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物探与化探  2018, Vol. 42 Issue (6): 1280-1288    DOI: 10.11720/wtyht.2018.0175
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一种基于数字岩心技术的岩石等效电参数计算方法
靳钊, 王凡, 郭晨, 贺之莉, 王晓丽
长安大学 信息工程学院电磁探测技术研究所,陕西 西安 710064
A calculation method for the effective electrical properties of rocks based on digital core technology
Zhao JIN, Fan WANG, Chen GUO, Zhi-Li HE, Xiao-Li WANG
Electromagnetic Exploration Technology Laboratory School of Information Engineering, Chang’an University, Xi’an 710064, China
全文: PDF(4987 KB)   HTML
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摘要 

研究储层岩石的等效电学参数有助于判断地下油气储藏分布和鉴别油水层,以数字化方法开展精确岩石模型的等效电学参数计算及评价工作对岩石物理理论、实验方法发展及电测井应用等都具有重要的意义。数字岩心技术作为一种新兴的岩心分析方法,已逐渐成为研究岩石等效电学参数的有效方法之一。笔者基于数字岩心及电磁仿真技术,系统性地开展了样本图像数据处理、三维岩石数值模型转化及其等效电学参数计算等工作,对砂岩、页岩等4种岩石样本进行计算和分析,这一套针对扫描岩心图像的数据处理、数值模型转换以及电磁参数计算方法可应用于高效、精确分析不同类型数字岩心的介电常数、电导率等电磁学特性,可为岩石物理、测井解释、储层评价等领域提供重要的参考依据。

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靳钊
王凡
郭晨
贺之莉
王晓丽
关键词 数字岩心孔隙度岩石图像电特性电磁数值计算    
Abstract

The study of the effective electrical properties of reservoir rocks can be used to determine the distribution of underground oil and gas storage and identify the oil and water layers. The accurate evaluation of the effective electrical properties of rock models by digital means is of great significance not only forthe theoretical rock physics but also for the development of experimental methods and the application of electrical logging methods. As a new core analysis method, digital rock core technology has gradually become one of the effective methods for studying the effective electrical properties of rocks. Based on the technology of digital core and electromagnetic simulation, the data processing for sample image dataset, the authors carried out the numerical 3D rock model transformation and the computation of the effective electrical properties systematically. Furthermore, four types of rock samples such as sandstone and shale were investigated to discuss the validity and accuracy of the numerical core analysis method. This set of methods for data processing, numerical model conversion and calculation of electromagnetic parameters for scanned core images can be used to efficiently and accurately analyze different types of digital core dielectric constant, conductivity and other properties, which can provide important reference for such fields as rock physics, logging interpretation and reservoir evaluation.

Key wordsdigital core    porosity    core images    electrical properties    electromagnetic numerical simulation
收稿日期: 2018-05-02      出版日期: 2018-12-19
:  P584  
基金资助:陕西省科技计划项目(2018GY-019);中央高校基本科研业务专项项目(310824173702);国家自然科学基金项目(41874140);国家自然科学基金项目(41704107);国家自然科学基金项目(41404095);陕西省高校科协青年人才托举计划项目(20180107)
作者简介: 靳钊(1982-),男,电子科学与技术专业博士,长安大学信息工程学院副教授,硕士生导师,主要从事天线和射频电路设计、基于电磁方法的无损检测方面的研究。
引用本文:   
靳钊, 王凡, 郭晨, 贺之莉, 王晓丽. 一种基于数字岩心技术的岩石等效电参数计算方法[J]. 物探与化探, 2018, 42(6): 1280-1288.
Zhao JIN, Fan WANG, Chen GUO, Zhi-Li HE, Xiao-Li WANG. A calculation method for the effective electrical properties of rocks based on digital core technology. Geophysical and Geochemical Exploration, 2018, 42(6): 1280-1288.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2018.0175      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2018/V42/I6/1280
  4种岩心样本断层图像
  岩石样本经过两次滤波的前后对比
  岩石样本的灰度直方图
岩石种类 孔隙度 理想分割阈值
膏岩 26.26% T=g2+(g1-g2)×0.9=0.9×g1+0.1×g2
泥岩 26.62% T=g2+(g1-g2)×0.9=0.9×g1+0.1×g2
0.51% T=g2+(g1-g2)×0.1=0.1×g1+0.9×g2
泡沫混凝土 28.58% T=g2+(g1-g2)×0.6=0.6×g1+0.4×g2
油页岩 14.7% T=g2+(g1-g2)×0.4=0.4×g1+0.6×g2
砂岩 15.11% T=g2+(g1-g2)×0.6=0.6×g1+0.4×g2
  理想阈值与两峰值之间的关系
算法名称 实际测量值 阈值 算法计算值 相对误差
砂岩a 12.6% 27 12.45% 1.19%
砂岩b 19.9% 52 19.19% 3.56%
页岩a 24.4% 67 24.17% 0.94%
页岩b 7.09% 64 6.72% 5.2%
  岩石样本孔隙度结果比较
  利用Fortran生成IGES文件的程序设计流程
  两种岩石样本原图与IGES文件导入到HFSS中结果图比较
  两种岩石样本局部三维数字模型
  HFSS仿真计算岩石等效电学参数的计算流程
样本名称 测量系统
的结果
仿真计算
的结果
相对误差
砂岩a 4.5536 4.8349 6.18%
石灰岩 8.2273 8.8877 8.03%
页岩a 7.6352 7.4076 2.98%
碳酸盐岩 7.4631 7.0891 5.01%
  两种方法得到的岩石样本混合介电常数结果
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