《基於二維圖像的砂岩結構三維重建及特性分析》是依託四川大學，由滕奇志擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於二維圖像的砂岩結構三維重建及特性分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：滕奇志
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
儲集層研究是油氣田勘探與開發中的一個重要問題，砂岩是我國分布最廣、最重要的儲集層之一。本申請課題旨在運用計算機圖像處理技術，根據砂岩樣本的二維圖像信息重建三維圖像，並通過對其特性參數的研究，正確揭示砂岩儲集性和滲流特性。本課題主要創新點是：分別提出基於Metropolis接受準則的單親遺傳重建算法、基於細胞自動機的重建算法以及頻域變換重建算法，研究孔隙連通性的數學表達，構建三維重建的並行計算模型，實現高效率的、具有實際價值的砂岩微觀結構三維重建；構建並行格子Boltzmann方法研究砂岩三維模型的滲透率，分析孔隙特徵和滲透率的關係。把對砂岩微觀結構的定量分析從二維擴展到三維，為砂岩微觀三維結構的分析提供直觀、可視化、符合其真實機理的研究手段。課題涉及到圖像處理、模式識別、進化計算、分子流體理論、地質岩層分析等理論和技術，具有多學科交叉研究的特點。
結題摘要
在石油地質領域中，對儲集層的微觀結構的研究可以為地質成因分析、石油勘探開發、提高採收率等提供基礎數據，具有重要的研究意義。本研究課題採用圖像分析方法對儲集層三維空間中孔隙、裂縫、岩石顆粒等的微觀結構進行描述和分析。包括用二維圖像進行三維建模、基於CT圖像的三維重建、在三維圖像中進行微觀結構的定量分析和計算、分析三維空間的滲流特性等。 本課題組採集了各種不同地區、不同岩性的岩心薄片圖像，並針對這些二維圖像開展了三維重構算法的研究。在課題進行的幾年裡，工業CT迅速被套用到石油地質行業，因此我們對工作進行了拓展，開展了對真實岩心CT掃描三維圖像的研究，通過實驗，分析了CT掃描方式獲取岩石微觀三維圖像的優勢和不足，研究了幾種三維建模與真實三維圖像相結合的方法，從而更為準確地實現三維微觀結構的分析。 本課題取得了以下主要成果： 1、重建算法研究。（1）研究了三維建模中訓練圖像選取問題，提出了評判圖像平穩性和遍歷性的方法，為三維建模時樣本的選擇提供了依據。（2）提出基於交換-單親遺傳算法的三維重建算法，取得較好的重建效果。（3）提出圖像頻率域粒子群三維重建算法，以三維結構與二維圖像的自相關分布誤差最小為目標，用粒子群最佳化算法確定重建參數，提高重建結果的準確性，並研究了並行最佳化算法，大幅減少了重建時間，使其具有實際套用價值。（4）在多點地質統計重建算法的基礎上，提出根據信息熵決定模板大小的方法，並最佳化數據結構，提升了重建效果。 2、針對CT圖像解析度與樣本規模的矛盾，將三維建模算法套用於CT圖像高低解析度融合及局部三維圖像的拼接研究，實現了數學建模與真實圖像相結合的三維圖像分析方法。 3、研究了CT圖像質量提升算法，如基於snake算法的序列圖像輪廓檢測、CT圖像偽影校正等。 4、針對岩石三維圖像：（1）研究了喉道分割算法，顆粒粘連分割算法。（2）提出了三維空間裂縫識別算法。（3）研究了孔隙空間連通性和孔隙複雜度的數學表達方法，實現了孔隙、裂縫三維參數的定量計算。（4）研究了Boltzmann的並行算法，提升了計算效率。（5）研究了網路孔隙模型，討論了孔喉半徑、連通性、形狀因子分布、介質潤濕性對滲流的影響，並提出了利用分形計算滲透率的算法。 研究過程嚴格按照研究計畫進行。已發表論文17篇；撰寫專利2項；培養博士研究生4名，碩士研究生16名。
