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【干货技术贴】高精确度的孔隙分割技术

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数岩妹

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发表于 2017-3-13 15:29:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 XCandy 于 2017-4-11 14:16 编辑

前两周隔壁数模小哥出了一篇tNavigator技术贴(鹏哥加个地址)收到了广泛的关注,储层研究、提高采收率和勘探开发的小伙伴们强烈要求数岩妹给大家进行孔隙分割技术的技能加持。接下来的一段时间,数岩妹每个月都会跟大家分享一篇PerGeos专业系统处理分析教程,也欢迎大家多多交流,可以在微信下面给我们留言,或者发送邮件至support@colchispetro.com。那么,这次,数岩妹就先教大家如何利用PerGeos进行基于最大距离图的更为准确的孔隙分割。

什么是孔隙分割?孔隙分割就是根据孔隙的大小,分割成不同的孔隙体,从而进行进一步的分析。为什么要进行孔隙分割?孔隙分割是为了更准确、清晰的分析不同尺寸的孔隙及其特点,例如孔隙等效直径、喉道等效直径、喉道长度、配位数、圆度、连通关系等,得到了这些数据就可以直接的对储层孔隙结构进行高精度定量化分析,对储量计算,提高采收率,开采能力预测等提供基础依据。高精确度的孔隙分割有什么优势?用本文介绍的方法进行孔隙分割,可以保证孔隙的完整性,将孔和孔之间以最佳的方式分离,避免常规分割方法中将同一个孔分割多份的问题,从而保证分析结果得到每一个孔的特征。这种高段位的高精确度孔隙分割技术在PerGeos系统中的实现简单易操作,借助于Recipes操作菜谱功能可以对不同样品进行步骤重复。

Step1 先行分割
首先先在PerGeos软件中载入需要分割的原始CT扫描图,如图1。扫描图中主要的图像问题是分散的噪点,因此利用中值滤波法(命令:FILTERING-Median Filter)对图像进行三维滤波处理,如图2。对滤波后图像,利用交互式叠加阈值分割方法(命令:Interactive Ovlerlay Threshold)进行分割。可以从图3中看到,分割的图像上有些人造孔,这些孔是由于孔隙周边的基质扫描图像中的灰度强度过高。因此,进一步对此修正,利用Fill Holes命令。至此先行分割阶段结束,我们得到了分离后的二值图并生成一个labels文件,如图4。

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图1 原始CT扫描图
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图2 中值滤波后图像
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图3 交互式叠加阈值分割方法

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图4  孔隙体二值图
Step2 生成最大距离图
接下来,我们要在孔隙体的基础上生成最大距离图。
在分析工作区,创建一个距离图工具(命令:ANALYSIS-Distance Map)连接到labels文件上,在三维图中进行最大距离计算,这样就能得到孔隙中每个点到骨架边缘的距离,这个距离在图中由颜色的亮度表示。生成距离图distmap文件,如图5。
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图5 距离图
接下来在分割工作区,创建最大距离探测工具(命令:SEGMENTATION-H-Maxima)连接至distmap文件,并新创建一个labels文件,命名为hMaxima.labels。被标记出来的部分,就是在距离图中各个独立孔隙空间中大于某一值得所有空间的集合,即为最大距离图,如图6。为了下一步的分水岭算法,要对最大距离图进行分离标记。创建Labeling工具(命令:SEGMENTATION-Labeling),标记结果如图7所示。


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图6 最大距离图
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图7 标记

图5得到的距离图中,高灰度值表示孔隙,而分水岭算法是由低灰度值扩张至高灰度值,因此要对图像进行灰度值反转,生成一个not文件(命令:SEGMENTATION-NOT)反转结果如图8所示。
9.jpg
图8 距离图反转
Step3 利用分水岭算法进行孔隙体分离
在做了这么多工作之后,终于要开始利用分水岭算法进行孔隙分离了。首先要做的当然是提取分水岭线。在分割工作区中创建一个基于标记的分水岭算法工具(命令:SEGMENTATION-Marker-Based Watershed)连接至not文件,这样我们得到了分水岭区和一个watershed文件,如图9。在编辑工作区中创建算法工具(命令:EDITING-Arithmetic),并利用!A公式计算输入的watershed文件,这样就得到了分水岭线,如图10。

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图9 分水岭区
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图10 分水岭线

接下来,我们用先行分割的二值图像减去分水岭线,就可以得到分离的孔隙空间,如图11。
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图11 分离后的孔隙空间

Step4 对分离空间进行分析
首先在分析工作区中选择Labeling工具(命令:ANALYSIS-Labeling),这样就对分离后的空间进行了标记。再利用Label Analysis命令进行分析。同时,在可视化工作区中进行三维重构及视图(命令:VISUALYZATION-Volume Rendering),如图12,即为标记的三维孔隙空间。
13.jpg
图12 标记三维孔隙空间
从图13可以看到,三维空间中仍然存在一些过小的,可能对我们的生产和研究没有作用的小孔隙,因此,我们要对孔隙体进行过滤。比如说我们想选取最大的15个孔隙体。在分析工作区选择按尺寸过滤工具(命令:ANALYSIS-Analysis Filter),选择由大到小排列的15个孔隙体,这样就得到了我们想要的研究对象,如图13。
14.jpg
图13 15个最大的孔隙空间
在建模工作区选择生成表面(命令:MODELING-General Surface),这样我们就得到了一个surf文件,如图14。利用PerGeos系统生成的表面已经包含了表面材料的标签属性,可以直接用于进行表面重建。到这里还没完,小伙伴们不要忘记PerGeos系统独有的Recipes操作菜谱功能。如果刚才跟着数岩妹一起完成了一遍,不如将最后的结果保存为Recipe,这样以后同样的过程只需要调用该Recipe,单击开始键就可以让系统自动完成全部过程,简单易用。不会用Recipes吗?等着下期数岩妹再跟各位摆摆。
15.jpg
图14 孔隙体表面
以上就是利用PerGeos软件进行基于分水岭算法的高段位孔隙分离方法的全过程。从二维扫描灰度图变为三维标记孔隙体图的过程是不是很惊艳?PerGeos前沿数字岩石分析及三维可视化软件还有更多实用、好用的功能,更多教程,请持续关注!快快扫描下方二维码,关注我们吧!
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