模拟退火法结合两点簇函数重构与表征页岩有机质各向异性

页岩有机质及其孔隙分布与页岩吸附气含量和气体微观渗流机理密切相关,研究表明页岩中有机质分布在孔隙尺度下具有各向异性特征,然而现有的页岩数字岩心重构算法未能对该特征进行有效描述.本文针对页岩样品中有机质分布的各向异性特征,提出在数字岩心传统模拟退火数值重构方法基础上引进两点簇函数作为表征有机质分布连续性的统计指示函数.两点簇函数虽然属于两点概率函数,但是含有高阶结构信息,因此两点簇函数较之两点相关函数是对结构变化敏感性更强的统计指示函数.本文介绍了耦合两点簇函数的模拟退火算法模型,并以四川盆地下志留系龙马溪组页岩岩心样品为例详细论述了"样品成像—图像处理—函数提取—重构计算"的系统性方法流程.研究通过场发射扫描电镜实验和聚焦离子束—场发射扫描电镜实验和图像处理,获得了孔隙尺度下的页岩有机质及其孔隙分布,并从中提取了岩心样品在三个正交方向的统计关联函数包括单点相关函数、两点相关函数、线性路径函数和两点簇函数.论文建立了有机质团块三维重构的有效方法,并将以上统计关联函数应用于"双重区域"模拟退火法重构过程,分别获得有机质、有机质孔隙和基质孔隙的重构模型,通过将三者耦合获得页岩样品最终的数字岩心三维重构模型.重构页岩数字岩心三个正交方向的两点簇函数分布曲线表明有机质具有明显的各向异性.通过比较真实页岩样品与重构页岩数字岩心的有机质等体积半径分布、有机质面积、有机质延伸率等参数分布,证明了两点簇函数方法表征页岩有机质各向异性分布特征的有效性,该方法可应用于页岩数字岩心重构的相关研究工作中.