基于CT扫描数据的岩芯裂缝识别和建模方法与流程

本发明涉及岩石压裂中裂缝识别，更具体的说是涉及一种基于ct扫描数据的岩芯裂缝识别和建模方法。

背景技术：

1、在油气开发、岩土工程等领域，岩芯压裂实验是一种关键的技术手段，用于研究岩石的渗流特性、力学性质以及破裂规律。传统的岩芯压裂实验分析方法往往依赖于声发射信号（微震数据）来监测裂缝的形成和扩展，但这种方法存在一定的局限性，如分辨率较低，无法直观地展现裂缝的具体形态。

2、随着ct扫描技术的发展，利用ct扫描数据进行岩芯压裂裂缝的识别成为可能。ct扫描技术能够提供高分辨率的三维图像，使得研究人员能够直观地观察到岩芯内部的裂缝形态和扩展过程。然而，由于岩芯ct动态扫描过程中产生的大量数据，如何有效地处理和分析这些数据，以实现对岩芯裂缝的准确识别预测，成为了一个技术难题。

3、现有技术中，虽然已有一些基于ct扫描数据的岩芯裂缝识别方法，但这些方法往往存在以下不足：

4、数据处理效率低，难以应对大量ct扫描数据的高效分析。

5、裂缝识别精度不高，难以准确区分复杂的裂缝组合关系。

6、缺乏对裂缝参数的定量分析，无法为压裂工艺优化提供充分的信息支持。

7、因此，如何克服上述不足，提出一种能够准确识别裂缝的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于ct扫描数据的岩芯裂缝识别和建模方法；旨在提高数据处理效率，提升裂缝识别精度，并为油气开发等领域提供更为准确和全面的裂缝参数分析。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本申请首先公开了一种基于ct扫描数据的岩芯裂缝识别方法，步骤包括，

4、基于ct数值提取ct扫描数据中裂缝点元信息；

5、对三维裂缝点元信息进行椭球拟合；

6、根据拟合所得特征数据进行聚类划分，得到多个裂缝簇；

7、根据多个裂缝簇对岩芯裂缝进行识别。

8、根据本发明的实施例，基于ct数值提取ct扫描数据中裂缝点元信息，包括：

9、根据裂缝对应的ct数值范围剔除ct扫描数据中的岩石骨架数据，得到裂缝数据；

10、抽取裂缝数据中的二维ct扫描切片，识别每个裂缝像素信息；

11、以二维ct扫描切片为索引，将裂缝像素信息转换为三维空间形式,得到裂缝点元信息。

12、根据本发明的实施例，对三维裂缝点元信息进行椭球拟合，包括：

13、s21、随机选取一裂缝点元信息，设定初始椭球参数；椭球参数包括主半长轴向量、次半长轴向量和最短半长轴向量，对于裂缝，，共同表示裂缝的扩展方向；表示着裂缝的开度；

14、s22、当椭球覆盖其他点元时，结合其他点元的位置，更新椭球参数，直至更新后椭球无法覆盖新的点元，得到当前裂缝点元的特征集合，表示为(val，x，y，z，，，)；

15、s23、按步骤s21和s22遍历所有裂缝点元，得到所有裂缝点元的特征集合。

16、根据本发明的实施例，当裂缝点元拟合椭球无法覆盖其他点元时，将当前裂缝点元进行标记并舍弃。

17、根据本发明的实施例，根据拟合所得特征数据进行聚类划分，得到多个裂缝簇，包括：

18、s31、随机选取一裂缝点元特征数据，根据主半长轴确定当前裂缝点元与其他点元间的偏差角度，以及根据最短半长轴确定当前裂缝点元与其他点元间的邻域半径；

19、s32、基于偏差角度和邻域半径，采用分布式并行合并方式识别满足条件的裂缝点元，生成多个裂缝簇；

20、作为优选还包括：

21、s33、基于裂缝簇的空间距离以及半长轴向量偏差角度对重合的裂缝簇进行合并，并进一步移除合并后的噪点，即不满足条件的点元。

22、根据本发明的实施例，还包括：

23、依次对各裂缝簇进行聚类划分，得到多个裂缝子集，

24、求取每个裂缝子集中各裂缝点元最短半长轴的均值，并根据最短半长轴的均值对裂缝子集进行裂缝分级。

25、另一方面，本申请还提供了一种基于ct扫描数据的岩芯裂缝建模方法，

26、该方法用于提取利用如上任一所述的基于ct扫描数据的岩芯裂缝识别方法中生成的裂缝簇的三维形态，构建三维裂缝模型，并赋予裂缝属性参数。

27、其中，裂缝属性参数包括裂缝体积、弧度、最大扩展面积、倾向、开度，和/或等级。

28、经由上述的技术方案可知，本发明公开提供了一种基于ct扫描数据的岩芯裂缝识别和建模方法，与现有技术相比，本发明具有以下显著有益效果：

29、（1）本发明通过椭球拟合和聚类划分，能够对裂缝点元信息进行定量分析，从而有效识别复杂的裂缝组合关系，区分交错裂缝；

30、（2）本发明能够高效快速地构建岩芯裂缝形状，准确提取裂缝的体积、弧度、最大扩展面积、倾向、开度等属性参数，进而实现对岩芯内部裂缝结构的准确描述，以及直观地展示裂缝的形态和分布，为研究人员提供了更为精确的裂缝分析手段。

31、本发明不仅提高了岩芯水力压裂裂缝建模的精度和效率，而且适用性广泛，降低了实验成本，提高了研究效率，对实际生产数据具有良好的效果。本发明可为油气田开发提供科学、经济的解决方案，具有显著的技术优势和应用前景。

技术特征：

1.一种基于ct扫描数据的岩芯裂缝识别方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的岩芯裂缝识别方法，其特征在于，基于ct数值提取ct扫描数据中裂缝点元信息，包括：

3.根据权利要求1所述的岩芯裂缝识别方法，其特征在于，对三维裂缝点元信息进行椭球拟合，包括：

4.根据权利要求3所述的岩芯裂缝识别方法，其特征在于，当裂缝点元拟合椭球无法覆盖其他点元时，将当前裂缝点元进行标记并舍弃。

5.根据权利要求1所述的岩芯裂缝识别方法，其特征在于，根据拟合所得特征数据进行聚类划分，得到多个裂缝簇，包括：

6.根据权利要求1所述的岩芯裂缝识别方法，其特征在于，还包括：

7.一种基于ct扫描数据的岩芯裂缝建模方法，其特征在于，应用权利要求1-6任一所述的基于ct扫描数据的岩芯裂缝识别方法，包括：

8.根据权利要求7所述的岩芯裂缝建模方法，其特征在于，裂缝属性参数包括裂缝体积、弧度、最大扩展面积、倾向、开度，和/或等级。

技术总结
本发明公开了一种基于CT扫描数据的岩芯裂缝识别和建模方法，属于裂缝识别技术领域。其中裂缝识别方法包括基于CT数值提取CT扫描数据中裂缝点元信息；对三维裂缝点元信息进行椭球拟合；根据拟合所得特征数据进行聚类划分，得到多个裂缝簇；根据多个裂缝簇对岩芯裂缝进行识别。本发明可提高数据处理效率，提升裂缝识别精度。

技术研发人员：翟鸿宇,孟令彬,蒋长胜
受保护的技术使用者：中国地震局地球物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2025/3/18