水槽沉积结构精细重构方法及装置

本发明涉及水槽沉积结构精细重构的方法的。

背景技术：

1、当前石油勘探开发中，主要依据钻孔、测井，并辅助地震资料，对地下油气储层分布进行预测。但钻孔、测井资料只能提取钻孔和钻孔周围约1-3m的极小范围内的地质信息，而对于井间距一般大于100m的稀井地区，其井间储层特征存在极大的不确定性，难以通过钻孔或测井资料获得，需要进一步进行沉积模式分析。

2、另一方面，由于地震垂向分辨率通常在30m以下，而中薄储层中砂体厚度均小于30m，因此预测稀井中薄储层中的砂体分布特征，对于油气勘探开发也具有重要意义，而沉积模式分析正是预测井间砂体分布特征的关键。

3、沉积水槽实验为在实验用水槽内利用水介质和人工矿体模型进行沉积实验以获得或验证理论曲线及处理野外资料的方法。通过沉积水槽实验的小尺度沉积构造，基于相似性原理，可研究宏观大尺度沉积体的沉积构造，构建可应用于大尺度储层预测的沉积模式，从而服务油田勘探开发。其中，所述沉积构造是指沉积岩的各组分在空间上的分布和排列方式所表现出来的总体特征，或即，组成岩石的颗粒彼此间的相互排列的关系总和，为沉积物沉积时或沉积后、固结之前形成的原生构造，包括层理和层面构造等。

4、在获得沉积水槽实验结果后，需要对结果进行分析，从而得到沉积体内部的结构特征，其中，最重要的是，获得由各个沉积结构在平面上的对接关系以及垂向上的叠置关系形成的沉积结构的总体构型三维模式，通过对该总体构型三维模式的重构，可再现沉积砂体的展布特征。获得该总体构型三维模式的过程即水槽沉积结构精细重构。

5、现有的水槽沉积结构精细重构方法主要为连续切片法，其利用一系列平行平面，对水槽实验结束并晾干后的模型进行平行切割，获得切面的内部及轮廓信息，然后以此为基础，利用计算机图像处理技术，逐个链接各个切面的信息，获得三维的立体图像。

6、但连续切片法具有以下缺点：(1)破坏性高：连续切片法需要逐层推进，会破坏之前的沉积结构，使模型无法再进行其他研究；(2)精度低：连续切片采用机械切割方式，切割精度受到切刀限制，且切割过程中产生的机械应力会破坏部分沉积结构，均会导致分析精度受损；(3)耗时长：连续切割法需要等待模型晾干后才能进行，耗时较长；(4)易变形：连续切割法在逐层推进、剥离沉积体、形成新鲜切割面时，由于一侧砂体被清除，应力环境变化，会导致切割面出现变形，部分砂体脱落，破坏原始沉积结构。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种新的水槽沉积结构精细重构方法及装置，其可在不对实验后模型产生高破坏性的前提下，显著提稿水槽沉积结构精细重构的精度和效率。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种用于水槽沉积结构精细重构的装置，其包括：组合底板和组合冷冻槽，其中，所述组合底板由若干等厚的、矩形的基础底板平铺地拼接形成，各相邻基础底板之间存在拼接缝隙，所述拼接缝隙由弹性胶黏剂进行填充，且填充后的拼接缝隙与所述基础底板等厚；所述组合冷冻槽包括若干局域冷冻槽；所述局域冷冻槽包括：底面开放且内部中空的长方体形槽体、位于所述槽体顶面的、与其中空的内部连通的至少两个通道，其中任一通道供冷冻介质进入，另一通道供使用后的冷冻介质流出，及位于所述槽体顶面的与所述两个通道不同位置处的三个直径不同的金属颗粒；其中，任一基础底板具有一个与其配合的局域冷冻槽，该局域冷冻槽满足：其槽体厚度为sw/2、长度为ll+sw/2、宽度为lw+sw/2，其中，sw表示该任一基础底板与其相邻的基础底板间的拼接缝隙的宽度，ll表示该任一基础底板的长度，lw表示该任一基础底板的宽度。

4、上述方案中，所述通道可为凸出于槽体顶面的结构，如向上伸出的管道，也可为朝槽体内凹陷的结构，如向内伸出的管道，也可为不具有特定形态的、在顶上的开口。

5、根据本发明的一些具体实施方式，所述组合底板中，各基础底板的尺寸相同；对应的，所述组合冷冻槽中，各局域冷冻槽的槽体的尺寸相同。

6、根据本发明的一些具体实施方式，所述各相邻基础底板之间的拼接缝隙等宽，且其宽度sw满足：0＜sw<2mm。

7、根据本发明的一些具体实施方式，所述三个直径不同的金属颗粒的直径满足：其中任一金属颗粒的直径为pw，则其他两个金属颗粒的直径分别为2*pw和4*pw。

8、根据本发明的一些具体实施方式，所述弹性胶黏剂的弹性系数满足：当其上的沉积物厚度达到水槽的最大厚度时，该弹性胶黏剂的弹性形变小于0.0001。

9、本发明进一步公开了一种应用上述装置的水槽沉积结构精细重构方法，其包括：

10、通过所述局域冷冻槽，对位于所述组合底板上的、完成水槽沉积实验的沉积体进行分割，得到若干位于基础底板上的、被所述局域冷冻槽的槽体笼盖的独立沉积体；

11、在统一的坐标系下，记录各独立沉积体在所述组合底板上的位置，即第一位置关系，与其局域冷冻槽上的三个金属颗粒的空间位置，即第二位置关系；

12、通过所述局域冷冻槽，对所述独立沉积体进行速冻处理，得到冻结沉积体；

13、获得所述冻结沉积体在不同旋转角下的ct扫描数据，由其在0-360°的旋转角范围内的全部ct扫描数据组成该冻结沉积体的切片数据集；

14、通过对任一所述冻结沉积体的切片数据集的若当变换，获得其三维的沉积结构数据；

15、从所述三维结构数据中，识别出该冻结沉积体的局域冷冻槽上的三个金属颗粒的空间位置，即第三位置关系；

16、通过所述第二位置关系与所述第三位置关系的对齐，获得各三维的沉积结构数据与在所述基础底板上的冻结沉积体的对应；

17、根据所述第一位置关系，对与不同冻结沉积体对应的三维的沉积结构数据进行拼接，获得三维的水槽实验沉积结构。

18、其中，ct扫描(computed tomography)即计算机断层扫描成像技术，其利用精确准直的x射线等，与灵敏度极高的探测器，围绕被测物体进行连续断层扫描，并形成立体图像；根据成像物理分辨率的不同，ct扫描方式大致可分为毫米ct、微米ct和纳米ct，其中，微米ct的单个像素的分辨尺度可达1-10微米。

19、优选的，本发明所述ct扫描为微米ct扫描。

20、根据本发明的一些具体实施方式，所述精细重构方法具体包括：

21、通过所述局域冷冻槽，对位于所述组合底板上的、完成水槽沉积实验的沉积体进行分割，得到若干位于基础底板上的、被所述局域冷冻槽的槽体笼盖的独立沉积体；

22、通过所述局域冷冻槽的一个通道注入冷冻介质，使所述独立沉积体内的实验后沉积体快速冻结，得到冻结沉积体，对全部冻结沉积体进行如下的标注：

23、使用激光三维定位技术，在直角坐标系下，记录第i个冻结沉积体的局域冷冻槽pi上的三个金属颗粒形成的标记点的空间位置，其中，以水槽直边为原点，垂向为z方向，其他两个边为x和y方向，记录td标记点的空间位置为di＝{pi_dx,pi_dy,pi_dz},te标记点的空间位置为ei＝{pi_ex,pi_ey,pi_ez},tf标记点的空间位置为fi＝{pi_fx,pi_fy,pi_fz},其中，pi_dx、pi_ex、pi_fx为三个标记点在x方向上的坐标，pi_dy、pi_ey、pi_fy为三个标记点在y方向上的坐标，pi_dz、pi_ez、pi_fz为三个标记点在z方向上的坐标；

24、由第i个局域冷冻槽pi的三个标记点di、ei和fi的空间位置构成第i个局域冷冻槽的坐标信息集ci＝{di,ei,fi}；所有n个局域冷冻槽的标记点的空间位置信息的集合构成空间坐标标注集s＝{ci|i＝1…n}；

25、将完成所述标注后的第i个冻结沉积体放入旋转ct扫描仪中，每旋转theta角度，对所述冻结沉积体进行一次射线照射，获得每次照射下的扫描数据tk即不同旋转角下的切片数据，当完成360°旋转后，共得到360/theta张切片数据，按顺序组成切片信息集{tk|k＝1…360/theta}；

26、基于所得切片信息集，采用若当变换，得到第i个冻结沉积体的三维沉积结构数据cti；

27、从所得三维沉积结构数据cti中识别出所述三个标记点对应的坐标数据，其中，以di点为原点，以di-te边为x轴，以di-tf边为y轴；

28、从所述空间坐标标注集s＝{ci|i＝1…n}中提取出第i个局域冷冻槽的坐标信息集ci＝{di,ei,fi}，从中提取出第i个冻结沉积体中标记点td点的坐标信息di＝{pi_dx,pi_dy,pi_dz}和te点坐标ei＝{pi_ex,pi_ey,pi_ez}，用于形成坐标系，同时根据从所述三维沉积结构数据cti中识别出的td点在cti中的局域坐标ct_di＝{cti_dx,cti_dy,cti_dz},te点在cti中的局域坐标ct_ei＝{cti_ex,cti_ey,cti_ez}，对三维沉积结构cti进行拼接，得到水槽沉积结构的三维重构体数据f。

29、本发明具备以下有益效果：本发明的水槽沉积结构精细重构方法，其可将ct扫描及局域冷冻进行结合，可在不对实验结果产生过高的破坏性损伤的前提下，显著提升水槽沉积结构精细重构的精度和效率。