基于Radon变换的压裂裂缝计算方法及系统与流程

本发明涉及水力压裂微地震监测技术领域，更具体地，涉及一种基于radon变换的压裂裂缝计算方法及系统。

背景技术：

在石油开采领域，微地震监测技术的应用主要是通过监测水力压裂过程中产生的微震信号，可以监测压裂过程，评价压裂效果，进而指导开发井网设计和优化工程参数。在北美地区，微地震监测技术已广泛应用于水力压裂裂缝监测、高压注入作业产生的油藏动态监测等业务领域，获得了石油工业界的高度认可，成为油气开发过程中一项信息丰富、精确、及时的监测技术，是非常规资源开发中进行水力压裂裂缝实时监测的重要手段之一。

非常规储层通过水力压裂对储层实施改造过程中，在形成一条或者多条主裂缝的同时，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑动，实现对天然裂缝、岩石层理的沟通，以及在主裂缝的侧向强制形成次生裂缝，并在次生裂缝上继续分支形成二次次生裂缝。以此类推，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络。裂缝网络的规模和主发育方向是评价压裂改造效果的关键指标。

根据压裂微地震震源成像可以进行压裂裂缝网络建模，解释人员通常基于该模型进行压裂缝网定性解释，解释结果受主观性影响较大且不够量化。

技术实现要素：

本发明提出了一种基于radon变换的压裂裂缝计算方法及系统，可以简洁高效的定量分析压裂裂缝，有效克服了常规主观定性分析方法的缺陷。

根据本发明的一方面，提出了一种基于radon变换的压裂裂缝计算分析方法。所述方法可以包括：将压裂裂缝数据转换为二值图像；对所述二值图像进行radon变换，获得变换二值图像；基于所述变换二值图像，计算压裂裂缝的空间方位和尺寸。

优选地，将压裂裂缝数据转换为二值图像包括：将压裂裂缝数据转换为压裂裂缝网络图；对所述压裂裂缝网络图进行图像处理，通过二值图像转换，获得所述二值图像。

优选地，对所述二值图像进行radon变换，获得变换二值图像包括：以所述二值图像的中心为极坐标原点，沿不同角度对图像像素点做线积分，获得所述变换二值图像。

优选地，基于所述变换二值图像，计算压裂裂缝的空间方位和尺寸包括：基于所述变换二值图像，判断所述压裂裂缝的方位与能量响应；根据所述能量响应，获取所述压裂裂缝的尺寸。

根据本发明的另一方面，提出了一种基于radon变换的压裂裂缝计算系统，可以包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：将压裂裂缝数据转换为二值图像；对所述二值图像进行radon变换，获得变换二值图像；基于所述变换二值图像，计算压裂裂缝的空间方位和尺寸。

优选地，将压裂裂缝数据转换为二值图像包括：将压裂裂缝数据转换为压裂裂缝网络图；对所述压裂裂缝网络图进行图像处理，通过二值图像转换，获得所述二值图像。

优选地，对所述二值图像进行radon变换，获得变换二值图像包括：以所述二值图像的中心为极坐标原点，沿不同角度对图像像素点做线积分，获得所述变换二值图像。

优选地，基于所述变换二值图像，计算压裂裂缝的空间方位和尺寸包括：基于所述变换二值图像，判断所述压裂裂缝的方位与能量响应；根据所述能量响应，获取所述压裂裂缝的尺寸。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的基于radon变换的压裂裂缝计算方法的步骤的流程图。

图2a和图2b分别示出了根据本发明的一个实施例的xy平面空间与radon变换参数空间的二维radon变换原理的示意图。

图3a和图3b分别示出了根据本发明的一个实施例的二值图像与变换二值图像的示意图。

图4a和图4b分别示出了压裂裂缝与根据本发明的一个实施例的基于radon变换的压裂裂缝的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的基于radon变换的压裂裂缝计算方法的步骤的流程图。

在该实施例中，根据本发明的基于radon变换的压裂裂缝计算方法可以包括：步骤101，将压裂裂缝数据转换为二值图像；步骤102，对二值图像进行radon变换，获得变换二值图像；步骤103，基于变换二值图像，计算压裂裂缝的空间方位和尺寸。

在一个示例中，将压裂裂缝数据转换为二值图像包括：将压裂裂缝数据转换为压裂裂缝网络图；对压裂裂缝网络图进行图像处理，通过二值图像转换，获得二值图像。

在一个示例中，对二值图像进行radon变换，获得变换二值图像包括：以二值图像的中心为极坐标原点，沿不同角度对图像像素点做线积分，获得变换二值图像。

在一个示例中，基于变换二值图像，计算压裂裂缝的空间方位和尺寸包括：基于变换二值图像，判断压裂裂缝的方位与能量响应；根据能量响应，获取压裂裂缝的尺寸。

图2a和图2b分别示出了根据本发明的一个实施例的xy平面空间与radon变换参数空间的二维radon变换原理的示意图。

具体地，使用radon变换算法对压裂裂缝网络进行缝网规模和缝网复杂度计算的理论基础是：在二维情况下，radon变换的原理为一个平面内沿不同的直线(直线与原点的距离为d，方向角为α)对f(x,y)做线积分，得到的像f(d,α)就是函数f的radon变换，也就是说，radon域内的每个点(d,α)的像函数值f(d,α)对应了原始函数的某个线积分值，如图2a和图2b所示。radon变换一个简单而直接的应用就是拿来检测图像里面含有的直线成分。很显然地，任何直线都会导致radon像在该直线对应的(d,α)处的极值，而且图像中直线的长度越大，(d,α)处的极值也越大。因此，可以利用radon变换对压裂缝网进行形态统计。将压裂裂缝数据转换为二值图像，将压裂裂缝数据转换为压裂裂缝网络图；对压裂裂缝网络图进行图像处理，通过二值图像转换，获得二值图像；对二值图像进行radon变换，以二值图像的中心为极坐标原点，沿不同角度对图像像素点做线积分，获得变换二值图像；基于变换二值图像，计算压裂裂缝的空间方位和尺寸。

本方法可以简洁高效的定量分析压裂裂缝，有效克服了常规主观定性分析方法的缺陷。

应用示例

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

图3a和图3b分别示出了根据本发明的一个实施例的二值图像与变换二值图像的示意图。

将压裂裂缝数据转换为二值图像，如图3a所示，将压裂裂缝数据转换为压裂裂缝网络图；对压裂裂缝网络图进行图像处理，通过二值图像转换，获得二值图像；对二值图像进行radon变换，以二值图像的中心为极坐标原点，沿不同角度对图像像素点做线积分，获得变换二值图像，如图3b所示，其中，横坐标为角度θ，纵坐标d为偏离原点的距离；基于变换二值图像，计算压裂裂缝的空间方位和尺寸，根据图3b的变换二值图像，图3a中发育有①和②两条裂缝，方位分别为偏离x轴正方向45度和135度，且裂缝①在图3b中的能量响应要大于裂缝②的能量响应，说明裂缝①的空间几何尺寸要大于裂缝②。

图4a和图4b分别示出了压裂裂缝与根据本发明的一个实施例的基于radon变换的压裂裂缝的示意图。

选取了中国南方某页岩气开发区内一口压裂井的地面微地震监测记录，利用压裂裂缝成像技术获得了该井的压裂裂缝网络模型，如图4a所示，图中白色线条为压裂裂缝，图4b为对图4a进行radon变换后的结果，可以解释图4a中不同y坐标处压裂缝网的主发育方位和缝网规模的相对大小。

综上所述，本发明可以简洁高效的定量分析压裂裂缝，有效克服了常规主观定性分析方法的缺陷。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

根据本发明的实施例，提供了一种基于radon变换的压裂裂缝计算系统，可以包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：将压裂裂缝数据转换为二值图像；对二值图像进行radon变换，获得变换二值图像；基于变换二值图像，计算压裂裂缝的空间方位和尺寸。

在一个示例中，将压裂裂缝数据转换为二值图像包括：将压裂裂缝数据转换为压裂裂缝网络图；对压裂裂缝网络图进行图像处理，通过二值图像转换，获得二值图像。

在一个示例中，对二值图像进行radon变换，获得变换二值图像包括：以二值图像的中心为极坐标原点，沿不同角度对图像像素点做线积分，获得变换二值图像。

在一个示例中，基于变换二值图像，计算压裂裂缝的空间方位和尺寸包括：基于变换二值图像，判断压裂裂缝的方位与能量响应；根据能量响应，获取压裂裂缝的尺寸。

本发明可以简洁高效的定量分析压裂裂缝，有效克服了常规主观定性分析方法的缺陷。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。