一种孔喉连接关系判别方法、系统、电子设备及存储介质与流程

本发明属于数字岩心分析领域，具体是一种孔喉连接关系判别方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术：

多孔介质的孔隙结构是影响其自身物理性质和流体流动性的重要因素。数字岩心技术在研究多孔介质孔隙结构特征中发挥重要作用。多孔介质孔和喉道的连接关系作为孔隙结构特征的重要组成部分，目前采用孔隙网络模型的方法(fatti.thenetworkmodelofporousmediaii.dynamicpropertiesofasinglesizetubenetwork[j].transaime，1956，207：160-163)可以求解孔配位数(孔连接的喉道的个数)，具体过程如下：

①采用klc算法(leet.c.，kashyapr.l.，chuc.buildingskeletonmodelsvia3-dmedialsurface/axis[j].thinningalgorithms.modelsandimageprocessing，1994：5-88.)提取数字岩心中轴线，如图1所示；

②以居中轴线的交点形成的节点作为孔中心，节点之间的连接线为等效喉道；

③计算节点连接的喉道的个数得到孔的配位数。

然而，采用目前的孔隙网络模型方法表征孔喉连接关系有以下两个方面的不足：

①仅可以求解孔配位数，无法计算得到给定孔连接的喉道；

②由于3条中轴线才能形成一个节点，故而采用该方法计算的孔的配位数最小为3，与实际情况不相符，无法真实反映孔喉连接关系。

技术实现要素：

本发明提供一种孔喉连接关系判别方法、系统、电子设备及存储介质，能够准确得到数字岩心每个孔和喉道的连接关系，真实反映数字岩心的孔喉连接关系。

本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种孔喉连接关系判别方法，包括：

提取数字岩心图像中的孔和喉道；

构建第一喉道的遮罩图像，所述第一喉道的遮罩图像覆盖所述第一喉道及与所述第一喉道连接的孔；

将所述第一喉道的遮罩图像和所述数字岩心图像取交集得到第一图像；

选取所述第一图像中所述第一喉道的任意一点，从所述第一图像中选取包含该点的连通体，得到第二图像；

对所述数字岩心图像中的孔与所述第二图像取交集，判别所述第一喉道与孔的连接关系。

更进一步地，所述方法还包括：

当所述取交集结果为非空集时判定所述第一喉道与孔连接；

当所述取交集结果为空集时判定所述第一喉道与孔不连接。

更进一步地，所述提取数字岩心图像中的孔和喉道，包括：

对数字岩心图像进行孔喉分割分别得到孔部分和喉道部分；

对所述孔部分进行连通体识别，提取所述数字岩心图像中的所有孔；

对所述喉道部分进行连通体识别，提取所述数字岩心图像中的所有喉道。

更进一步地，所述构建第一喉道的遮罩图像，包括：

从提取到的喉道中选取第一喉道，获取外接于所述第一喉道的最小外接长方体；

以所述第一喉道的最小外接长方体的中心为中心，将所述第一喉道的最小外接长方体每个面向外移动形成扩展长方体；

根据所述扩展长方体的位置构建所述第一喉道的遮罩图像，所述第一喉道的遮罩图像覆盖所述第一喉道及与所述第一喉道连接的孔。

更进一步地，所述以所述第一喉道的最小外接长方体的中心为中心，将所述第一喉道的最小外接长方体每个面向外移动形成扩展长方体，包括：

以所述第一喉道的最小外接长方体的中心为中心，将所述第一喉道的最小外接长方体每个面向外移动1个像素形成扩展长方体。

第二方面，本发明提供一种孔喉连接关系判别系统，包括：

提取模块，用于提取数字岩心图像中的孔和喉道；

构建模块，用于构建第一喉道的遮罩图像，所述第一喉道的遮罩图像覆盖所述第一喉道及与所述第一喉道连接的孔；

第一处理模块，用于将所述第一喉道的遮罩图像和所述数字岩心图像取交集得到第一图像；

第二处理模块，用于选取所述第一图像中所述第一喉道的任意一点，从所述第一图像中选取包含该点的连通体，得到第二图像；

判别模块，用于对所述数字岩心图像中的孔与所述第二图像取交集，判别所述第一喉道与孔的连接关系。

更进一步地，所述判别模块还用于：

当所述取交集结果为非空集时判定所述第一喉道与孔连接；

当所述取交集结果为空集时判定所述第一喉道与孔不连接。

更进一步地，所述构建模块，具体用于：

从提取到的喉道中选取第一喉道，获取外接于所述第一喉道的最小外接长方体；

以所述第一喉道的最小外接长方体的中心为中心，将所述第一喉道的最小外接长方体每个面向外移动形成扩展长方体；

根据所述扩展长方体的位置构建所述第一喉道的遮罩图像，所述第一喉道的遮罩图像覆盖所述第一喉道及与所述第一喉道连接的孔。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现第一方面所述的孔喉连接关系判别方法。

第四方面，本发明提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现第一方面所述的孔喉连接关系判别方法。

本发明所提供的孔喉连接关系判别方法、系统、电子设备及存储介质，针对数字岩心分析孔隙连通性的问题，综合运用了图像处理方法和数学集合运算方法，能快速、准确得到数字岩心每个孔和喉道的连接关系，真实反映数字岩心的孔喉连接关系，为分析储层孔隙结构提供支持，为进一步分析多孔介质孔隙结构特征提供必要信息，随着油田科研生产中对数字岩心分析的需求越来越高，本发明具有良好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是采用现有技术提取的数字岩心中轴线；

图2是本发明实施例一提供的孔喉连接关系判别方法流程图；

图3是本发明实施例一提供的孔喉连接关系判别流程示意图；

图4是本发明实施例一提供的步骤s110的具体流程图；

图5是本发明实施例一提供的步骤s120的具体流程图；

图6是本发明实施例一提供的第一喉道的最小外接长方体的位置方位图；

图7是本发明实施例一提供的孔喉连接关系判别方法的另一流程图；

图8是本发明实施例二提供的孔喉连接关系判别系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

图2本实施例提供的孔喉连接关系判别方法流程图，图3为实施例提供的孔喉连接关系判别流程示意图，如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤s110、提取数字岩心图像中的孔和喉道。

本实施例采用二值图像表示数字岩心图像，图3中的a、b、c、di、ei、fi、gij为二值图，用1表示孔隙，以黑色表示，用0表示岩石骨架，以白色表示。ti、hj为灰度图，用不同亮度表示不同的孔隙；ω为喉道外接长方体。

图4示出了步骤s110的具体流程图，如图4所示，上述步骤s110包括：

步骤s111、对数字岩心图像进行孔喉分割分别得到孔部分和喉道部分；

图3中的a为孔喉组合的数字岩心图像，经过孔喉分割，得到喉道部分(图3的b)和孔部分(图3中的c)。

步骤s112、对孔部分进行连通体识别，提取数字岩心图像中的所有孔。

对图3中的c所示的孔部分图像进行连通体识别，得到单个孔图像集合{h1，…，hj，…，hm}，图3中，hj表示第j个孔，j＝1，…，m，m为孔个数，各个孔用不同亮度表示，图3中的hi图像中存在4个孔h1～h4，即m＝4，将孔h1～h4在图3中的hj图像中以不同的亮度显示出来。

步骤s113、对喉道部分进行连通体识别，提取数字岩心图像中的所有喉道。

对图3中的b所示的喉道部分图像进行连通体识别，得到单个喉道图像集合{t1…ti，…，tn}，ti表示第i个喉道，i＝1，…，n，n为喉道个数，用不同亮度表示，图3中的ti图像中存在2个喉道t1、t2，即n＝2，将喉道t1、t2在图3中的ti图像中以不同的亮度显示出来。

应当理解的是，在其它实施例中，步骤s112与步骤s113的顺序可以根据实际需要相互交换，或者合并作为一个步骤执行，在此不做唯一限定。

步骤s120、构建第一喉道的遮罩图像，第一喉道的遮罩图像覆盖第一喉道及与第一喉道连接的孔。

图5示出了步骤s120的具体流程图，如图5所示，上述步骤s120中构建第一喉道的遮罩图像，包括：

步骤s121、从提取到的喉道中选取第一喉道，获取第一喉道的最小外接长方体。

具体地，第一喉道可以是步骤s110提取到的喉道中的任一喉道ti，例如，以图3中的t图像中的喉道t1为第一喉道，获取图3中的ωi图像所示的第一喉道的最小外接长方体ωi，图6示出了该最小外接长方体ωi的位置方位图，如图6所示，该最小外接长方体ωi的方向坐标分别x、y、z(方向坐标与图3一致)，该最小外接长方体ωi的各个面的方向分别为n、e、s、w、u、d，该最小外接长方体ωi在nwd方向上的顶点pi的坐标为(xi，yi，zi)，该最小外接长方体ωi的长li、宽wi、高hi，分别对应x、y、z三个方向。

步骤s122、以第一喉道(如喉道t1)的最小外接长方体ωi的中心为中心，将第一喉道的最小外接长方体ωi的每个面向外移动形成扩展长方体ωi。

可选地，扩展长方体ωi′的左上角顶点pi′坐标为(x′i，y′i，z′i)，扩展长方体ω′的长为l′i、宽为w′i、高为h′i；将第一喉道的最小外接长方体ωi的每个面向外移动，取x′i＝xi-1，y′i＝yi-1，z′i＝zi-1，l′i＝li+2，w′i＝wi+2，h′i＝hi+2。也就是，以第一喉道的最小外接长方体的中心为中心，将第一喉道的最小外接长方体ωi的每个面向外移动1个像素形成扩展长方体ωi′。

步骤s123、根据扩展长方体ωi′的位置构建第一喉道的遮罩图像di，第一喉道的遮罩图像di覆盖第一喉道及与第一喉道连接的孔。

进一步地，根据之前得到的扩展长方体ω′的位置构建出图3中的di所示的喉道t1的遮罩图像di，喉道t1的遮罩图像di覆盖喉道t1及与喉道t1连接的孔。

步骤s130、将第一喉道的遮罩图像di和数字岩心图像a取交集得到第一图像。

具体地，将图3中的a所示的孔喉组合的数字岩心图像与图3中的d所示的喉道t1的遮罩图像进行交集运算，得到图3中的ei所示的第一图像，即：

ei＝di∩a。

可见，第一图像ei中包含喉道t1的全部及数字岩心图像a的部分区域，也就是包含了多个连通体，因此，需要通过下述步骤进一步提取连通体。

步骤s140、选取第一图像中第一喉道的任意一点，从第一图像中选取包含该点的连通体，得到第二图像。

具体地，取图3中所示的ti图像中的任意一点qi，选择第一图像ei中包含点qi的连通体，得到包含该连通体的第二图像fi，第二图像fi包含喉道ti的全部及与喉道ti连接的孔的部分区域，第二图像fi包含一个连通体。

步骤s150、对数字岩心图像中的孔与第二图像取交集，判别第一喉道与孔的连接关系。

取图3中hj图像与第二图像fi进行交集运算，得到取交集结果(图3所示的gij图像)，即：

gij＝fi∩hj。

图7示出了孔喉连接关系判别方法的另一流程图，如图7所示，步骤s150之后，该方法还包括：

步骤s160、判断取交集结果是否为空集；

步骤s170、当取交集结果为空集时判定第一喉道与孔不连接；

步骤s180、当取交集结果为非空集时判定第一喉道与孔连接。

具体地，若取交集结果gij为空集，则喉道ti与孔hj不连接，若取交集结果gij为非空集，则喉道ti与孔hj连接。

可以理解的是，针对步骤s110提取的数字岩心图像中的任一喉道，都可以采用本实施例方法判别出喉道与孔的连接关系，重复步骤s150～步骤s180，可以判别出与喉道ti连接的所有孔；重复步骤s120～步骤s180，可以得到步骤s110提取的数字岩心图像中的所有喉道与所有孔的孔喉连接关系矩阵γ。

下面以一个例子对本实施例方法的应用进行说明：

以图3中的a所示的二维数字岩心图像大小：宽120，高100像素为例，以图3所示的流程执行本实施例方法：

对数字岩心图像进行孔喉分割后，得到图3中的b所示的喉道部分和c所示的孔部分；对喉道部分进行连通体提取，得到喉道t1、喉道t2，对孔部分进行连通体提取，得到孔h1、h2、h3、h4。

对喉道t1、喉道t2分别取最小外接长方形(三维数字岩心图像则是取最小外接长方体)ω1、ω2，其中，ω1的外接四边形nw方位(即左上角)顶点p1＝(20，30)，长l1＝30，宽w1＝30；ω2的外接四边形nw方位(即左上角)顶点p2＝(5，100)，长l2＝92，宽w2＝3。对ω1和ω2向外扩展1个像素，得到扩展长方形(三维数字岩心图像则是得到扩展长方体)ω1′和ω2′，其中，ω1′的外接长方形nw方位(左上角)顶点p1′＝(19，29)，长l1′＝32，宽w1′＝32；ω2′的外接四边形nw方位(左上角)顶点p2′＝(4，99)，长l2′＝94，宽w2′＝5。

根据扩展长方形ω1′和ω2′的位置构建喉道t1、喉道t2的遮罩图像d1、d2；对数字岩心图像和喉道t1、喉道t2的遮罩图像d1、d2分别进行交集运算，得到第一图像e1、e2，即e1＝a∩d1，e2＝a∩d2，第一图像e1、e2中分别包含了遮罩图像d1、d2中的孔喉。

取喉道t1中的任意一点q1，选择e1中包含点q1的连通体，得第二图像f1；取喉道t2中的任意一点q2，选择e2中包含点q2的连通体，得到第二图像f2；第二图像f1、f2中均只包含一个连通体。

对孔h1、h2、h3、h4与第二图像f1进行交集运算，得到取交集结果g11、g12、g13、g14，其中，g11＝f1∩h1≠φ，g12＝f1∩h2＝φ，g13＝f1∩h3＝φ，g14＝f1∩h4≠φ，即：喉道t1与孔h1和孔h4连接。同样地，对孔h1、h2、h3、h4与f2进行交集运算，得到取交集结果g21、g22、g23、g24，其中，g21＝f2∩h1＝φ，g22＝f2∩h2＝φ，g23＝f2∩h3＝φ，g24＝f2∩h4＝φ，即：喉道t2与所有孔均不连接。

综上，可以得到孔喉连接矩阵：

本实施例所提供的孔喉连接关系判别方法，针对数字岩心分析孔隙连通性的问题，综合运用了图像处理方法和数学集合运算方法，能快速、准确得到数字岩心每个孔和喉道的连接关系，真实反映数字岩心的孔喉连接关系，为分析储层孔隙结构提供支持，为进一步分析多孔介质孔隙结构特征奠定基础。

实施例二

与实施例一对应地，本实施例提供一种孔喉连接关系判别系统，如图8所示，包括：

提取模块110，用于提取数字岩心图像中的孔和喉道；

构建模块120，用于构建第一喉道的遮罩图像，第一喉道的遮罩图像覆盖所述第一喉道及与第一喉道连接的孔；

第一处理模块130，用于将第一喉道的遮罩图像和数字岩心图像取交集得到第一图像；

第二处理模块140，用于选取第一图像中第一喉道的任意一点，从第一图像中选取包含该点的连通体，得到第二图像；

判别模块150，用于对数字岩心图像中的孔与第二图像取交集，判别第一喉道与孔的连接关系。

其中的判别模块120还用于：

当取交集结果为非空集时判定第一喉道与孔连接；

当取交集结果为空集时判定第一喉道与孔不连接。

其中的构建模块120，具体用于：

从提取到的喉道中选取第一喉道，获取外接于第一喉道的最小外接长方体；

以第一喉道的最小外接长方体的中心为中心，将第一喉道的最小外接长方体每个面向外移动形成扩展长方体；

根据扩展长方体的位置构建第一喉道的遮罩图像，第一喉道的遮罩图像覆盖第一喉道及与第一喉道连接的孔。

显然，本领域技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或者步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

通过本实施例的系统，可以快速、准确判别数字岩心孔和喉道的连接关系，为进一步分析多孔介质孔隙结构特征提供必要信息，为油田开发中的孔隙结构分析提供了孔隙结构信息支撑。随着油田科研生产中对数字岩心分析的需求越来越高，本发明具有良好的应用前景。

实施例三

本实施例提供一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现实施例一中的孔喉连接关系判别方法。

本实施例中，处理器可以是专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，简称dsp)、数字信号处理设备(digitalsignalprocessingdevice，简称dspd)、可编程逻辑器件(programmablelogicdevice，简称pld)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述实施例一孔喉连接关系判别方法。

存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(staticrandomaccessmemory，简称sram)，电可擦除可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，简称eeprom)，可擦除可编程只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，简称eprom)，可编程只读存储器(programmableread-onlymemory，简称prom)，只读存储器(read-onlymemory，简称rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

实施例四

本实施例提供一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现孔喉连接关系判别方法。

本实施例中，存储介质可以是闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器等等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。