chǎn)生半徑，體積，長(zhǎng)度，形狀因子等參數(shù)。通過(guò)上述步驟，可將與原始粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型和細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息等效的粗尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)和細(xì)尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合，如圖6，構(gòu)建出同時(shí)包含兩種尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)信息的多尺度孔隙網(wǎng)絡(luò)模型，如圖7。

6.基于構(gòu)建的多尺度網(wǎng)絡(luò)計(jì)算了巖心孔隙度、滲透率、膠結(jié)指數(shù)以及飽和度指數(shù)等參數(shù)，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，如表1所示；結(jié)果表明模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合，相對(duì)誤差在10％左右。

表1計(jì)算結(jié)果比較

以上內(nèi)容僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明權(quán)利要求書的保護(hù)范圍之內(nèi)。