[发明专利]基于数字图像的岩心内部微裂纹识别方法、系统、装置

说明书

本发明属于岩石特性分析领域，具体涉及一种基于数字图像的岩心内部微裂纹识别方法、系统、装置，旨在为了解决岩心内部微裂纹无法识别的问题。本发明方法包括：获取第一岩样，通过CT扫描获取初始切片序列，并获取初始切片序列中各初始切片的参考图点；基于三轴加压设备对第一岩样进行压裂试验，通过CT扫描获取不同加载强度下与初始切片序列对应的各过程切片序列；基于局部区域图像匹配的方法，获取参考图点在各过程切片中的对应点，得到各过程切片的第一位移场；基于各过程切片的第一位移场，获取亚像素定位后的匹配图点，获得第二位移场，并提取岩石形变破坏后的微裂纹。本发明有效地提高了裂纹的识别精度，有利于模拟岩石裂纹的扩展与演化。

技术领域

本发明属于岩石特性分析领域，具体涉及一种基于数字图像的岩心内部微裂纹识别方法、系统、装置。

背景技术

裂纹的扩展和分布，以及裂纹的形态特征是研究岩石破坏特性不可或缺的一部分。目前检测岩石裂纹分布的方法有两种：一种是基于岩石的表面裂纹观测，另一种是借助CT扫描获取岩石的内部裂纹分布。第二种方法可以获取岩石的内部变形破坏，但是由于设备硬件限制，只能识别宽度高于设备分辨率尺寸的裂纹。目前，高能加速器CT可以获取岩石内部的裂纹。能量为6MeV高能加速器边加载边动态扫描三轴加压过程中，对于直径100mm的岩石样品可以识别的裂纹最小宽度是1mm，而水力压裂试验中，有效的裂纹宽度大部分小于1mm。据此得到的裂纹密度等信息通常只能反映较大尺度的裂纹信息，对于低于设备分辨率尺寸的裂纹分布很难获取。发明人经研究发现，对页岩气等非常规油气开发设计、地质灾害的防治等方面，有效的模拟并观测岩石的压裂微裂纹形成与演化是很有必要的。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决岩心内部微裂纹无法识别的问题，本发明的第一方面，提出了一种基于数字图像的岩心内部微裂纹识别方法，包括：

步骤S10，获取第一岩样，通过CT扫描获取初始切片序列，并获取所述初始切片序列中各初始切片的参考图点；

步骤S20，基于三轴加压设备对第一岩样进行压裂试验，通过CT扫描获取不同加载强度下与所述初始切片序列对应的各过程切片序列；

步骤S30，基于局部区域图像匹配的方法，获取所述参考图点在各过程切片中的对应点，得到各过程切片的第一位移场；

步骤S40，基于各过程切片的第一位移场，获取亚像素定位后的匹配图点，获得第二位移场，并提取岩石形变破坏后的微裂纹。

在一些优选的实施方式中，步骤S30“基于局部区域图像匹配的方法，获取所述参考图点在各过程切片中的对应点”中，参考图点P在过程切片(N,M)中的对应点的获取方法为：

以基于点P构建包含该点的子区；所述子区的大小为预设尺寸；

以所述子区的大小构建滑窗在过程切片(N,M)片上遍历，获得一组待匹配图像，分别计算各待匹配图像与所述子区的相关系数；

基于所计算的相关系数，获取与所述子区匹配度最高的待匹配图像，作为匹配图像；

基于点P在所述子区的位置关系，计算匹配图像中同样位置关系的点D，作为点P在过程切片(N,M)中的对应匹配图点；

其中，N为加载强度的序号，M为过程切片序列中过程切片的序号。

在一些优选的实施方式中，点P在所述子区的位置关系为：点P为所述子区的中心点。

在一些优选的实施方式中，所述各待匹配图像与所述子区的相关系数，其计算方法为：

其中，C为相关系数，f(x,y)为参考图点对应子区的灰度值分布g(x^*,y^*)为过程切片中待匹配图像的灰度值分布。