СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ЗНАЧЕНИЙ СВОЙСТВ ГОРНОЙ ПОРОДЫ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

1. Способ увеличения точности значения целевого свойства, полученного из цифрового изображения, представляющего образец вещества, содержащий этапы, на которых:
a) получают трехмерное томографическое цифровое изображение образца вещества;
b) генерируют предварительный сегментированный объем, соответствующий образцу вещества посредством обработки трехмерного томографического цифрового изображения посредством процесса сегментации;
c) получают зависимость критерия, выведенную независимо от предварительного сегментированного объема, как функцию значений свойств критерия, относящихся к целевому свойству;
d) создают отрегулированный сегментированный объем посредством дополнительного редактирования признаков для предварительного сегментированного объема, причем этап содержит:
1) применение этапа обработки для идентификации размещений для потенциального редактирования признаков предварительного сегментированного объема;
2) применение редактируемых признаков к предварительному сегментированному объему для создания отредактированного сегментированного объема;
3) получение пробных значений свойств критериев из отредактированного сегментированного объема;
4) повторение по меньшей мере этапов 2)-3) в отношении отредактированного сегментированного объема, пока пробные значения свойств критерия не будут удовлетворять зависимости критерия; и
e) получают итоговое значение для целевого свойства из отрегулированного сегментированного объема.
2. Способ по п. 1, в котором значения свойств критерия являются значениями пары свойств критерия.
3. Способ по п. 1, в котором этап, на котором получают трехмерное томографическое цифровое изображение образца вещества, содержит сканирование образца вещества с помощью по меньшей мере одного из группы, содержащей: сканирующий
электронный микроскоп со сфокусированным ионным пучком, рентгеновскую компьютерную томографию и магнитно-резонансную визуализацию.
4. Способ по п. 1, в котором этап, на котором получают предварительный сегментированный объем, соответствующий образцу вещества, содержит обработку трехмерного томографического цифрового изображения до множества фаз для производства предварительного сегментированного объема, как содержащего воксели, охарактеризованные либо как поровое пространство, либо как фаза твердого вещества.
5. Способ по п. 1, в котором:
a) редактирование признаков содержит добавление трещин;
b) применение этапа обработки для идентификации размещений для потенциального редактирования признаков предварительного сегментированного объема дополнительно содержит:
1) создание обратной карты расстояний порового пространства до границ фазы твердого вещества в предварительном сегментированном объеме; и
2) применение этапа обработки с помощью водораздела для идентификации положений для потенциального внесения трещин в фазу твердого вещества как функции обратной карты расстояний; и
c) получение зависимости критерия, выведенной независимо от предварительного сегментированного объема, как функции пары свойств критерия, относящихся к целевому свойству, дополнительно содержит задание зависимости критерия с использованием одного или более из группы, содержащей: вычисление теоретической зависимости критерия на основе теоретической модели физики вещества, использование эмпирического преобразования и получение зависимости из числа точек данных, релевантных образцу вещества;
d) создание отрегулированного сегментированного объема посредством дополнительного редактирования признаков для предварительного сегментированного объема дополнительно содержит редактирование отрегулированного сегментированного объема, пока ассоциированные значения для пары свойств критерия не будут удовлетворять зависимости критерия, и дополнительно содержит:
(1) получение характерного полутонового значения порового
пространства,
(2) применение итеративного предельного значения водораздела, содержащее:
i) осуществление выбора полутонового предельного значения водораздела;
ii) обнаружение всех возможных вокселей в трехмерном томографическом цифровом изображении, которые имеют свои полутоновые значения между характерным полутоновым значением порового пространства и итеративным предельным значением водораздела;
iii) обнаружение среди этих возможных вокселей, тех вокселей, которые должны быть реализованы, которые совмещены с потенциальными размещениями, для внесения трещин, идентифицированных на поверхности водораздела; и
iv) преобразование вокселей, идентифицированных для реализации в сегментированном объеме в воксели, представляющие поровое пространство;
4) получение пробных значений для свойств критерия из анализа отредактированного сегментированного объема; и
vi) сравнение пробных значений для свойств критерия с зависимостью критерия, регулирование полутовоного предельного значения водораздела для перераспределения порового пространства и итеративное повторение этапов ii)-vi), пока пробные значения не будут удовлетворять зависимости критерия.
6. Способ по п. 2, в котором:
a) образец вещества содержит образец горной породы;
b) пара свойств критерия содержит пористость и избранное свойство упругости; и
c) целевое свойство выбирают из группы, содержащей: абсолютную проницаемость, относительную проницаемость, капиллярное давление и удельное электрическое сопротивление.
7. Способ увеличения точности значения целевого свойства в соответствии с п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых заполняют отрегулированный сегментированный объем дополнительными свойствами, и используют результирующий сегментированный объем для получения дополнительных свойств,
представляющих интерес, из отрегулированного сегментированного объема.
8. Способ по п. 1, в котором этап 4) содержит повторение этапов 1)-3) в отношении отредактированного сегментированного объема, пока пробные значения свойств критерия не будут удовлетворять зависимости критерия.
9. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап на котором сохраняют отрегулированный сегментированный объем, созданный на этапе d).
10. Способ увеличения точности значения целевого свойства, полученного из цифрового изображения, представляющего образец пористого вещества, содержащий этапы, на которых:
a) получают трехмерное томографическое цифровое изображение, содержащее полутоновый объем образца;
b) получают сегментированный объем, представляющий образец, посредством обработки полутонового объема до порового пространства и множества фаз твердого вещества посредством процесса сегментации;
c) получают зависимость критерия, выведенную независимо от сегментированного объема, как функцию пары свойств критерия, относящихся к целевому свойству;
d) создают отрегулированный сегментированный объем посредством дополнительной обработки, причем этап содержит
1) определение, куда в сегментированный объем добавить множество трещин,
содержащее:
i) создание обратной карты расстояний порового пространства до границ фазы твердого вещества в сегментированном объеме;
ii) создание поверхности водораздела, идентифицирующей размещения для потенциального внесения трещин в фазы твердого вещества, посредством применения этапа обработки с помощью водораздела к вышеуказанной обратной карте расстояний;
iii) осуществление выбора потенциальных размещений трещин в качестве всех участков поверхности водораздела, размещенных в твердых фазах сегментированного объема;
2) осуществление выбора значения для степени редакции
объема;
3) производство отредактированного сегментированного объема, содержащее:
I) осуществление выбора участка потенциальных размещений трещин исходя из степени значения редакции;
II) преобразование вокселей сегментированного объема, которые размещены на вышеуказанном выбранном участке потенциальных размещений трещин, из твердых фаз в поры;
4) получение значений свойств критерия из анализа отредактированного сегментированного объема;
5) повторение по меньшей мере этапов 3-4 посредством варьирования выбранной степени редакция объема, пока значения вышеуказанных свойств критерия, полученные на этапе 4, не будут удовлетворять зависимости критерия;
6) осуществление выбора отредактированного сегментированного объема, который произвел набор свойств критерия, которые наилучшим образом удовлетворяют зависимости критерия, в качестве отрегулированного сегментированного объема; и
e) используют отрегулированный сегментированный объем для получения значения целевого свойства.
11. Способ по п. 10, в котором этап, на котором получают трехмерное томографическое цифровое изображение образца содержит использование по меньшей мере одного из группы, содержащей: сканирующий электронный микроскоп со сфокусированным ионным пучком, рентгеновскую компьютерную томографию и магнитно-резонансную визуализацию.
12. Способ по п. 10, в котором значение целевого свойства содержит значение, выбранное из группы свойств, содержащей: абсолютную проницаемость, относительную проницаемость, капиллярное давление, удельное электрическое сопротивление и избранные свойства упругости; и
в котором образцом пористого вещества является образец горной породы.
13. Способ по п. 10, в котором:
a) целевое свойство содержит значение, выбранное из группы,
содержащей: абсолютную проницаемость, относительную проницаемость, капиллярное давление и удельное электрическое сопротивление; и
b) парой свойств критерия являются избранное свойство упругости и пористость.
p
14. Способ по п. 13, в котором избранным свойством упругости является скорость упругой волны V.
15. Способ по п. 13, в котором этап, на котором получают зависимость критерия, независимую от цифрового объема, содержит одно или более из группы, содержащей: вычисление теоретической зависимости критерия на основе теоретической модели физики вещества, использование эмпирического преобразования скорость-пористость и получение зависимости из числа точек данных, релевантных образцу горной породы.
16. Способ по п. 13, в котором этап, на котором получают значения выбранного свойства упругости, использует замену всех фаз минералов в отрегулированном сегментированном объеме одним выбранным минералом, для которого может быть получена зависимость критерия.
17. Способ по п. 16, в котором выбранным минералом является один из кварца, кальцита или доломита.
18. Способ по п. 10, дополнительно содержащий
a) получение, после этапа c) и до этапа d), характерного полутонового значения вокселей полутонового объема, размещенных в поровом пространстве вышеуказанного сегментированного объема; и
b) в котором (1) осуществление выбора степени редакции объема содержит осуществление выбора полутонового значения, большего, чем вышеуказанное полутоновое значение порового пространства; и (2) осуществление выбора участка потенциальных размещений трещин, руководствуясь степенью значения редакции содержит осуществление выбора тех вокселей потенциальных размещений трещин, чье полутоновое значение в полутоновом объеме меньше, чем степень редакции объема.
19. Способ по п. 10, в котором:
a) образец пористых сред содержит образец горной породы; и
b) целевое свойство выбирают из группы, содержащей: абсолютную проницаемость, относительную проницаемость, капиллярное давление и удельное электрическое сопротивление.
20. Способ увеличения точности значения целевого свойства, полученного из цифрового изображения, представляющего образец горной породы, содержащий этапы, на которых:
a) получают полутоновый цифровой объем образца горной породы;
b) получают предварительный сегментированный объем образца горной породы посредством обработки полутонового объема до множества поровых пространств и по меньшей мере одной фазы твердого вещества, разделенных процессом сегментации;
c) задают кривую критерия, выведенную независимо от предварительного сегментированного объема, как функцию пары свойств критерия, относящихся к целевому свойству;
d) создают отрегулированный сегментированный объем посредством дополнительной обработки, причем этап содержит
1) определение, куда в предварительный сегментированный объем добавить множество трещин, содержащее:
i) создание обратной карты расстояний порового пространства до границ фазы твердого вещества в предварительном сегментированном объеме;
ii) применение этапа обработки, идентифицирующего размещения для потенциального внесения трещин в фазу твердого вещества, как функции обратной карты расстояний;
2) внесение трещин в предварительный сегментированный до отрегулированного сегментированного объема, ассоциированного со значениями для пары свойств критерия, которая удовлетворяет кривой критерия, чтобы произвести отрегулированный сегментированный объем;
e) производят и сохраняют улучшенный сегментированный объем, включающий в себя трещины, реализованные в идентифицированном отрегулированном сегментированном объеме; и
f) используют улучшенный сегментированный объем для получения итогового значения для целевого свойства.
21. Способ по п. 20, в котором абсолютная проницаемость
является целевым свойством, и в котором идентифицированный отрегулированный сегментированный объем является улучшенным сегментированным объемом.
22. Способ по п. 20, в котором целевое свойство относится к связанности порового пространства, и этап, на котором получают полутоновое изображение образца горной породы, содержит сканирование образца горной породы при обстоятельствах, в которых разрешение, доступное в изначальном цифровом изображении, недостаточно, чтобы эффективно напрямую захватывать данные, точно представляющие общую связанность порового пространства.
23. Способ по п. 20, в котором этап, на котором определяют степень, до которой должны быть реализованы трещины, дополнительно содержит:
a) осуществление выбора изначального полутонового предельного значения водораздела для перераспределения порового пространства в отредактированном сегментированном объеме, большего, чем присутствующее в образце горной породы,
b) регулирование с приращением полутонового предельного значения водораздела для перераспределения порового пространства, при этом регулирование проходит с приращением от нижнего к верхнему.
24. Способ по п. 20, дополнительно содержащий этапы, на которых получают предварительное значение из предварительного сегментированного объема и сравнивают предварительное целевое значение с ожиданиями, выведенными независимо от предварительного сегментированного объема.
25. Способ выведения отрегулированного значения абсолютной проницаемости из сегментированного объема, созданного исходя из данных томографического изображения, полученных при разрешении, недостаточном для эффективного разрешения связанности порового пространства непосредственно из исследуемого образца горной породы, причем вышеуказанный способ содержит этапы, на которых:
a) получают сегментированный объем, представляющий образец горной породы, сегментированный на поровые пространства и фазу твердого вещества, причем этап содержит:
1) сканирование образца горной породы, чтобы произвести полутоновое изображение; и
2) сегментирование полутонового изображения, чтобы произвести сегментированный объем, составленный из вокселей, представляющих поровое пространство, и вокселей, представляющих по меньшей мере одну фазу твердого вещества;
b) получают полутоновое значение, характеризующее поровое пространство;
c) получают полутоновое значение, характеризующее твердое вещество;
d) задают кривую критерия, выведенную независимо от сегментированного объема, как функцию избранного свойства упругости и пористости;
e) создают обратную карту расстояний порового пространства до границы фазы твердого вещества из сегментированного объема;
f) создают поверхность водораздела посредством применения процесса водораздела к обратной карте расстояний для идентификации потенциальных размещений для внесения трещин;
g) производят отредактированный сегментированный объем на основе заданной степени редакции, причем этап содержит:
1) осуществление выбора полутонового предельного значения водораздела;
2) обнаружение всех вокселей в полутоновом цифровом объеме, которые имеют свои полутоновые значения между полутоновым значением пор и предельным значением водораздела;
3) обнаружение среди этих вокселей, тех вокселей, которые совмещены с потенциальными размещениями, для внесения трещин, идентифицированных посредством процесса водораздела; и
4) преобразование соответствующих вокселей сегментированного объема в воксели, представляющие поровое пространство;
h) получают пробные значения для избранного свойства упругости и пористости из анализа отредактированного сегментированного объема;
i) сравнивают пробные значения для избранного свойства упругости и пористости с кривой критерия, регулируют полутоновое
предельное значение водораздела для перераспределения порового пространства, и итерационно повторяют этапы e)-i), пока пробные значения не будут удовлетворять кривой критерия и до перехода на этап j);
e) производят и сохраняют улучшенный сегментированный объем, включающий в себя трещины отрегулированного сегментированного объема; и
k) используют улучшенный сегментированный объем для получения итогового значения абсолютной проницаемости.
26. Способ по п. 25, в котором этап, на котором получают полутоновое изображение образца горной породы, содержит использование одного или более из группы, содержащей: сканирующий электронный микроскоп со сфокусированным ионным пучком, рентгеновскую компьютерную томографию и магнитно-резонансную визуализацию.
27. Способ по п. 26, в котором этап, на котором задают кривую критерия, независимую от цифрового объема, содержит одно или более из группы, содержащей: вычисление теоретической кривой критерия на основе теоретической модели физики вещества, использование эмпирического преобразования скорость-пористость и получение кривой из числа точек данных, релевантных образцу горной породы.
28. Способ по п. 27, в котором этап, на котором задают кривую критерия независимо от сегментированного объема, дополнительно содержит анализ, основанный на предположении, что все, что не является порой, является единым чистым минералом, и в котором этап получения пробных значений из цифрового объема применяет то же предположение и минерал.
29. Способ по п. 28, в котором этап, на котором выбирают изначальное полутоновое предельное значение водораздела для перераспределения порового пространства, содержит осуществление выбора полутонового предельного значения водораздела для производства порового пространства в отредактированном сегментированном объеме, большего, чем полутоновое значение, характеризующее поровое пространство, и в котором этап, на котором после регулируют с приращением полутоновое предельное
значение водораздела для перераспределения порового пространства, содержит ограничение нижним значением и увеличение с приращением полутонового предельного значения водораздела.
30. Способ по п. 29, в котором этап, на котором используют сегментированный объем, ассоциированный с пробными значениями, удовлетворяющими кривым критерия, для получения отрегулированного значения абсолютной проницаемости, содержит получение итоговых значений абсолютной проницаемости во всех трех направлениях сегментированного объема.
31. Способ увеличения точности, с которой сегментированный объем представляет образец вещества, имеющий структуру с субразрешением, содержащий этапы, на которых:
a) получают полутоновое 3-D цифровое изображение образца;
b) предварительный сегментированный объем, соответствующий образцу, получают посредством обработки полутонового изображения посредством процесса сегментации;
c) задают зависимость критерия, выведенную независимо от сегментированного объема, как функцию пары свойств критерия, относящихся к целевому свойству;
d) создают отрегулированный сегментированный объем посредством дополнительной обработки, причем этап содержит
1) применение этапа обработки, идентифицирующего размещения для потенциального редактирования структурных признаков сегментированного объема; и
2) определение степени, до которой должны быть реализованы редакции для структурных признаков при редактировании сегментированного объема, посредством идентификации отрегулированного сегментированного объема, ассоциированного со значениями для пары свойств критерия, которая удовлетворяет зависимости критерия; и
e) сохраняют отредактированные структурные признаки идентифицированного отрегулированного сегментированного объема для использования при дальнейших применениях физики цифровой горной породы.
32. Способ по п. 31, в котором этап, на котором получают полутоновое изображение образца, содержит сканирование образца с
помощью по меньшей мере одного из нижеследующего: сканирующего электронного микроскопа со сфокусированным ионным пучком, рентгеновской компьютерной томографии и магнитно-резонансной визуализации.
33. Способ по п. 32, в котором этап, на котором получают сегментированный объем, соответствующий образцу, посредством обработки полутонового изображения до множества фаз, содержит производство сегментированного объема, составленного из вокселей, охарактеризованных либо как поровое пространство, либо как фаза твердого вещества.
34. Способ по п. 33, в котором образцом вещества является горная порода и в котором:
a) редактирование признаков содержит добавление трещин;
b) применение этапа обработки с помощью водораздела, идентифицирующего размещения для потенциального редактирования признаков предварительного сегментированного объема, дополнительно содержит:
1) создание обратной карты расстояний порового пространства до границ фазы твердого вещества в сегментированном объеме; и
2) применение этапа обработки для идентификации положений для потенциального внесения трещин в фазу твердого вещества как функции обратной карты расстояний; и
c) задание зависимости критерия, выведенной независимо от сегментированного объема, как функции пары свойств критерия, относящихся к целевому свойству, дополнительно содержит;
1) выражение зависимости критерия как кривой критерия; и
2) задание кривой критерия содержит использование одного или более из группы, содержащей: вычисление теоретической кривой критерия на основе теоретической модели физики вещества, использование эмпирического преобразования или получение зависимости из числа точек данных, релевантных образцу горной породы;
d) определение степени, до которой признаки должны быть реализованы при редактировании сегментированного объема, посредством идентификации отрегулированного сегментированного объема, ассоциированного со значениями для пары свойств
критерия, которая удовлетворяет зависимости критерия, дополнительно содержит
1) получение характерного полутонового значения порового пространства (2) применение итеративного предельного значения водораздела, содержащее:
i) обнаружение всех вокселей в полутоновом изображении, которые имеют свои полутоновые значения между характерным полутоновым значением пор и итеративным предельным значением водораздела;
ii) обнаружение среди этих вокселей, тех вокселей, которые совмещены с потенциальными размещениями, для внесения трещин, идентифицированных на поверхности водораздела; и
iii) преобразование соответствующих вокселей сегментированного объема в воксели, представляющие поровое пространство;
iv) получение пробных значений для избранного свойства упругости и пористости из анализа отредактированного сегментированного объема; и
v) сравнение пробных значений для избранного свойства упругости и пористости с кривой критерия, регулирование полутовоного предельного значения водораздела для перераспределения порового пространства и итеративное повторение этапов d)(2)i) - d)(2)v), пока пробные значения не будут удовлетворять кривой критерия.
35. Способ по п. 34, в котором пара свойств критерия содержит пористость и избранное свойство упругости.
36. Способ по п. 35, дополнительно содержащий этап, на котором используют отредактированные структурные признаки идентифицированного отрегулированного сегментированного объема для получения значения для целевого свойства, которое выбрано из группы свойств, содержащей: абсолютную проницаемость, относительную проницаемость, капиллярное давление и удельное электрическое сопротивление.
37. Способ по п. 36, дополнительно содержащий этап, на котором используют отредактированные структурные признаки идентифицированного отрегулированного сегментированного объема
для получения значения по меньшей мере для одного другого свойства течения флюида.
38. Способ по п. 37, дополнительно содержащий этап, на котором объединяют отредактированные структурные признаки идентифицированного отрегулированного сегментированного изображения с данными по меньшей мере из одного другого сегментированного изображения.
39. Способ по п. 38, в котором по меньшей мере одно из других сегментированных изображений, с которыми объединяют отредактированные структурные признаки, имеет множество фаз твердого вещества.
40. Система для увеличения точности значения целевого свойства, полученного из цифрового изображения, соответствующего образцу вещества, содержащая:
a) рентгеновский сканер, функционирующий с возможностью сканирования образца горной породы для получения трехмерного томографического цифрового изображения образца горной породы; и
b) одну или более компьютерных систем, функционирующих с возможностью i) получения трехмерного томографического цифрового изображения образца вещества; ii) генерирования предварительного сегментированного объема, соответствующего образцу вещества, посредством обработки трехмерного томографического цифрового изображения посредством процесса сегментации; iii) получения зависимости критерия, выведенной независимо от предварительного сегментированного объема, как функции значений свойств критерия, относящихся к целевому свойству; iv) создания отрегулированного сегментированного объема посредством дополнительного редактирования признаков для предварительного сегментированного объема, содержащего: 1) применение этапа обработки для идентификации размещений для потенциального редактирования признаков предварительного сегментированного объема; 2) применение редактируемых признаков к предварительному сегментированному объему для создания отредактированного сегментированного объема; 3) получение пробных значений свойств критериев из отредактированного сегментированного объема; 4) повторение по меньшей мере этапов 2)-3) в отношении
отредактированного сегментированного объема, пока пробные значения свойств критерия не будут удовлетворять зависимости критерия; v) сохранения отрегулированного сегментированного объема, включающего в себя отредактированные признаки идентифицированного отрегулированного сегментированного объема; vi) получения итогового значения для целевого свойства из отрегулированного улучшенного сегментированного объема; и vii) 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.
41. Компьютерный программный продукт на невременном компьютерно-читаемом носителе, который при выполнении на процессоре в компьютеризированном устройстве предоставляет способ для выполнения вычислений одного или более или всех из указанных этапов способа по п. 1.
42. Сегментированный цифровой объем, представляющий образец пористых сред, содержащий:
a) воксели, представляющие поровое пространство, полученное в результате сегментации 3D полутонового цифрового изображения;
b) воксели, представляющие по меньшей мере одну фазу твердого вещества, полученную в результате сегментации 3D полутонового цифрового изображения; и
c) преобразованные воксели, представляющие структурные признаки, не полностью разрешенные в 3D полутоновом цифровом изображении или непосредственной его сегментации, при этом:
расположение преобразованных вокселей получают из дополнительных этапов обработки с использованием данных из 3D полутонового цифрового изображения и одного или более сегментированных объемов, полученных из них; и
объем преобразованных вокселей по месту разрешается для удовлетворения зависимости критериев, представляющей образец и независящей от 3D полутонового изображения.
43. Сегментированный цифровой объем по п. 42, в котором:
структурными признаками являются трещины, неразрешенные в 3D полутоновом изображении и вносящие вклад в связанность
порового пространства, присутствующего в пористых средах, не учитываемых при предварительной сегментации 3D полутонового изображения; и
преобразованные воксели представляют дополнительное поровое пространство.
44. Сегментированный цифровой объем по п. 42, в котором:
структурными признаками являются каналы, неразрешенные в 3D полутоновом изображении и вносящие вклад в связанность порового пространства, присутствующего в пористых средах, не учитываемых при предварительной сегментации 3D полутонового изображения; и
преобразованные воксели представляют дополнительное поровое пространство.