空间球外联的岩心骨架提取方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于石油勘探技术领域，具体地说，涉及一种石油储层岩心骨架的提取方 法。
【背景技术】
[0002] 石油储层介质的许多宏观性质（例如：渗透率、毛管压力等）都取决于岩石的微观 结构和组成岩石的固体及固体孔隙结构。在数字岩心方面，孔隙网络模型的应用十分广泛， 可以用来进行模型参数化分析，如岩心的孔隙形态和空间分布分析以及微观渗流理论的研 究等，而岩心骨架则是建立孔隙网络模型的基础，有助于构建岩心空隙模型，进一步分析岩 心的孔隙形态和空间分布，完善岩石的渗流规律研究，从而有效地提高采油率。
[0003]目前，已经能够基于布尔方法和模拟实验的方法获取砂体骨架模型，但该类不适 用于复杂岩心结构。比较常用的岩心骨架提取算法有四类：（l)V〇r〇n〇i图法，该算法基于 几何拓扑分析，计算简单的几何多面体骨架方面应用较多，但是不适合于离散模型，对于内 部存在空洞的模型处理能力也较低，不能提取岩心的骨架结构；（2)薄化算法，具有代表性 的是模拟烧草模型的细化算法，在二维图像领域应用广泛，但是对边界的干扰敏感度高，易 得到错误的骨架；（3)基于距离场的方法，该算法在三维模型骨架提取中应用较多，其准确 度较高并且可以提取复杂形状物体的骨架，缺点是提取的骨架不能保证连通性；(4)广义 势场法，该方法基本可以保证骨架的连通性，但计算复杂度很高，时间开销大。
[0004] 以上所述的几种方法都存在一定的优缺点，对各种方法的效率以及连通性等进行 综合比较，比较结果如表1所示。
[0005]表1 [00061
[0007] 表1中，算法的鲁棒性是指对于边界噪声及其他噪声的相应是否敏感，噪声是否 会对骨架提取结果产生影响。岩心模型不同于其他模型的一个重要特点就是边缘结构及其 复杂，表面细节很多，表面质量差。
[0008] 由表1可知，现有的骨架提取方法在提取岩心骨架时，存在骨架连通性差、鲁棒性 高、准确性不高且提取效率低下的问题。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷和不足，提供了一种空间球外联 的岩心骨架提取方法，该方法结合岩心模型的特点，以岩心的四面体模型为基础，在研究其 四面体外接球拓扑关系的基础上实现了岩心骨架的提取。
[0010] 根据本发明一实施例，提供了一种空间球外联的岩心骨架提取方法，含有以下步 骤：
[0011] (一）获取岩心的四面体结构模型：根据岩心的CT断层扫面图像得到岩心结构的 体数据，根据提数据信息重构岩心结构表面模型，对重构的岩心结构表面模型进行四面体 剖分，得到岩心的四面体结构模型。
[0012] (二）简化岩心的四面体结构模型：对岩心的四面体结构模型进行简化，删除表面 的和低质量的四面体单元，保留位于模型空间中心位置且高质量的四面体单元。
[0013] (三）提取岩心的骨架结构：计算岩心的四面体结构模型中每个四面体单元的外 接球并确定其体积大小，在每个子空间内，将外接球根据其体积大小排序，确定当前空间内 的主从球关系，进而确定为各子空间的拓扑连接关系，从公共从球到主球进行球心连接，即 可获得岩心的骨架，最后进行等效计算，得到单一骨架结构。
[0014] 在根据本发明实施例的提取方法中，步骤（三）中，确定当前空间内的主从球关系 时，定义：当前空间为A，四面体为T，T的外接球为ST，ST的体积为VST，四面体1\与四面体1~2 的外接球相交记为SI\AST2;主球的定义：在空间A中，有四面体Ti，对vreJ， 则ST#主球；从球的定义：在空间A中，若STiΛST2且匕: <匕;，则ST#STi的一个从球， 记为5T2 <=SI；;公共从球的定义：在空间A中，若6了2d邱且5Γ2cz洱，则STASTJPST3 的公共从球，记为中间从球的定义：除去公共从球的其它从球，规定从球传 递关系为：若c,c= ，则Sr3c<57；。
[0015] 在根据本发明实施例的提取方法中，步骤（三）中，在确定每一个四面体单元的外 接球从属关系的过程中，当前主球记为D_Sphere，余下的外接球记为C_Sphere，将初始化 的主球与剩下的四面体单元外接球进行拓扑连接关系判断时，两球的位置关系及从属关系 对应为以下九种情况：
[0016] (1)初始主球与待判断球都未确定，则两球的从属关系为CjpAere ;
[0017] ⑵初始主球待定，待判断球为从球，则两球的从属关系为C_Sphere为公共从球；
[0018] (3)初始球待定，待判断球为公共从球，则两球的从属关系为 C$私0择eDSphere%
[0019] (4)初始主球为从球，待判断球未确定，则两球的从属关系为 C_Sphere-c=D_Sphere?
[0020] (5)初始主球为从球，待判断球为从球，则两球的从属关系为C_Sphere为公共从 球；
[0021] (6)初始主球为从球，待判断球为公共从球，则两球的从属关系为 CSphereczDSphere；
[0022] (7)初始球为公共从球，待判断球未确定，则两球的从属关系为 Cc~-D__Spttemt
[0023] (8)初始球为公共从球，待判断球为从球，则两球的从属关系为 D_SphereczCSphere*
[0024] (9)初始球为公共从球，待判断球为公共从球，则两球的从属关系为D_Sphere为 从球；
[0025] 根据上述九种情况进行处理，即可建立主球、从球及公共从球的从属关系。
[0026] 根据本发明实施例提出的空间球外联的岩心骨架提取方法，以岩心的四面体结构 模型为基础，综合岩心模型的特点，根据四面体外接球拓扑关系实现了岩心骨架的提取。通 过根据本发明实施例的空间球外联的岩心骨架提取方法获得的岩心骨架，能够保证岩心骨 架结构与岩心结构的拓扑一致性，与现有技术相比，连通性更好，且不受模型边界质量的影 响，准确性高，鲁棒性低，适用于复杂的岩心形体结构，岩心骨架的提取效率高，能够实现岩 心骨架的快速提取。
【附图说明】
[0027] 附图1为本发明实施例岩心骨架的提取流程图。
[0028] 附图2为本发明实施例岩心的四面体结构模型。
[0029] 附图3为本发明实施例简化前岩心的四面体结构模型。
[0030] 附图4为本发明实施例简化后岩心的四面体结构模型。
[0031] 附图5为本发明实施例岩心的四面体外接球相对大小及位置图。
[0032] 附图6为本发明实施例主从球传递关系图。
[0033] 附图7为本发明实施例主从球以及公共从球位置关系图
[0034] 附图8a_8i为本发明实施例初始主球与剩下的四面体外接球的位置关系对应图。
[0035] 附图9为本发明实施例公共从球与主球的球心连接结果。
[0036] 附图10为本发明实施例岩心骨架提取结果。
[0037] 图中，1、主球，2、从球，3、公共从球，4、中间从球。
【具体实施方式】
[0038] 以下结合附图对本发明实施例作进一步说明。
[0039]图1所示为根据本发明实施例提供的一种空间球外联的岩心骨架提取方法的流 程图，所述的提取方法以岩心的四面体结构模型为基础提取岩心的骨架结构，具体含有以 下步骤：
[0040](一）获取岩心的四面体结构模型
[0041] 首先根据岩心的CT断层扫面图像得到岩心结构的体数据，然后根据提数据信息 重构岩心结构表面模型，再由Delaunay三角剖分算法对重构的岩心结构表面模型进行四 面体剖分，进而得到岩心的四面体结构模型，岩心的四面体结构模型如图2所示。获得岩心 的四面体结构模型后，即可进行岩心骨架的提取操作。
[0042](二）简化岩心的四面体结构模型
[0043] 岩心的四面体结构模型具有以下特点：（1)结构复杂，表面极度粗糙且细节较多； (2)模型的空间结构复杂，分支多；（3)体积大的四面体更靠近岩心的中心；(4)部分四面体 质量低，假设四面体外接球半径与其最短边之比为Q，Q值较小且接近0. 707的四面体较为 饱满，Q过大的四面体比较扁平或者狭长。
[0044] 基于岩心的四面体结构模型特点，结合对岩心骨架的要求，骨架要尽可能靠近模 型的中心，所以位于表面的四面体对模型的骨架结构影响极小，可以进行必要的简化，以提 高计算效率。
[0045] 由Delaunay三角剖分算法获得的模型，其中存在低质量的四面体，其体积很小但 其外接球体积较大，会对