三维数字岩心孔隙级可视化技术

2025-11-14 12:31:00

对于孔隙级数字岩心多相渗流的研究,首先需要弄清的是岩心内部孔隙空间结构。世界上目前对数字岩心重建的方法有切片组合法,X射线立体成像法以及基于图像的数值重建方法等。而第三种方法只需要极少量岩石切片(一般为几厘米)的X光扫描图像,该方法经济方便,为现在普遍使用的方法。

CT扫描仪主要包括:X射线源、样品夹持器、X射线探测器以及相应数据存储、处理的工作站、显示器等。X射线源产生扫描样品所需的X射线;样品夹持器固定待扫描样品,高精度旋转扫描;X射线探测器检测经样品衰减后的X射线。上述组成均与计算机连接,计算机用于精确控制X射线源的射线强度、样品夹持器的旋转角度和其他扫描参数,此外计算机还将对检测信号进行处理,最终输出样品的CT扫描图像。

CT成像原理是X射线的衰减,即X射线穿过物质时与物质的原子相互作用引起的能量衰减。在扫描过程中X射线衰减主要取决于样品的材料组成、密度和光束方向的厚度。衰减强度信号被探测器接收传输给计算机,CT系统使用二维投影图重构算法重构出样品内部三维结构的切片图像。

为了样品固定的方便,以及获得高分辨率的岩石样品图像并便于后期图像处理,实验中应当将岩石样品打磨成直径0.30.5cm,长度11.5cm近圆柱体形态。并尽可能的缩小探测器和X射线源间的距离,有利于获得高分辨率的图像并缩短实验时间。根据所得CT扫描所得图像,运用三维重构软件将其重建为三维立体模型,为之后将进行的模型测量、力学性质以及渗流特性等方面的研究好基础工作。

在对重构模型进行图像分割处理前,都需要减少图形的噪声干扰,或者突出研究对象CT扫描图像进行降噪处理正是基于这样的目的降噪处理工具往往会通过一系列的算法而使图形更易识别。例如,降噪处理可以从损坏的图像或较低对比度图像中去除噪声干扰。将岩石切片图形中独立的基质或者孔隙各自分割开,以达到观测孔洞数据的目的,同时也能更好地分析孔隙或者颗粒的体积、表面积、空间坐标等物性参数。

这种三维可视化技术的先进性表现在:可以直观的得到数字岩心的物性资料;对数字岩心进行可视化处理,可以找到数字岩心重建过程中的部分问题,方便改进数字岩心的模拟。了解图像的各个处理步骤,使数字岩心重建的原理更容易被理解。

图像的部分测量可以和实验室测量数据相对比,判断重建的准确性;微观级的渗流研究,是在孔隙级的基础上进行,借助可视化数字岩心,有利于渗流过程的模拟,有利于发现微观渗流的规律;重建后所得岩样孔隙度与实际所测孔隙度非常接近,存在的误差是由于实测孔隙度为有效孔隙度,而重建后所得孔隙度为岩样的绝对孔隙度,对岩样物性参数的测量,重建所得数据具有可靠性,可用于工程计算。

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