СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ОЦЕНКИ СВОЙСТВ ГОРНОЙ ПОРОДЫ НА ОСНОВАНИИ ОБРАЗЦОВ ГОРНОЙ ПОРОДЫ, ИСПОЛЬЗУЯ ЦИФРОВУЮ ВИЗУАЛИЗАЦИЮ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД

1. Способ оценки целевого свойства горной породы для образца горной породы на основании применения цифровой физики горных пород в 2D, содержащий этапы, на которых:
сканируют образец горной породы для получения цифрового 2D изображения образца горной породы;
сегментируют цифровое изображение для создания цифрового сегментированного 2D изображения, которое имеет пиксели, характеризуемые как поровое пространство, и пиксели, характеризуемые как минеральная матрица, и определяют границу на пересечении порового пространства и минеральной матрицы;
1
i
извлекают значения для свойств P-P горной породы из сегментированного изображения в качестве функции от простых геометрических характеристик порового пространства; и
применяют формулу преобразования, настроенную для применения к среде сегментированного 2D изображения, для вычисления оцененного значения для целевого свойства горной породы в качестве функции от простых геометрических характеристик порового пространства, извлекаемых из сегментированного 2D изображения.
2. Способ по п. 1, в котором целевым свойством горной породы является абсолютная проницаемость, относительная проницаемость, пластовый коэффициент, упругость, модуль объемной упругости, модуль поперечной упругости, скорость продольной волны, скорость поперечной волны, электрическое удельное сопротивление или капиллярное давление.
3. Способ по п. 1, в котором целевым свойством горной породы является абсолютная проницаемость.
4. Способ по п. 1, в котором формула преобразования, настроенная для применения к среде сегментированного 2D изображения, настраивается с помощью извлечения преобразования, которое является полностью функцией от простых геометрических характеристик порового пространства.
5. Способ по п. 1, дополнительно содержащий получение значения для одного или большего количества сложных свойств на этапе начальной установки, указанные значения подходят для применения по меньшей мере для класса исследуемых горных пород, и в котором формула преобразования, настроенная для применения к среде сегментированного 2D изображения, в ином случае применяют только значения, полученные на основании сегментированного 2D изображения в качестве функции от простых геометрических характеристик порового пространства.
6. Способ по п. 4, в котором целевым свойством горной породы является абсолютная проницаемость, причем формула преобразования, настроенная для применения к среде сегментированного 2D изображения, дополнительно содержит уравнение Козени-Кармана, и настройка дополнительно содержит преобразование сложного свойства извилистости к одной или большему количеству функций от простых геометрических характеристик порового пространства.
7. Способ по п. 6, в котором преобразование сложного свойства извилистости к одной или большему количеству функций от простых геометрических характеристик порового пространства дополнительно содержит этапы, на которых:
получают формулу, определяющую верхнюю границу для извилистости в качестве функции от простых геометрических характеристик порового пространства;
получают формулу, определяющую нижнюю границу для извилистости в качестве функции от простых геометрических характеристик порового пространства; и
калибруют формулы, определяющие верхнюю и нижнюю границы для извилистости, на этапе начальной установки.
8. Способ по п. 7 в котором формула, определяющая верхнюю границу извилистости, после калибровки содержит
,
формула, определяющая нижнюю границу для извилистости, после калибровки содержит
9. Способ по п. 8, в котором применяемое уравнение Козени-Кармана содержит
1
i
в котором извлечение значений для свойств P-P горной породы из сегментированного изображения в качестве функции от простых геометрических характеристик порового пространства содержит получение оценок значений пористости и удельной площади поверхности; и
+
-
применение настроенной формулы преобразования дополнительно содержит определение верхней и нижней границ для извилистости и вставки этих вычисленных значений в уравнение Козени-Кармана для определения оценки для k и k.
10. Способ по п. 9, в котором применение формулы преобразования, настроенной для применения к среде сегментированного 2D изображения, дополнительно содержит подстановку уравнений, определяющих верхнюю и нижнюю границы для извилистости, в формулу Козени-Кармана таким образом, что границы для абсолютной проницаемости содержат
11. Способ по п. 5, в котором:
формула преобразования, настроенная для применения к среде сегментированного 2D изображения, дополнительно содержит уравнение Козени-Кармана, и настройка дополнительно содержит преобразование сложного свойства извилистости к одной или большему количеству функций от простых геометрических характеристик порового пространства;
1
i
причем извлечение значений для свойств P-P горной породы из сегментированного изображения в качестве функции от простых геометрических характеристик порового пространства содержит получение оценок пористости и удельной площади поверхности; и
p
получение значения для одного или большего количества из сложных свойств на этапе начальной установки содержит получение значения для пористости ϕ просачивания при начальной установке для группы образцов, способ получения содержит выбор из группы, содержащей одно или большее количество из: вычисления через
применение алгоритма расширения/постепенного уменьшения к сегментированному изображению 2D, вычисления пористости области разъединенного порового пространства в 3D цифровом объеме образца, представляющего группу, в ином случае - анализа цифрового набора данных; и анализа соотнесенного физического набора данных для пористости, при которой абсолютная проницаемость становится нулем.
12. Способ по п. 11, в котором извилистость - сложное свойство, и преобразование сложного свойства извилистости к одной или большему количеству функций от простых геометрических характеристик порового пространства дополнительно содержит этапы, на которых
получают и калибруют формулу, определяющую верхнюю границу для извилистости, в качестве функции от простых геометрических характеристик порового пространства; указанная формула содержит:
,
получают и калибруют формулу, определяющую нижнюю границу для извилистости в качестве функции от простых геометрических характеристик порового пространства; указанная формула содержит
13. Способ по п. 12, в котором
1
i
извлечение значений для свойств P-P горной породы из сегментированного 2D изображения в качестве функции от простых геометрических характеристик порового пространства содержит получение оценок пористости и удельной площади поверхности; и
+
-
применение настроенной формулы преобразования дополнительно содержит определение верхней и нижней границ для извилистости и вставки этих вычисленных значений в уравнение Козени-Кармана для определения оценок для k и k.
14. Способ по п. 12, в котором применение формулы преобразования, настроенной для применения к среде сегментированного 2D изображения, дополнительно содержит подстановку формул, определяющих верхнюю и нижнюю границы для извилистости, в формулу Козени-Кармана таким образом, что границы для абсолютной проницаемости содержат
15. Способ по п. 11, в котором применяемое уравнение Козени-Кармана содержит
,
1
i
и в котором извлечение значений для свойств P-P горной породы из сегментированного изображения в качестве функции от простых геометрических характеристик порового пространства содержит получение оценок пористости, удельной площади поверхности и размера зерна.
+
-
16. Способ по п. 11, в котором применение настроенной формулы преобразования дополнительно содержит определение верхней и нижней границ для извилистости и вставки этих вычисленных значений в уравнение Козени-Кармана для определения оценок для k и k.
17. Способ по п. 1, в котором формула преобразования, настроенная для применения к среде сегментированного 2D изображения, настраивается из исходного выражения, имеющего по меньшей мере одно сложное свойство, которое преобразовано к функции от простых геометрических характеристик порового пространства.
18. Способ по п. 1, в котором применение формулы преобразования для применения к среде сегментированного 2D изображения дополнительно содержит использование настройки уравнения Тимура, где к сложному параметру неснижаемой водонасыщенности обращаются как к функции от простых геометрических характеристик порового пространства.
19. Способ по п. 18, в котором обращение к неснижаемой водонасыщенности содержит этап, на котором
используют формулу неснижаемой водонасыщенности и свойства простых геометрических характеристик порового пространства, выбранных из группы, содержащей одно или большее количество из диаметра зерна, удельной площади поверхности или диаметра капилляр.
20. Способ эффективного получения характеристик горной породы, пересекаемой при бурении буровой скважины для разработки резервуара углеводорода, с помощью оцененного значения для целевого свойства горной породы, содержит этапы, на которых:
получают образец горной породы, имеющий происхождение из коллекции, связанной с определенной областью буровой скважины;
сканируют образец горной породы для получения цифрового 2D изображения образца горной породы;
сегментируют цифровое изображение для создания сегментированного 2D изображения, которое имеет пиксели, характеризуемые как поровое пространство, и пиксели, характеризуемые как минеральная матрица, и определяют границу на пересечении порового пространства и минеральной матрицы;
применяют формула преобразования, настроенную для непосредственного применения к среде сегментированного 2D изображения, для вычисления оцененного значения для целевого свойства горной породы; и
используют оцененное значение для целевого свойства горной породы, непосредственно извлекаемого из сегментированного 2D изображения, для получения характеристик горной породы в области буровой скважины.
21. Способ по п. 20, в котором целевым свойством горной породы является абсолютная проницаемость, относительная проницаемость, пластовый коэффициент, упругость или капиллярное давление.
22. Способ по п. 20, в котором целевым свойством горной породы является абсолютная проницаемость, и применение формулы преобразования, настроенной для непосредственного применения к среде сегментированного 2D изображения, для вычисления оцененного значения для абсолютной проницаемости дополнительно содержит применение уравнения Козени-Кармана, настроенного для того, чтобы быть ограниченным переменными простых геометрических характеристик порового пространства, причем оцененные значения для абсолютной проницаемости непосредственно вычисляются на основании сегментированного 2D изображения.
23. Способ по п. 22, в котором сканирование образца горной породы для получения цифрового 2D изображения содержит использование одной или большего количества систем сканирования, выбранных из группы, содержащей: сканирующий электронный микроскоп со сфокусированным ионным пучком; рентгеновскую томографию; синхротрон, микротомографию и микрорадиологию.
24. Способ по п. 22, в котором применение настроенного уравнения Козени-Кармана дополнительно содержит этапы, на которых
-
оценивают минимальное значение для абсолютной проницаемости k, основываясь на формуле
,
где пористость ϕ оценивается как количество пикселей порового пространства, деленное на общее количество пикселей в сегментированном 2D изображении; и
удельная площадь s поверхности оценивается как длина границы на пересечении порового пространства и твердой матрицы, деленная на площадь сегментированного 2D изображения.
25. Способ по п. 24, в котором применение настроенного уравнения Козени-Кармана дополнительно содержит этапы, на которых:
-
+
ограничивают оцененное значение для абсолютной проницаемости k между оцененным минимумом k и оцененным максимумом k; и
+
оценивают максимальное значение для абсолютной проницаемости k, основываясь на формуле
-
+
и ограничивают оцененное значение для абсолютной проницаемости k между оцененным минимумом k и оцененным максимумом k.
26. Способ по п. 20, в котором использование вычисленного оцененного значения для целевого свойства горной породы, непосредственно извлекаемого из сегментированного 2D изображения, для получения характеристик горной породы, содержит получение образца в множестве местоположений по всей зоне, представляющей интерес, для создания оценок с непрерывностью, целесообразной для определения границ зоны, представляющей интерес, в период времени, целесообразный для программы бурения.
27. Способ по п. 20, в котором использование оцененного значения целевого свойства горной породы, непосредственно извлекаемого из сегментированного 2D изображения, для получения характеристик горной породы, содержит получение образца и создание оценок по существу непрерывно для увеличения данных LWD для облегчения понимания длины вдоль буровой скважины.
28. Способ по п. 20, в котором:
получение образца горной породы содержит использование образцов горной породы, собранных из выбуренных осколков породы при обычном процессе бурения, и сопоставление выбуренных осколков породы с осевой глубиной в буровой скважине в качестве функции от времени до появления на поверхности и
использование оцененного значения для целевого свойства горной породы, непосредственно извлекаемого из сегментированного 2D изображения, для получения характеристик горной породы, содержит получение образцов в множестве местоположений по всей зоне, представляющей интерес, для создания оценки с непрерывностью, целесообразный для определения границ зоны.
29. Способ по п. 20, в котором использование оцененного значения для целевого свойства горной породы, извлекаемого из сегментированного 2D изображения, для получения характеристик горной породы, содержит этап, на котором:
получают образец и создают оценки почти непрерывно для увеличения данных LWD для облегчения понимания горной породы по всему интервалу в буровой скважине.
30. Способ эффективного получения характеристик горной породы, пересекаемой при бурении буровой скважины для разработки резервуара углеводорода, с помощью оцененного значения k абсолютной проницаемости, содержащий этапы, на которых:
получают образец горной породы, имеющий происхождение из коллекции, связанной с определенной областью буровой скважины;
сканируют образец горной породы для получения цифрового 2D изображения образца горной породы, указанное сканирование
содержит использование одной или большего количества систем сканирования из группы, содержащей: сканирующий электронный микроскоп со сфокусированным ионным пучком; рентгеновскую томографию; синхротрон, микротомографию и микрорадиологию;
сегментируют цифровое изображение для создания сегментированного 2D изображения, которое имеет пиксели, характеризуемые как поровое пространство, и пиксели, характеризуемые как твердая матрица, и определяют границу на пересечении порового пространства и твердой матрицы;
применяют уравнение Козени-Кармана, настроенное для непосредственного применения к среде сегментированного 2D изображения, с помощью которого оценка для абсолютной проницаемости непосредственно вычисляется на основании сегментированного 2D изображения; и
используют оценку для абсолютной проницаемости, вычисленную на основании сегментированного 2D изображения, для получения характеристик горной породы в указанном местоположении в буровой скважине.
31. Способ по п. 30, в котором
применение уравнения Козени-Кармана, настроенного для непосредственного применения к среде сегментированного 2D изображения, дополнительно содержит этапы, на которых
применяют уравнение Козени-Кармана, настроенное из
,
где ϕ - пористость;
s - удельная площадь поверхности; и
τ - извилистость; и
извилистость τ заменяют соотношением, которое является функцией от пористости ϕ и удельной площади s поверхности, извлекаемых через средство, содержащее одно или большее количество из группы, содержащей эмпирическое преобразование, теоретическую физику и методики калибровки;
оценивают пористость ϕ как количество пикселей порового пространства, деленное на общее количество пикселей в сегментированном 2D изображении; и
оценивают удельную площадь s поверхности как длину границы на пересечении порового пространства и твердой матрицы, деленную на площадь сегментированного 2D изображения.
32. Способ по п. 31, в котором применение настроенного уравнения Козени-Кармана дополнительно содержит этап, на котором
-1,2
-
используют первую формулу извилистости τ=0,4476ϕ при оценке нижней границы для абсолютной проницаемости k в соответствии со следующей формулой
33. Способ по п. 32, в котором применение настроенного уравнения Козени-Кармана дополнительно содержит оценку абсолютной проницаемости с помощью определения нижней и верхней границ, и дополнительно содержит этап, на котором:
-1
+
используют вторую формулу извилистости τ=0,40381(1+ϕ)/2 при оценке верхней границы для абсолютной проницаемости k в соответствии со следующей формулой
34. Способ по п. 30, в котором
применение уравнения Козени-Кармана, настроенного для непосредственного применения к среде сегментированного 2D изображения, дополнительно содержит этапы, на которых
применяют уравнение Козени-Кармана, настроенное из
где ϕ - пористость;
ρ
φ - пористость просачивания;
s - удельная площадь поверхности; и
τ - извилистость; и
извилистость τ заменяют соотношением, которое является функцией от пористости ϕ и удельной площади s поверхности, извлекаемых через средство, содержащее одно или большее количество из группы, содержащей эмпирическое преобразование, теоретическую физику и методики калибровки;
оценивают пористость ϕ как количество пикселей порового пространства, деленное на общее количество пикселей в сегментированном 2D изображении; и
оценивают удельную площадь s поверхности как длину границы на пересечении порового пространства и твердой матрицы, деленную на площадь сегментированного 2D изображения.
35. Способ по п. 34, в котором применение настроенного уравнения Козени-Кармана дополнительно содержит этап, на котором
ρ
-
-1,2
используют первую формулу извилистости τ=0,4476(ϕ-ϕ) при оценке нижней границы для абсолютной проницаемости k в соответствии со следующей формулой
36. Способ по п. 35, в котором применение настроенного уравнения Козени-Кармана дополнительно содержит оценку абсолютной проницаемости с помощью определения нижней и верхней границ, и дополнительно содержит этап, на котором:
ρ
+
-1
используют вторую формулу извилистости τ=0,40381(1+(ϕ-ϕ))/2 при оценке верхней границы для абсолютной проницаемости k в соответствии со следующей формулой
37. Способ по п. 30, в котором
применение уравнения Козени-Кармана, настроенного для непосредственного применения к среде сегментированного 2D изображения, дополнительно содержит этапы, на которых:
применяют уравнение Козени-Кармана, настроенное из
,
где ϕ - пористость;
ρ
ϕ - пористость просачивания;
d - диаметр зерна;
s - удельная площадь поверхности; и
τ - извилистость; и
извилистость τ заменяют соотношением, которое является функцией от пористости ϕ и удельной площади s поверхности, извлекаемых через средство, содержащее одно или большее количество из группы, содержащей эмпирическое преобразование, теоретическую физику и методики калибровки;
оценивают пористость ϕ как количество пикселей порового пространства, деленное на общее количество пикселей в сегментированном 2D изображении; и
оценивают удельную площадь s поверхности как длину границы на пересечении порового пространства и твердой матрицы, деленную на площадь сегментированного 2D изображения.
38. Способ эффективного получения характеристик горной породы, пересекаемой при бурении буровой скважины для разработки резервуара углеводорода, с помощью оцененного значения k абсолютного проницаемости, содержащий этапы, на которых:
получают образец горной породы, имеющий происхождение из коллекции, связанной с определенной областью буровой скважины;
сканируют образец горной породы для получения 2D цифрового изображения образца горной породы, указанное сканирование содержит использование одной или большего количества систем сканирования из группы, содержащей: сканирующий электронный микроскоп со сфокусированным ионным пучком; рентгеновскую томографию; синхротрон, микротомографию и микрорадиологию;
сегментируют цифровое изображение для создания сегментированного 2D изображения, которое имеет пиксели, характеризуемые как поровое пространство, и пиксели, характеризуемые как твердая матрица, и определяют границу на пересечении порового пространства и твердой матрицы;
применяют уравнение Тимура, настроенное для непосредственного применения к среде сегментированного 2D изображения, с помощью которого оценка для абсолютной проницаемости непосредственно вычисляется на основании сегментированного 2D изображения; и
используют оценку для абсолютной проницаемости, вычисленную на основании сегментированного 2D изображения, для получения характеристик горной породы в указанном местоположении в буровой скважине.
39. Способ по п. 38, в котором применение формулы преобразования для применения к среде сегментированного 2D изображения, используя настройку уравнения Тимура, обращается к сложному параметру неснижаемой водонасыщенности, как к функции от простых геометрических характеристик порового пространства.
40. Способ по п. 39, в котором обращение к неснижаемой водонасыщенности дополнительно содержит этап, на котором:
используют формулу неснижаемой водонасыщенности и свойства простых геометрических характеристик порового пространства, выбранных из группы, содержащей одно или большее количество из диаметра зерна, удельной площади поверхности или диаметра капилляр.
41. Способ эффективной оценки абсолютной проницаемости k горной породы, пересекаемой при бурении буровой скважины для разработки резервуара углеводорода, содержащий этапы, на которых:
получают множество образцов горной породы, каждый имеет происхождение из коллекции, связанной с определенной областью буровой скважины, указанное получение дополнительно содержит использование образцов горной породы, собранных из выбуренных осколков породы при операции бурения, и сопоставление выбуренных осколков породы с осевой глубиной в буровой скважине;
сканируют образец горной породы для получения цифрового 2D изображения образца горной породы;
сегментируют цифровое изображение для создания сегментированного 2D изображения, которое имеет пиксели, характеризуемые как поровое пространство, и пиксели, характеризуемые как твердая матрица, и определяют границу на пересечении порового пространства и твердой матрицы;
оценивают пористость ϕ как количество пикселей порового пространства, деленное на общее количество пикселей в сегментированном 2D изображении;
оценивают площадь s определенной поверхности как длину границы на пересечении порового пространства и твердой матрицы, деленную на площадь сегментированного 2D изображения;
-
оценивают нижнюю границу для абсолютной проницаемости k в соответствии со следующей формулой
+
оценивают верхнюю границу для абсолютной проницаемости k в соответствии со следующей формулой:
используют нижнюю и верхнюю оценки границ для абсолютной проницаемости, вычисленные на основании сегментированного 2D изображения, для получения характеристик горной породы в указанном местоположении в буровых скважинах.
42. Система для оценки целевого свойства горной породы для образца горной породы на основании применения цифровой физики горных пород в 2D, содержащая:
(a) рентгеновский сканер, предназначенный для сканирования образца горной породы для получения 2D изображения образца горной породы;
1
i
(b) одну или большее количество компьютерных систем, предназначенных для (i) сегментации цифрового 2D изображения для создания цифрового сегментированного 2D изображения, которое имеет пиксели, характеризуемые как поровое пространство, и пиксели, характеризуемые как минеральная матрица, и определения границы на пересечении порового пространства и минеральной матрицы, (ii) извлечения значений для свойств P-P горной породы из сегментированного изображения в качестве функции от простых геометрических характеристик порового пространства, (iii) применения формулы преобразования, настроенной для применения к среде сегментированного 2D изображения для вычисления оцененного значения для целевого свойства горной породы в качестве функции от простых геометрических характеристик порового пространства, извлекаемых из сегментированного 2D изображения, и (iv) вывода результатов по меньшей мере на одно устройство для отображения, печати или сохранения результатов вычислений; и
(c) по меньшей мере одно устройство для отображения, печати или сохранения результатов вычислений.
43. Система по п. 42, в которой целевым свойством горной породы является абсолютная проницаемость, относительная проницаемость, пластовый коэффициент, упругость или капиллярное давление.
44. Компьютерный программный продукт на считываемом компьютером носителе, который при выполнении на процессоре в компьютеризированном устройстве обеспечивает способ выполнения вычисления одного или большего количества или всех указанных этапов способа по п. 1.