毛管压力曲线法与CT扫描数字岩心技术的应用对比分析

岩石微观孔喉是表征储层物性的重要因素,目前海上少井条件下可获得的岩心物性分析资料有限。为了定量分析西湖凹陷X油田平湖组储层岩石微观孔喉特征与物性特征,该研究采用毛管压力曲线法与CT扫描数字岩心技术表征该油田微观孔喉,并进行对比分析。毛管压力曲线法利用压汞实验,测得岩心岩样数据,通过毛管压力曲线图版得到排驱压力与孔隙特征参数。CT扫描数字岩心技术对岩样进行三维数字岩心重构,构建的三维数字岩心与真实岩心的相似度高,结合最大球法与图像处理方法,做到了定量化、可视化岩石微观孔喉表征。毛管压力曲线法与CT扫描数字岩心技术得到的孔隙分布曲线形状趋势相仿,存在差异。该文拟通过对毛管压力曲线法和CT扫描数字岩心技术在微观孔喉表征中的应用进行对比分析,旨在为研究人员提供更为准确、全面的储层表征信息,为油气勘探开发提供理论指导。

岩心数字化技术研究与应用

岩心是油气田勘探开发的核心战略资源之一,在油气藏岩相、储层物性、含油性的研究中发挥着重要作用。与纸质资料相比,岩心实物地质资料具有缩减性和可变性的特点,岩心“原貌”不可能长久保存,从而降低了岩心的使用价值。岩心数字化技术可以及时采集岩心各项原始数据,丰富岩心地质信息,提升岩心资料利用率,因此开展岩心数字化技术研究具有重要意义。根据胜利油田岩心数字化建设的生产实践,对岩心数字化的概念、设备和技术内容进行了阐述,分析了岩心伽马能谱测量、XRF元素测试、磁化率测试、CT扫描等多种重要的岩心数字化技术,并探讨了各项技术的地质应用效果。研究结果表明,岩心数字化技术具有测试快、连续性好、数据多、精度高等优势,可以精细反映沉积物的变化特征,能为泥页岩、碳酸盐岩和砂砾岩等地层的沉积成因、储层描述及评价、物质组成等问题的研究提供重要的地质依据,具有较为广阔的应用前景。岩心数字化资料是基于岩心直接获得的岩心尺度的连续性资料,从资料性质上来看介于原始资料和成果资料之间,更侧重于岩心的“原始性”,是第一手的地质资料。岩心数字化资料具有独特而重要的应用价值,是提高岩心应用水平的重要技术手段。

基于CT扫描的三维数字岩心孔隙结构表征方法及应用——以莫北油田116井区三工河组为例

为真实、精确、直观地表征储集层岩石的孔隙结构特征,对不同岩性的岩心样品进行CT扫描成像并构建三维数字岩心,应用最大球算法提取数字岩心的孔隙网络模型,最终实现岩心孔隙结构特征的三维显示和定量表征。该方法在莫北油田116井区三工河组储层应用取得良好效果,研究表明:该区储层孔隙类型以粒间孔、溶蚀孔和少量晶间孔为主,平均孔隙半径33.11μm,平均喉道半径1.47μm,喉道细小是造成研究区储层渗透率低的主要原因;与核磁共振Coates模型渗透率计算结果相比,数字岩心技术对于渗透率的计算更加精确;数字岩心孔隙结构表征结果与常规压汞资料对比,一致性较好,该技术还可定量识别孔隙和喉道,并具有形象直观、样品无损等特点,对于岩石孔隙结构的表征具有更大的优势。

基于CT扫描技术的岩心孔隙配位数实验研究

应用CT扫描技术对岩心的孔隙结构进行了研究,根据灰度值范围的选取,得到了储层岩心的孔隙度;通过二维横截面图片,对岩心孔喉比进行了研究;并且明确了岩心配位数的查找方法,给出了岩样的配位数分布特点。研究结果表明,渗透率为370×10-3μm2的配位数主要在5～13之间,而且有50%以上的比例在7～9;而渗透率为554×10-3μm2的配位数在6～15之间,有60%以上的比例在10～13;CT扫描得出的孔喉比由几变化到几十,最大孔喉比可达60,而随着渗透率的增加,孔喉比在降低,这与恒速压汞实验得出的结论基本是一致的。

基于CT扫描法构建数字岩心的分辨率选取研究

针对同一块岩心样品,基于CT扫描技术,通过调整不同的扫描分辨率构建三维数字岩心,并提取相应的孔隙网络模型。以孔隙网络模型为研究平台,对比分析不同分辨率下孔隙的微观结构特征,并确定了合理的扫描分辨率。研究表明,分辨率过低不能有效捕获岩心的微观孔隙结构特征;分辨率过高会造成数据体过大从而加长了计算时间;而合理的中分辨率不仅能够有效表征岩心孔隙的微观结构和连通性特征,而且能够大大缩减渗流计算时间,便于微观模拟技术的研究。

基于CT数字岩心深度学习的煤裂隙分布识别研究

为了实现煤裂隙多尺度分布特征的高精度,高效率识别,开展基于CT数字岩心深度学习的煤裂隙多尺度分布特性识别方法研究。利用工业CT扫描系统收集大量煤原始CT数字岩心信息阵列,将CT数字岩心信息阵列低损转换成二维灰度图像,再分割成不同尺度的正方形图像并将其图像亮度增强为不同级别作为训练样本,然后通过Matlab平台实现了用于含CT裂隙图像识别的AlexNet,ResNet-18,GoogLeNet,Inception-V3四种模型的构建与模型参数的优化。研究在不同数量训练样本下不同模型训练的识别准确率与验证准确率;研究在相同训练样本下不同模型对于不同尺度和亮度图像的准确率、计算效率和训练时间,获得适用于计算含裂隙的二维CT图像的分形维数的最优模型,再按照盒计维数的统计方法,计算每张裂隙图像的分形分布特性,并与传统二值化方法和人眼识别方法相对比,验证了基于CT数字岩心深度学习的煤裂隙多尺度分布特性识别方法的适用性,结果表明:①ResNet-18模型在图片样本为亮度4,尺度为3.5~21 mm时是适用于计算含裂隙的二维CT图像的分形维数的最优模型,该模型计算二维CT裂隙图像的分形维数精度高,且训练时间短。②基于CT数字岩心深度学习的煤裂隙多尺度识别方法与传统二值化方法相比,识别连通性裂隙的速度快、精度高、不易受煤中杂质的影响。

多层螺旋CT增强扫描结合数字化虚拟技术在四肢骨折扫描中的护理配合

目的:探讨健康教育对采用多层螺旋CT增强扫描并结合数字化虚拟技术分析的四肢骨折患者的CT扫描效果的影响。方法:将80例四肢骨折患者随机分为观察组和对照组。所有患者均给予64层CT增强扫描,扫描结果采用数字化虚拟技术进行分析。对照组采用临床常规护理,观察组在对照组的基础上进行健康教育护理干预。采用焦虑自评量表(SAS)和汉密尔顿抑郁量表(HAMD)对患者心理健康状态进行评定;评估患者对CT和疾病知识掌握情况;评价CT检查中患者依从性与效果。结果:观察组SAS、HAMD总分与干预前和对照组比较著降低(P【0.05),而对照组干预前后SAS、HAMD总分差异无统计学意义(P】0.05);观察组患者对CT和疾病知识掌握优良率为95.2%,显著高于对照组(P【0.05);观察组CT检查成功率为97.6%,显著高于对照组(P【0.05)。结论:健康教育能够使患者保持良好的心理状态,较好地掌握CT检查和疾病的有关知识,使患者在多层螺旋CT增强扫描过程中能配合检查,取得良好的配合效果。

CT扫描技术在岩心三维重建中的应用

岩石是具有复杂空间几何分布和不同孔隙尺寸的多孔介质,复杂的孔隙结构不仅影响着岩石的物理性质,同时也为石油天然气等能源的开采带来困难。本文介绍一种基于三维数字岩心的新方法 CDPRM,CDPRM利用CT扫描高精度、高分辨率等优点构建类似真实岩心的三维模型,利用3-matic软件将数字岩心转化为数据模型STL文件,导入3D打印机打印岩样并用于实验,同时用HYPERMESH软件对三维孔隙模型进行网格划分并导入有限元软件进行数值模拟。以砂岩为例,对CDPRM的数值模拟应用进行了初步探索。最后对CDPRM的发展做了展望,认为3D打印制作材料混合使用和其他技术(如:光弹性技术)相结合应用将是主要研究方向。

基于显微CT扫描和统计强度的煤岩损伤破裂特性研究

冲击地压与瓦斯等灾害制约了我国煤矿安全高效开采,但诸多煤岩动力灾害的发生机理不明。从巷道围岩冲击-瓦斯灾害实例出发,着重研究煤岩损伤破裂演化规律与模型。开展了X射线高精度显微CT扫描试验,利用三维重构技术获得了冲击倾向性煤高分辨率三维数字岩心图像,定量分析了非连续结构分布特征;采用计盒维数法和三维可视化软件AVIZO编程计算,得到了矿物条带和裂隙结构的表征参数;基于CT扫描重构和统计强度理论,提出了一种考虑三参量韦伯分布、瓦斯作用与有效应力的煤岩损伤破裂模型;进而,开展了含瓦斯煤岩三轴压缩试验,求解模型参数并验证模型可靠,揭示了煤岩渐进破坏过程中的损伤演化规律。具体而言,显微CT扫描重构和分形计算结果表明,冲击倾向煤内部矿物条带的表面积和分形维数分别处于0.0035~0.0137和1.1214~1.2342之间,而裂隙结构的表面积占比和分形维数则分别处于0.0006~0.0040和1.0651~1.1454范围。矿物条带的表面积占比和分形维数整体上大于裂隙结构的,说明冲击倾向煤内部的非连续结构数量多且分布复杂。此外,含瓦斯煤岩三轴压缩试验结果表明,围压作用下煤样应力应变关系呈现出典型的I类曲线特征,以剪切破坏为主,峰值强度和峰值应变随围压升高而增大。进一步,给出了损伤破裂模型7个参数的确定方法,并利用试验结果求解了模型参数和损伤变量。计算结果表明,该模型能较准确地反映煤岩压缩变形、准线弹性变形、塑性变形、峰值强度和峰后软化等渐进破坏特征。而且,在前2个阶段煤岩损伤变量小于0.2,进入塑性阶段尤其是峰后阶段,损伤变量急剧增大直至破裂。因此,提出了损伤阈值的概念,建议将损伤阈值0.2作为煤岩损伤破裂的预警值。研究结果将为煤岩动力灾害的发生机理、预警及防控提供理论支撑。

计算机断层扫描技术在混凝土细观力学中的研究进展与热点分析

混凝土作为一种典型非均质多相材料,其宏观性能取决于细观乃至微观结构组成及各组分基本物理力学性能,计算机断层扫描(computed tomography,CT)技术因其无损、高效及高精度等特点,在混凝土细观力学研究中有着得天独厚的优势。综述了光学技术、声波技术及CT技术在混凝土细观力学试验中的研究进展,对比了三者的优势与局限性;从图像获取、图像处理、三维重建与模型建立等3个步骤详细论述了基于CT图像的混凝土细观模型建立;利用CiteSpace软件可视化分析CT技术在混凝土细观力学中的研究热点;对CT技术与数字图像技术在混凝土细观力学的研究进行了总结与展望。

X-CT扫描成像技术在致密砂岩微观孔隙结构表征中的应用——以大安油田扶余油层为例

以松辽盆地南部大安油田扶余油层致密砂岩样品为研究对象,利用VGStudio MAX强大的CT数据分析功能结合Avizo软件先进的数学算法,建立了大安油田扶余油层致密砂岩多尺度三维数字岩心模型,该模型具有样品无损、结果直观、数据丰富等优势;同时结合环境描电镜(ESEM)、Maps图像拼接技术、铸体薄片、恒速压汞等油气分析测试方法对松辽盆地南部大安油田扶余油层微观孔隙特征进行了定量表征,为进一步开展大安油田扶余油层渗流机理的研究打下了基础。研究表明:微米尺度下,大安油田扶余油层储集空间类型以溶蚀型孔隙和微裂缝为主,不同孔渗的样品孔喉的形态和尺寸有所不同,孔喉形态多为球状和条带状,孔喉分布状态主要有连片状和孤立状两种;纳米尺度下,大安油田扶余油层储集空间类型以矿物颗粒内部或表面的溶蚀孔隙和微裂缝为主,纳米孔喉形态上多呈小球状、管状,微裂缝对纳米级孔隙有很好的沟通作用。喉道半径较窄是造成样品的实测渗透率较低的主要原因。

基于CT扫描的岩心压敏效应实验研究

为揭示岩石应力敏感的微观力学机理,加深对应力敏感性的理解,基于可以真实描述岩石内部结构特征的CT扫描技术,结合数字岩心和孔隙网络模型理论进行了几何拓扑结构分析,获得了有效应力与孔隙结构的关系及有效应力与渗透率的关系,对比了有效应力升高、降低2个过程中的孔隙结构参数和渗流能力。结果表明:随着有效应力升高,孔隙半径分布曲线向左偏移,形状因子概率曲线向右偏移,孔喉连通性变差,渗透率降低;随着有效应力降低,孔隙半径分布曲线、形状因子概率曲线、孔喉连通性和渗透率的变化规律均与有效应力升高时相反。孔隙结构变形存在应力敏感滞后性,且有效应力降低后渗透率不能恢复。这说明应力敏感对于岩石孔隙的变形以及流体在其中流动的影响不能忽略。

新型三维微计算机层析扫描技术——在给定的微CT系统中,利用大锥角下螺旋扫描轨迹和Katswvich滤波投影算法可以提高岩心成像吞吐量

孔隙是储层研究的基础，关系着油气驱替的效果。因此，在过去的15年里，孔隙级成像和模拟技术得到了较快的发展，已经从用于研究流体驱替和运移属性的单一技术逐渐发展成为一种用于数字岩心分析的预测工具。但是受制于地层非均质性的影响，就成像及模拟技术研究而言，对接触角、孔隙形态及空间结构、界面张力等关键属性分析的准确度不高，因此需要推出新型技术以更好地克服地层非均质性带来的影响。

数字岩心技术在页岩弹性模量计算中的应用

弹性模量是页岩气勘探开发寻找甜点的一项重要参数,也是直接决定水力压裂效果的重要指标。由于页岩通常具有极高的脆性,很难通过传统岩石力学实验方法来测定其弹性力学特征。为进行弹性模量预测,采用最新的数字岩石物理手段,结合扫描电子显微镜成像、页岩矿物质组分定量确定和有限元数值模拟等方法,通过模拟页岩数字岩心在线弹性范围内的应力应变的响应过程,计算出页岩数字岩心的有效弹性参数,并通过对不同尺寸计算区域的模拟计算结果进行比较,验证了此方法的取样代表性。模拟计算结果与实际测井数据比对也证实了此方法的有效性。

基于CT扫描技术的沥青混合料虚拟劈裂试验

为了研究不同类型沥青混合料的抗拉性能,采用Burgers模型表征沥青砂浆的黏弹性能,通过Computer Tomography(CT)扫描技术和有限元方法建立了基于沥青混合料细观结构特征的虚拟劈裂试验模型,并通过室内实测结果进行模型准确性验证。以劈裂劲度模量、拉应力最大值、拉应力平均值、拉应力方差以及应力集中性参数作为评价指标,分析了各细观结构因素对不同类型沥青混合料抗拉性能的影响。结果表明:分别从定性和定量方面证实了建立的沥青混合料虚拟劈裂试验模型具有较好的准确性;与AC-20混合料相比,AC-13混合料表现出更优的抗裂性能和应力分散能力;级配和集料分布特征均对沥青混合料抗裂性能造成影响;采用橡胶沥青或者SBS改性沥青可以显著增强沥青砂浆抗变形能力和沥青混合料抗拉性能;空隙的存在导致在一定程度上降低了沥青混合料的抗裂性能。因此,在进行虚拟仿真分析时必须准确地表征沥青混合料非均质的细观结构特征,才能有效地反映其宏观力学特性。

利用CT图像与压汞核磁共振构建高精度三维数字岩心

X射线CT扫描作为岩心孔隙结构研究的主要手段之一,遇到的最主要的难题是微米CT无法识别微孔隙。纳米CT能够反映岩心微孔隙的信息,在一定程度上弥补微米CT扫描的不足。纳米CT扫描岩样的尺寸很小,即使对于均质性较好的岩心,选取岩样时的位置不同,得到的岩心参数也会有所差异,对于非均质性强的岩心,结果差异会更大。针对该问题提出利用CT扫描图像与压汞核磁共振资料结合构建高精度三维数字岩心的方法。相比于微米扫描得到的数字岩心,该方法获取的数字岩心在孔隙度和渗透率上都有较大提升,与实验结果更为接近,为在取心难、实验难的碳酸盐岩、页岩储层开展数字岩石物理实验奠定了基础。

基于CT扫描的低渗岩心正反向驱替提升驱油效率分析

低渗储层开发难度大,驱油效率低。油田现场常采用水井转抽的开采方式开发取得成功,证明正反向驱替是提高驱油效率的重要措施之一。为了明确该方法提高驱油效率的机理,开展正反向驱替和CT扫描实验。结合正反向驱替实验得到的数据结果与CT扫描实验得到的岩心孔隙、喉道、油水赋存状态图片信息,综合研究分析提升低渗岩心驱油效率的原因。结果表明:正反向驱替实验,一方面可以降低岩心内部贾敏效应的影响,使得岩心内部的连通性提高残余油活化并重新聚集,另一方面有利于解除岩心内部毛管力对大孔道内油的圈闭作用。此外,对于不同渗透率级别的岩心而言,在含水率较低且含油饱和度较高时刻转反向驱替,效果最好。

多层螺旋CT扫描技术与DR影像技术在诊断肋骨骨折中的临床价值

目的:分析在肋骨骨折临床诊断中应用多层螺旋CT扫描技术和数字化X线摄影(DR)影像技术的价值。方法:将2018年1月至2019年1月期间在本院就诊的50例肋骨骨折患者纳入研究,全部患者分别接受多层螺旋CT扫描和DR影像扫描。对比两种检查方式对肋骨骨折的检出情况,记录检查时间。结果:经过临床和影像学检查得知,全部50例患者共存在110处骨折,其中33处为单发骨折,77处为多发骨折。多层螺旋CT扫描共检出105处(95.45%),DR影像扫描共检出90处(81.82%),有统计学差异(P<0.05)。DR影像扫描漏诊率(18.18%)明显高于多层螺旋CT扫描(4.55%),有统计学差异(P<0.05)。在检查时间上,多层螺旋CT扫描少于DR影像扫描,有统计学差异(P<0.05)。结论:在肋骨骨折临床诊断中,多层螺旋CT扫描技术相较于DR影像技术,可更加清晰、直观的显示骨折状况,诊断准确率更高,检查用时更少,值得推广。

CT薄层扫描技术在剖宫产瘢痕妊娠个体化治疗中的应用价值

目的:探讨利用CT薄层扫描数据构建剖宫产瘢痕妊娠患者术前三维模型的方法及临床意义。方法:利用CT血管成像及CT薄层扫描技术,获取1例剖宫产瘢痕妊娠患者断层图像数据集,借助Mimics软件在术前重建该患者骨盆、盆腔动脉/静脉血管网、周围组织。结果:构建的剖宫产瘢痕妊娠三维模型清晰显示病灶范围、供血动脉、病灶同周围组织之间的关系。结论:利用CT血管成像及CT薄层扫描技术结合适当的计算机软件可构建出在体女性剖宫产瘢痕妊娠术前三维模型,实现剖宫产瘢痕妊娠的个体化治疗。