基于電成像測井的砂巖粒度定量分析

■江峰 張宏悅 魏盡超 李夢婷 高穎

（長江大學湖北武漢430100）

基于電成像測井的砂巖粒度定量分析

■江峰 張宏悅 魏盡超 李夢婷 高穎

（長江大學湖北武漢430100）

成像測井資料的定量計算一直是人們關注的重點，本文以基于電成像測井圖像的顆粒粒度分析為研究目標，通過計算出顆粒粒度大小從而判斷該砂泥巖剖面的巖性特征。主要討論了圖像濾波、顆粒邊緣自動檢測、圖像填充和基于像素計算大量連通區域面積技術，再此基礎上計算出圖像中顆粒的相對半徑并據此確立巖性剖面。實現了利用電成像測井資料定量計算視粒度與劃分巖性剖面的目標。

成像測井 定量分析 邊緣檢測 圖像填充

0　引言

電成像測井能夠對井筒周圍地層提供直觀的、清晰的、分辨率高的圖像，基于這些特性，電成像測井已廣泛應用于非均質縫洞型儲集層識別和評價，并成功拓展到沉積相分析領域，為沉積微相解釋提供了可能。由于電成像測井的沉積微相解釋還處于依靠專家經驗的定性分析階段，缺乏反映地層巖石結構與沉積特征的量化參數及其處理方法。因此，電成像測井資料定量解釋成為了提高沉積微相解釋準確度的關鍵。

1　中值濾波

中值濾波把數字圖像中一點的值用該點的一個鄰域中各點值的中值代替，讓周圍的像素點更接近真實值，從而消除孤立的噪聲點,其對脈沖噪聲有良好的消除作用，而且在消除噪聲的同時能夠有效地保留信號的邊緣，其算法步驟如下：

（1）定義一個長度為奇數L的窗長，L=2N+1；

（2）截取窗內樣本信號為X（i～N）、X（i～N+1）…X（N）…X（i+ N～1）、X（i+N）；

（3）對樣本X（i）進行排序，輸出中值mid（i）；

（4）窗口向右移一個單位，返回步驟（3）；

（5）結束。

2　邊緣檢測

邊緣是圖像最基本的特征之一。采用具有較好的信噪比和檢測精度的canny算子進行邊緣檢測。

Canny最優邊緣檢測算子的一個近似實現，即邊界點位于圖像被高斯函數平滑后的梯度幅度極大值點上。實現過程如下：

Canny算法首先用二維高斯函數平滑圖像，減少噪聲的影響。平滑后的圖像為

H(x,y)=G(x,y)*I(x,y)=G(y)*(G(x)*I(x,y))

式中I(x,y)代表原圖像，H(x,y)代表濾波后的圖像。然后利用一階微分算子來計算平滑后圖像各點處的梯度幅值和梯度方向。

為了精確地確定邊緣點位置，需細化梯度幅值，只保留幅值的局部極大值，即非極大值抑制（NMS）。即在當前像素點的3*3領域內沿梯度方向進行插值，若當前點的梯度幅值大于沿梯度方向上與其相鄰的兩個插值，則認為該點是可能的邊緣點，并標記為候選邊緣點，反之，則標記為非邊緣點。

Canny算法采用雙閾值法從候選邊緣點中檢測和鏈接出最終的邊緣。首先選出高低閾值，然后開始掃描經過非極大值抑制后的圖像。對所有邊緣點，若該點的梯度幅值大于高閾值，則認為該點一定是邊緣點；若該點的梯度幅值小于低閾值，則認為該點一定不是邊緣點；而對于梯度幅值處于兩閾值之間的像素點，則將其看做疑似邊緣點，再進一步依據邊緣的連通性對其進行判斷，若該點的臨接點有邊緣點，則認為該點也為邊緣點，否則，認為該點為非邊緣點。

3　計算半徑

砂巖的顆粒形狀并不規則，不能用現成的公式直接計算，本文采用像素的方法計算。顯示器上的圖像是一個個像素點的組合，像素的大小由圖形顯示器的分辨率決定，通過比例換算可以得到每個像素點所代表的面積，進而可以得到不規則圖形的面積，從而計算出面積。

設不規則圖形的邊界范圍為

xmin=x0,ymin=y0,xmax=x1,ymax=y1

該區域的填充顏色為B，掃描線水平掃描，先從y=y0開始第一條掃描線，每條掃描線從x0到x1，直到掃描到y=y1結束，每次掃描到涂色為B的像素點就累加一個，所累加的像素點數S就是此不規則封閉區域所在面積的一個參數。

所求得的像素點數可換算為面積A

A＝S/M

其中M為單位面積內的像素點數，于是顆粒半徑R=√（A/π）。

4　粒度分析

根據上文所求的顆粒半徑，結合粒度劃分原則，確定各個半徑所對應的粒度大小，從而劃分巖性剖面。

5　結論

本文將大量的數字圖像技術應用到電成像測井圖像的分析中，通過對圖像顆粒的邊緣檢測以及像素點計算實現了圖像顆粒粒徑的自動計算，并建立了相應的巖性剖面。

但本文采用的數字圖像技術中仍有兩個難點：準確檢測復雜圖像邊緣和精確計算大量連通區域面積。限制于分辨率以及地質情況的復雜，圖像特征千差萬別，給圖像定量分析增加了難度。

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F407.1[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～297～1