高精度非常规岩石模型3D打印方法与装置与流程

本发明涉及石油勘探领域，尤其涉及一种高精度非常规岩石模型3d打印方法与装置。

背景技术

在石油天然气开发领域，为了保证石油天然气开发的效率，首先需要获取待开发地层的岩心，在实验室对该待开发地层的岩心进行多次的实验，将测量获得的待开发地层岩心的各项实验结果作为该待开发地层的地球物理参数信息。

现有技术中，为了实现对待开发地层岩心的测量，需要采集待开发地层的天然岩心进行测量。

但是，由于不同的天然岩心之间往往存在着些许差异，因此，很难获取到完全一致的两个天然岩心。由于天然岩心存在差异，进行物理实验难免对天然岩心造成破坏，从而导致根据同一层位不一致的两块天然岩心测量得到的地球物理参数信息不完全一致，给后续的石油天然气开发工作带来不便。

技术实现要素：

本发明提供一种高精度非常规岩石模型3d打印方法与装置，用于解决现有技术中由于采集的两个天然岩心存在差异而导致后续根据该天然岩心测量得到的地球物理参数信息无法真实地表征待开发地层的真实地球物理参数信息，而给后续石油天然气开发工作带来不便的技术问题。

本发明的第一个方面是提供一种高精度非常规岩石模型3d打印方法，包括：

确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度；

根据所述孔隙结构以及孔隙度构造所述待打印岩心的待打印模型；

确定所述待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，并根据所述矿物组成成分以及矿物比例确定所述待打印岩心的待打印材料；

将所述待打印模型输入3d打印机，以使所述3d打印机使用所述待打印材料打印所述待打印模型，获得所述待打印岩心对应的岩心模型。

本发明的另一个方面是提供一种高精度非常规岩石模型3d打印装置，包括：

确定模块，用于确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度；

待打印模型构造模块，用于根据所述孔隙结构以及孔隙度构造所述待打印岩心的待打印模型；

待打印材料确定模块，用于确定所述待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，并根据所述矿物组成成分以及矿物比例确定所述待打印岩心的待打印材料；

打印模块，用于将所述待打印模型输入3d打印机，以使所述3d打印机使用所述待打印材料打印所述待打印模型，获得所述待打印岩心对应的岩心模型。

本发明提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法与装置，通过确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度并根据该孔隙结构以及孔隙度构造待打印岩心的待打印模型，确定待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，并根据矿物组成成分以及矿物比例确定待打印岩心的待打印材料，将待打印模型输入3d打印机，以使3d打印机使用待打印材料打印待打印模型，获得待打印岩心对应的岩心模型，由于通过3d打印机打印出的至少一个岩心模型与所述待打印天然岩心完全一致。因此，通过该岩心模型测量获得的地球物理参数信息能够真实地表征待开发地层的真实地球物理参数信息，从而能够提高石油天然气开发的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法的流程示意图；

图2为发明实施例二提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法的流程示意图；

图3为发明实施例三提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法的流程示意图；

图4为发明实施例四提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法的流程示意图；

图5为发明实施例五提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法的流程示意图；

图6为本发明实施例六提供的高精度非常规岩石模型3d打印装置的结构示意图；

图7为发明实施例七提供的高精度非常规岩石模型3d打印装置的结构示意图；

图8为发明实施例八提供的高精度非常规岩石模型3d打印装置的结构示意图；

图9为发明实施例九提供的高精度非常规岩石模型3d打印装置的结构示意图；

图10为发明实施例十提供的高精度非常规岩石模型3d打印装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法的流程示意图，如图1所示，所述方法包括：

步骤101、确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度。

一般情况下，3d打印机内装有各类矿物、胶结物等不同的“打印材料”，可以接收计算机发送的待打印模型，并通过预设的不同打印材料打印该待打印模型，从而能够实现对待打印物体的3d立体打印，因此，为了实现对待打印岩心的打印，首先需要构造待打印岩心对应的待打印模型。由于不同地层采集到的天然岩心往往存在着些许差异，因此，为了构造与待打印岩心一模一样的岩心模型，首先需要确定待打印岩心的孔隙结构与孔隙度。具体地，可以通过任意可以获取岩心的孔隙结构与孔隙度的方式实现对待打印岩心的孔隙结构与孔隙度的获取，本发明在此不作限制。需要说明的是，待打印岩心可以为非常规岩心，也可以为常规岩心，本发明在此不作限制。

步骤102、根据所述孔隙结构以及孔隙度构造所述待打印岩心的待打印模型。

在本实施方式中，获取到待打印岩心的孔隙结构与孔隙度之后，可以根据该待打印岩心的孔隙结构与孔隙度通过计算机建立待打印岩心的待打印模型，该待打印模型能够表征该待打印岩心的力学性质。

步骤103、确定所述待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，并根据所述矿物组成成分以及矿物比例确定所述待打印岩心的待打印材料。

在本实施方式中，由于3d打印机一般都是通过自身承载的打印材料实现对待打印模型的打印，因此，还需要确定当前待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，并根据矿物组成成分以及矿物比例确定当前待添加至3d打印机中的待打印材料。具体地，可以采用任意一种可以获取确定岩心的矿物组成成分以及矿物比例的方法实现对岩心的矿物组成成分以及矿物比例的测量，本发明在此不作限制。

步骤104、将所述待打印模型输入3d打印机，以使所述3d打印机使用所述待打印材料打印所述待打印模型，获得所述待打印岩心对应的岩心模型。

在本实施方式中，建立待打印岩心的待打印模型并确定待打印材料之后，可以将该待打印模型添加至3d打印机中，3d打印机接收到该待打印模型之后，可以根据该待打印模型将自身承载的待打印材料一层层叠加起来，最终获得待打印岩心对应的岩心模型。

需要说明的是，由于待打印模型是根据待打印岩心的孔隙结构与孔隙度建立的，待打印材料是根据待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例确定的，因此，由于打印出来的岩心模型的孔隙结构、孔隙度矿物组成成分以及矿物比例均与待打印天然岩心完全一致，从而能够保证打印出来的岩心模型的力学性质以及润湿性也均与待打印天然岩心完全一致。而且，通过3d打印机打印出的每一个岩心模型的性质也都完全一致，因此，使用3d打印机打印出的岩心模型进行后续的实验，测量得到的地球物理参数信息能够真实地表征待开发地层的真实地球物理参数信息。此外，由于待打印模型是根据待打印天然岩心的孔隙结构与孔隙度建立的，待打印材料是根据待打印天然岩心的矿物组成成分以及矿物比例确定的，因此，可以通过3d打印机打印任意形状的岩石模型，从而也能实现对非常规岩石模型的建立。

本实施例提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法，通过确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度并根据该孔隙结构以及孔隙度构造待打印岩心的待打印模型，确定待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，并根据矿物组成成分以及矿物比例确定待打印岩心的待打印材料，将待打印模型输入3d打印机，以使3d打印机使用待打印材料打印待打印模型，获得待打印岩心对应的岩心模型，由于通过3d打印机打印出的至少一个岩心模型完全一致，因此，通过该岩心模型测量获得的地球物理参数信息能够真实地表征待开发地层的真实地球物理参数信息，从而能够提高石油天然气开发的效率。

图2为发明实施例二提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法的流程示意图，如图2所示，在上述实施例的基础上，所述方法还包括：

步骤201、通过数字岩心技术扫描所述待打印岩心，确定所述待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度。

在本实施方式中，具体可以通过数字岩心技术扫描待打印岩心，从而确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度。数字岩心技术的基本原理是基于二维扫描电镜图像或三维ct扫描图像，运用计算机图像处理技术，通过一定的算法完成数字岩心重构，从而能够精准地获取待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度。

步骤202、根据所述孔隙结构以及孔隙度构造所述待打印岩心的待打印模型。

步骤203、确定所述待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，并根据所述矿物组成成分以及矿物比例确定所述待打印岩心的待打印材料。

步骤204、将所述待打印模型输入3d打印机，以使所述3d打印机使用所述待打印材料打印所述待打印模型，获得所述待打印岩心对应的岩心模型。

本实施例提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法，通过数字岩心技术确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度，从而为后续根据测量获得的孔隙结构以及孔隙度构造待打印模型提供了基础，进而为能够提高石油天然气开发的效率提供了基础。

图3为发明实施例三提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法的流程示意图，如图3所示，在上述任一实施例的基础上，所述方法还包括：

步骤301、确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度。

步骤302、根据所述孔隙结构以及孔隙度构造所述待打印岩心的待打印模型。

步骤303、通过qemscan方法确定所述待打印岩心的矿物组成以及矿物比例，并根据所述矿物组成成分以及矿物比例确定所述待打印岩心的待打印材料。

步骤304、将所述待打印模型输入3d打印机，以使所述3d打印机使用所述待打印材料打印所述待打印模型，获得所述待打印岩心对应的岩心模型。

在本实施例中，获取到待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度，并根据待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度构建待打印岩心的待打印模型之后，可以通过qemscan方法确定待打印岩心的矿物组成以及矿物比例，具体地，qemscan是一种综合自动矿物岩石学检测方法的简称，全称为quantitativeevaluationofmineralsbyscanningelectronmicroscopy，即扫描电镜矿物定量评价。这种检测方法能够对矿物、岩石、人工合成材料进行定量分析。qemscan能够通过沿预先设定的光栅扫描模式加速的高能电子束对样品表面进行扫描，并得出矿物集合体嵌布特征的彩图。仪器能够发出x射线能谱并在每个测量点上提供出元素含量的信息。从而能够精准地获取到待打印岩心的矿物组成以及矿物比例。根据该矿物组成以及矿物比例确定待打印岩心的待打印材料。将该待打印模型添加至3d打印机中，3d打印机接收到该待打印模型之后，可以根据该待打印模型将自身承载的待打印材料一层层叠加起来，最终获得待打印岩心对应的岩心模型。

本实施例提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法，通过qemscan方法能够精准地获取待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，因此，为后续根据待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例确定待打印岩心的待打印材料提供了基础，进而为能够提高石油天然气开发的效率提供了基础。

图4为发明实施例四提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法的流程示意图，如图4所示，在上述任一实施例的基础上，所述方法还包括：

步骤401、确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度。

步骤402、根据所述孔隙结构以及孔隙度模拟所述待打印岩心的结构，并将所述待打印岩心的结构作为所述待打印岩心的待打印模型。

步骤403、确定所述待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，并根据所述矿物组成成分以及矿物比例确定所述待打印岩心的待打印材料。

步骤404、将所述待打印模型输入3d打印机，以使所述3d打印机使用所述待打印材料打印所述待打印模型，获得所述待打印岩心对应的岩心模型。

在本实施例中，为了构造与待打印天然岩心完全一致的人造岩心模型，首先需要确定待打印岩心的孔隙结构与孔隙度，通过计算机模拟颗粒堆积的孔隙结构和孔隙度结果以及计算机模拟地层沉积的结果，根据所需要的孔隙度正演建立的地层模型作为待打印岩心对应的岩心模型，该岩心模型能够表征待打印岩心的力学性质。确定待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，并根据所述矿物组成成分以及矿物比例确定所述待打印岩心的待打印材料。将该待打印模型添加至3d打印机中，3d打印机接收到该待打印模型之后，可以根据该待打印模型将自身承载的待打印材料一层层叠加起来，最终获得待打印岩心对应的岩心模型。

本实施例提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法，通过根据所述孔隙结构以及孔隙度模拟所述待打印岩心的结构，并将所述待打印岩心的结构作为所述待打印岩心的待打印模型，从而能够保证待打印模型的力学性质与待打印岩心完全一致，因此，采用该待打印模型打印出的岩心模型能够与待打印岩心一致，通过该岩心模型测量获得的地球物理参数信息能够真实地表征待开发地层的真实地球物理参数信息，进而能够提高石油天然气开发的效率。

图5为发明实施例五提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法的流程示意图，如图5所示，在上述任一实施例的基础上，所述方法还包括：

步骤501、确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度。

步骤502、根据所述孔隙结构以及孔隙度构造所述待打印岩心的待打印模型。

步骤503、确定所述待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，根据所述矿物比例配比所述矿物组成成分，获得所述待打印岩心的待打印材料。

步骤504、将所述待打印模型输入3d打印机，以使所述3d打印机使用所述待打印材料打印所述待打印模型，获得所述待打印岩心对应的岩心模型。

在本实施例中，获取到待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度，并根据待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度构建待打印岩心的待打印模型之后，获取待打印岩心的矿物组成以及矿物比例，并根据该矿物比例对矿物组成成分进行配比，获得与待打印岩心的矿物组成以及矿物比例的待打印材料，将该待打印模型添加至3d打印机中，3d打印机接收到该待打印模型之后，可以根据该待打印模型将自身承载的待打印材料一层层叠加起来，最终获得待打印岩心对应的岩心模型。

本实施例提供的高精度非常规岩石模型3d打印方法，通过根据该矿物比例对矿物组成成分进行配比，获得与待打印岩心的矿物组成以及矿物比例的待打印材料，从而能够实现待打印材料与待打印岩心的组成一致，进而能够保证采用该待打印材料制作的岩心模型能够与待打印岩心一致，因此，通过该岩心模型测量获得的地球物理参数信息能够真实地表征待开发地层的真实地球物理参数信息。

图6为本发明实施例六提供的高精度非常规岩石模型3d打印装置的结构示意图，如图6所示，所述装置包括：

确定模块61，用于确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度。

待打印模型构造模块62，用于根据所述孔隙结构以及孔隙度构造所述待打印岩心的待打印模型。

待打印材料确定模块63，用于确定所述待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，并根据所述矿物组成成分以及矿物比例确定所述待打印岩心的待打印材料。

打印模块64，用于将所述待打印模型输入3d打印机，以使所述3d打印机使用所述待打印材料打印所述待打印模型，获得所述待打印岩心对应的岩心模型。

需要说明的是，由于待打印模型是根据待打印岩心的孔隙结构与孔隙度建立的，待打印材料是根据待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例确定的，因此，由于打印出来的岩心模型的孔隙结构、孔隙度矿物组成成分以及矿物比例均与待打印岩心完全一致，从而能够保证打印出来的岩心模型的力学性质以及润湿性也均与待打印岩心完全一致。而且，通过3d打印机打印出的每一个岩心模型的性质也都完全一致，因此，使用3d打印机打印出的岩心模型进行后续的实验，测量得到的地球物理参数信息能够真实地表征待开发地层的真实地球物理参数信息。此外，由于待打印模型是根据待打印岩心的孔隙结构与孔隙度建立的，待打印材料是根据待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例确定的，因此，可以通过3d打印机打印任意形状的岩石模型，从而也能实现对非常规岩石模型的建立。

本实施例提供的高精度非常规岩石模型3d打印装置，通过确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度并根据该孔隙结构以及孔隙度构造待打印岩心的待打印模型，确定待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，并根据矿物组成成分以及矿物比例确定待打印岩心的待打印材料，将待打印模型输入3d打印机，以使3d打印机使用待打印材料打印待打印模型，获得待打印岩心对应的岩心模型，由于通过3d打印机打印出的至少一个岩心模型完全一致，因此，通过该岩心模型测量获得的地球物理参数信息能够真实地表征待开发地层的真实地球物理参数信息，从而能够提高石油天然气开发的效率。

图7为发明实施例七提供的高精度非常规岩石模型3d打印装置的结构示意图，如图7所示，在上述任一实施例的基础上，所述装置还包括：

具体地，确定模块71包括：

结构确定单元701，用于通过数字岩心技术扫描所述待打印岩心，确定所述待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度。

待打印模型构造模块72，用于根据所述孔隙结构以及孔隙度构造所述待打印岩心的待打印模型。

待打印材料确定模块73，用于确定所述待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，并根据所述矿物组成成分以及矿物比例确定所述待打印岩心的待打印材料。

打印模块74，用于将所述待打印模型输入3d打印机，以使所述3d打印机使用所述待打印材料打印所述待打印模型，获得所述待打印岩心对应的岩心模型。

本实施例提供的高精度非常规岩石模型3d打印装置，通过数字岩心技术确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度，从而为后续根据测量获得的孔隙结构以及孔隙度构造待打印模型提供了基础，进而为能够提高石油天然气开发的效率提供了基础。

图8为发明实施例八提供的高精度非常规岩石模型3d打印装置的结构示意图，如图8所示，在上述任一实施例的基础上，所述装置还包括：

确定模块81，用于确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度。

待打印模型构造模块82，用于根据所述孔隙结构以及孔隙度构造所述待打印岩心的待打印模型。

待打印材料确定模块83具体包括：

成分确定单元803，用于通过qemscan方法确定所述待打印岩心的矿物组成以及矿物比例，并根据所述矿物组成成分以及矿物比例确定所述待打印岩心的待打印材料。

打印模块84，用于将所述待打印模型输入3d打印机，以使所述3d打印机使用所述待打印材料打印所述待打印模型，获得所述待打印岩心对应的岩心模型。

本实施例提供的高精度非常规岩石模型3d打印装置，通过qemscan方法能够精准地获取待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，因此，为后续根据待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例确定待打印岩心的待打印材料提供了基础，进而为能够提高石油天然气开发的效率提供了基础。

图9为发明实施例九提供的高精度非常规岩石模型3d打印装置的结构示意图，如图9所示，在上述任一实施例的基础上，所述装置还包括：

确定模块91，用于确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度。

待打印模型构造模块92具体包括：

模拟单元902，用于根据所述孔隙结构以及孔隙度模拟所述待打印岩心的结构，并将所述待打印岩心的结构作为所述待打印岩心的待打印模型。

待打印材料确定模块93，用于确定所述待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，并根据所述矿物组成成分以及矿物比例确定所述待打印岩心的待打印材料。

打印模块94，用于将所述待打印模型输入3d打印机，以使所述3d打印机使用所述待打印材料打印所述待打印模型，获得所述待打印岩心对应的岩心模型。

本实施例提供的高精度非常规岩石模型3d打印装置，通过根据所述孔隙结构以及孔隙度模拟所述待打印岩心的结构，并将所述待打印岩心的结构作为所述待打印岩心的待打印模型，从而能够保证待打印模型的力学性质与待打印岩心完全一致，因此，采用该待打印模型打印出的岩心模型能够与待打印岩心一致，通过该岩心模型测量获得的地球物理参数信息能够真实地表征待开发地层的真实地球物理参数信息，进而能够提高石油天然气开发的效率。。

图10为发明实施例十提供的高精度非常规岩石模型3d打印装置的结构示意图，如图10所示，在上述任一实施例的基础上，所述装置还包括：

确定模块11，用于确定待打印岩心的孔隙结构以及孔隙度。

待打印模型构造模块12，用于根据所述孔隙结构以及孔隙度构造所述待打印岩心的待打印模型。

待打印材料确定模块13具体包括：

配比单元131，用于确定所述待打印岩心的矿物组成成分以及矿物比例，根据所述矿物比例配比所述矿物组成成分，获得所述待打印岩心的待打印材料。

打印模块14，用于将所述待打印模型输入3d打印机，以使所述3d打印机使用所述待打印材料打印所述待打印模型，获得所述待打印岩心对应的岩心模型。

本实施例提供的高精度非常规岩石模型3d打印装置，通过根据该矿物比例对矿物组成成分进行配比，获得与待打印岩心的矿物组成以及矿物比例的待打印材料，从而能够实现待打印材料与待打印岩心的组成一致，进而能够保证采用该待打印材料制作的岩心模型能够与待打印岩心一致，因此，通过该岩心模型测量获得的地球物理参数信息能够真实地表征待开发地层的真实地球物理参数信息。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。