關注我們: 登錄 | 會員中心 | 手機版 | English

字體大小: 打印

中仿Simpleware數字巖心建模與數值分析解決方案

原文作者:
  CnTech
發布時間:
  2015-08-13
來    源:
  CnTech
相關產品:
  Simpleware
下載鏈接:

  一、概述

  在當今世界能源格局下,石油與天然氣仍然是工業消耗的主要來源,油氣資源是保證國民經濟發展的命脈,在當前各種新的替代能源還未發展成熟之前,人們對油氣資源的需求與開釆量仍然會日益增加。石油、天然氣資源作為一種不可再生能源,如何對其高效合理的開采和利用,是推進石油工業技術發展的關鍵。測井作為一種重要的地球物理探測技術,一度被譽為“地質家的眼睛”,其在油氣勘探開發中起到了決定性的作用,然而,隨著目前油氣勘探開發領域和規模的不斷擴大,測井評價技術面臨巨大挑戰,特別是在巖石物理特征研究領域,常規實驗方法遇到了諸多技術瓶頸,如巖心資料獲取不全、巖心致密無法驅替、裂縫發育段巖心獲取代表性差、頁巖和油砂等非常規資源巖石物理實驗工藝尚不成熟等。因此,加強對儲層巖石物理特征的研究對于油氣勘探開發具有至關重要的意義。

  隨著計算機的發展,數值模擬已經成為最經濟且有效的科學研究方法。如數值模擬手段代替了核爆炸實驗;模特卡羅粒子數值模擬代替了大多數放射性測量實驗等。中仿科技公司技術團隊在十多年的數值計算工作中,參與了眾多重大項目,包括三峽大壩、某衛星系統設計、某核電站建設、某機場建設、二氧化碳封存、大型垃圾填埋場設計等等,發現越來越多領域的用戶都在逐漸開展數值計算工作。在石油行業領域,數值模擬方法同樣貫穿于油氣田勘探與開發的始終,特別是在巖石物理研究方向,數值模擬方法與傳統巖石物理實驗方法相比,不僅節約成本,還可以開展微觀尺度上的巖石物理屬性影響因素分析,而且對于傳統巖石物理實驗無法直接測量的物理性質(如三相相對滲透率等),巖石物理數值模擬具有明顯的優勢。

  巖石物理數值模擬研究必須基于一定的巖石物理模型,巖石物理模型的準確與否關系著巖石物理數值模擬結果的準確程度。巖石物理模型的發展經歷了由簡單到復雜的演化歷程,根據模型的復雜程度,將其劃分為兩大類,即簡單、規則的孔隙網絡模型和復雜、真實的數字巖心模型。孔隙網絡模型按照建模的拓撲性質來劃分,可以分為規則拓撲孔隙網絡模型和真實拓撲孔隙網絡模型兩類。孔隙網絡模型都過于理想化,往往導致數值模擬結果與實際結果相差甚遠,因而實用性較差,而能夠真實反映巖心孔隙結構特征的三維數字巖心技術是巖石物理數值模擬研究的主要方向。

  上世紀末,X射線CT掃描和計算機模擬技術在醫學研究領域應用廣泛,這引起了巖石物理學家對該技術的廣泛興趣,數字巖心技術在此背景下應運而生。利用CT掃描技術構建的三維數字巖心不僅能真實、完整的反應巖石的復雜孔隙結構特征,而且還可以代替真實巖心實驗,系統全面的模擬巖石的電性、彈性、滲流等宏觀物理屬性。此外,數字巖心的建立大大節約了巖石物理研究的成本,數字巖心一旦構建完成就可以重復進行各種數值模擬實驗,還可以根據研究者的需求進行各種實驗條件約束,具有重要的應用價值和理論意義。

  在測井解釋評價工作中,面對巖性復雜、物性條件差的低滲透儲層,傳統巖石物理實驗常常面臨諸多問題和挑戰。在某些復雜巖石物理問題傳統實驗無法解決的情況下,巖石物理數值模擬方法展現出強大的適應性。例如,利用數字巖心技術可以將錯綜復雜的巖石孔隙結構進行三維提取,大大簡化了孔隙結構的影響因素。又如在研究巖石物理的機理性問題時,常常需要將簡化的巖石物理模型與復雜的真實巖石結構進行對比分析,利用數字巖心技術模擬,可以實現不同條件下等效對比。中仿科技公司參與過眾多測井項目的數值計算,例如和吉林大學的合作項目中,利用中仿數值仿真計算軟件做二次開發,建立一套完整的測井系統;和中國科學院聲學研究所、中國電子科技集團22研究所、中國石油集團長城鉆探工程有限公司測井技術研究院等單位的合作中,也多次參與了數字巖心能源探測的項目,然而,數字巖心作為一種新興的巖石物理研究方法,目前在測井和地質行業的實際應用還不夠成熟,如何進一步發揮數字巖心技術在低滲透儲層測井解釋評價中旳作用,提高測井、地質研究人員對數字巖心技術的認知度,是目前數字巖心技術發展的重點。

  二、數字巖心重構

  數字巖心的重建方法有多種,如切片組合法、X射線掃描法和基于巖石二維圖像的重建法等,但歸納起來有2大類:物理實驗法和數值重建法。前者是借助于高精度的光學儀器獲取巖心的平面圖像,后者是利用各種重建算法獲取三維數字巖心。由于重建算法利用較少的圖像資料就可以獲取反映孔隙結構的三維數字巖心,所以是當前進行數字巖心建模研究的重點。本解決方案主要圍繞三維數字重構方法來闡述數字巖心的建立方法以及數字巖心的數值實驗(仿真計算)。

  (一)、數字巖心重構一般步驟

  三維數字重構數字巖心以及后續數值實驗(仿真計算),需要如下幾個步驟:

  即:數據獲取、圖像導入——降噪濾波、圖像處理——體/面網格劃分——模型導出、仿真計算

 

  圖像獲取有很多方法,例如上圖中各種設備,它們可以生成各種不同格式,如3D圖像數據DICOM Version 3.0、ACR-NEMA Versions 1&2、Interfile、Analyze、Meta-Image、Raw image data、Blank image等以及2D圖像數據組DICOM、BMP、PNG、JPEG/JPG、GIF、PCX、PNM、TIFF、IFF、XPM、RAW等。

  b.圖像處理

  圖像處理分為預處理和正式處理兩步。預處理需要對圖像進行縮放、填補、剪裁(自動收縮剪裁)以及鏡像、平移和旋轉、傾斜校正等處理。正式處理較為復雜,簡單的說,需要對圖像做分割處理,即將孔隙和巖石區分開來,之后做平滑處理。

  c.圖像可視化

  完成上述圖像處理后,需對圖像做三維可視化處理,即圖像渲染,甚至做動畫處理,用于成果展示。

  d.模型分析及導出、仿真計算

  通過數值圖像計算,可以得到數字巖心的孔隙率、孔隙介質結構描述和重構、孔隙網絡模型創建、生成,甚至物性的計算(包括綜合彈性模量、滲透系數、熱傳遞系數、電導率等)。

  (二)、數字巖心存在的問題

  通常的數字巖心三維重構,往往需要用戶自行編譯程序,做圖像的識別、去噪、二值化、插值合成最終模型,再通過算法實現特征統計等工作,會占用科研人員大量的時間精力,而且目前情況看,各大石油天然氣研究單位,都在開發自己的軟件或代碼,比較保密,對于技術交流,開放性不足,相對保守,可能存在圖像識別有誤等問題而無法得到檢查,且自行開發軟件的界面相對商業軟件而言會顯得不人性化,功能較為單一,支持的圖像格式有限,導出的模型也可能存在第三方軟件導入困難的問題。

  另外,數值計算,最為重要的是材料參數的獲取,很多情況需要做復雜實體實驗才能獲取,對于石油天然氣領域的巖石,其綜合彈性模量、孔隙率比較難以通過簡單物理實驗而獲得,一般通過數字巖心來仿真計算,但若數字模型因孔隙分割不夠準確,很容易引起其估算出的物理參數有更大偏差,采用這樣的模型以及這樣得來的參數,其仿真結果與實際情況的差異是可想而知的。

三、數字巖心建模及數值仿真計算全球高端解決方案Simpleware

基于上述自行開發的軟件或代碼存在或多或少不太方便使用、推廣困難甚至可能錯誤的結果等問題,給大家推薦一款中仿Simpleware軟件,它致力于為CAD、CAE以及3D打印領域提供世界領先的三維圖像處理、分析以及建模和服務,已在世界范圍內被業界廣泛采用。2014年8月中仿科技應邀參加第35屆國際電磁學研究進展研討會(The 35th PIERS),會議期間中仿科技公司為參會代表展示了中仿Simpleware軟件的功能及特點并解答了參會代表提出的技術問題,得到了與會人員一致的認可。

(一)軟件相關模塊簡介

Simpleware軟件幫助您全面處理3D圖像數據(MRI,CT,顯微CT,FIB-SEM……),并導出適用于CAD、CAE、以及3D印刷的模型。使用圖像處理模塊(ScanIP)對數據進行可視化,分析,量化和處理,并輸出模型或網格。

利用有限元模塊(+FE Module)生成CAE網格;利用全新的物理模塊:固體力學模塊(+SOLID Module)、流體分析模塊(+FLOW Module)以及多學科分析模塊(+LAPLACE Module),通過均質化技術計算掃描樣品的有效材料屬性。

  Simpleware軟件基于核心的圖像處理平臺——ScanIP,結合可選模塊,實現FE/CFD網格生成、CAD一體化以及有效材料屬性的計算。

  Simpleware三維圖像建模軟件在數字巖心領域所涉及的主要模塊如下:

ScanIP Software:   核心圖像處理平臺

·  +FE Module:    網格生成模塊

·  +CAD Module:   CAD 模塊

·  Physics Modules:  物理模塊

    ·  +SOLID Module:  結構力學模塊

    ·  +FLOW Module:  流體分析模塊

    ·  +LAPLACE Module:  多學科分析模塊

  1、核心圖像處理平臺ScanIP

  ScanIP為3D圖像數據的圖像可視化、測量和處理工具提供了寬泛的選擇。處理后的圖像可導出為STL或點云文件,應用于CAD分析、求解、和3D打印領域。

  ScanIP為3D圖像數據(MIR,CT,micro-CT,FIB-SEM…)的綜合處理提供了軟件環境。軟件為用戶提供了功能強大的數據可視化、分析、分割、以及量化工具。

  ScanIP易于學習和使用,內置視頻錄制功能,并能基于處理后的數據導出可用于CAD或3D打印的曲面模型/網格。附加模塊可用于通過掃描數據導出CAE網格、整合圖像數據、建模、導出NURBS曲面、計算有效材料屬性的功能。

  優勢

·  直觀的用戶界面

      易學易用

  · 生成高質量的多部分STL和曲面模型

      無需手動修正或重剖網格

·  腳本

      自動執行可重復的任務及操作

  · 直接進行圖像到曲面的轉換,曲面輸出及可視化

      準確、高質量地重構數據

  

 重要特征

  ·  支持導入多種文件格式

  ·  提供具有多個2D/3D視角的可定制化工作區

  ·  背景圖像及蒙片的立體渲染

  ·  動畫錄制和視頻文件導出

  ·  綜合測量和統計工具

  ·  功能強大的半自動分割工具

  ·  確保多部分面網格/STL的一致性

  2、網格生成模塊+FE

  Simpleware +FE模塊具有強大的基于圖像的網格剖分能力,提供高質量解決方案,將分割后的3D圖像數據轉換為多部分的體積網格,導出并應用于有限元(FE)或計算流體力學(CFD)軟件包。

  生成的網格具有一致的接口和共享節點,可指定材料屬性、定義接觸、節點集和殼單元,并定義CFD邊界條件,通過減少在其他軟件重劃網格的步驟加快用戶的工作流程。

  優勢

  ·  自動、高效、快速

     幾分鐘即可完成從圖像分割到分析模型的生成

  ·  “一般的個人電腦”進行處理生成復雜的網格

      完成復雜模型不依賴于高性能計算機

  ·  僅取決于圖像質量的拓撲/形態學精確度

      分割與平滑圖像過程中保持圖像精度不變

  ·  FEA和CFD網格一致,尤其適用于流固耦合分析

      強大的多部分模型避免間隙和重疊

  重要特征

  ·  可基于任意形狀的復雜幾何體生成網格

  ·  用戶可選擇基本網格或自由網格

  ·  根據圖像信號強度分配材料屬性

  ·  具有拓撲保留和體保留的光滑算法

  ·  可對感興趣的多結構/區域進行網格劃分

  ·  可保證接觸的表面/界面的一致性

  ·  生成用戶自定義的自適應網格

 

  3、CAD模塊

  +CAD模塊與與 ScanIP 模塊緊密結合,為CAD模型與三維圖像的融合提供一系列的工具。所獲得的幾何模型能夠輸出為眾多CAD文件格式模型,或者利用+FE模塊自動生成眾多有限元網格。在32位或64位Windows平臺支持多處理器進行CAD建模。

  優勢

  ·  輕松組合圖像與CAD數據

      避免在CAD環境中用到圖像

  ·  為組合圖像和CAD數據準確生成網格

      ScanIP 和 +FE 模塊強大的網格算法

  ·  為外科手術可變性效應簡化多網格的生成

      快速,可重復,精確

  ·  設計外科手術指南和范本,闡述支架/微架構

      完美重現真實場景

  重要特征

  ·  將大部分常見CAD文件格式直接導入到三維圖像

  ·  根據用戶定義提供二維/三維視圖

  ·  利用實時交互式輸入和鍵盤輸入進行定位

  ·  沿著用戶定義的矢量進行限定性運動定位

  ·  重采樣的幾何保留

  ·  生成CAD為圖元的模板

  ·  生成內部微小結構

  ·  以STL形式導出組合模型或導入ScanIP 做進一步體網格劃分

  4、物理模塊

  物理模塊包括結構力學模塊(+SOLID Module)、流體分析模塊(+FLOW Module)、以及多學科分析模塊(+LAPLACE Module)。物理模塊的主要功能如下:

  優勢

  ·  穩定而有效的均質化方法

      復合材料的簡化分析

  ·  基于3D掃描的高效仿真分析

      在ScanIP中快速計算有效屬性

  ·  在多種預定義邊界條件中進行選擇

      基于標準設計進行分析,解約時間

  ·  高質量數據可視化及動畫功能

      與同事分享和探討仿真結果

  ·  腳本

      自動重復任務和操作

  重要特征

  ·  計算有效彈塑性特性(結構模塊)、絕對滲透率(流體模塊)、電導率和介電常數、導熱系數和分子擴散系數(拉普拉斯模塊)

  ·  可在完整的基于有限元的均質化方法和快速半解析法之間進行選擇(僅適用于結構模塊和拉普拉斯模塊)

  ·  自動計算最適合的各向同性(所有物理模塊)、正交各向異性(結構模塊)、以及單軸(流體模塊和拉普拉斯模塊)近似值,以及算有效張量

  ·  自動測定模型主軸方向

  ·  計算結果可導出為text或VTK格式文件

  (二)案例展示

  1、利用X射線分析土壤團聚體的層析和水的流動模擬

  土壤團聚體是土壤的結構單元,它產生復雜的孔隙系統控制土壤水汽儲存和通量。在膨脹和收縮或外力作用下,可以與機械壓實一樣破壞聚集體,物理沖擊如何改變骨料結構的認知仍然有限。本研究的目的是量化壓實對團聚體的影響,主要對孔徑分布及流動。三維模型建模采用Simpleware軟件完成。本案例來自M. Menon a,*, X. Jia等發表在Soil & Tillage Research上的Analysing the impact of compaction of soil aggregates using X-ray microtomography and water flow simulations.

  2、多孔介質流動的孔隙尺度模擬

  3、基于碳酸鹽巖圖像的三維孔隙尺度流動模擬

  通過CMT技術對三種巖石做X射線掃描后成像,利用Simpleware軟件的ScanIP模塊對其做數字圖像處理,得到三個不同的巖石三維模型,之后利用有限元軟件分別做氮氣、丙烷、汽油、水以及發動機機油做三維孔隙流動模擬,得到其不同的流動特性。

  4、循環和靜態載荷作用下巖石斷裂損傷過程區(FPZ)的實驗與數值模擬研究

  目前,很多國家的地下資源開釆都已經或即將進入了深部開采階段,并且,地下采礦逐漸走向深部開釆是趨勢。未來10多年的時間內,我國有1/3的有色金屬礦山的開采深度將達到或超過1000m。

  在深部,礦巖處于高原巖應力、高地溫、高巖溶水壓的復雜環境下,表現出與淺部截然不同的力學特性,典型的如巖爆和深部分區破壞裂化現象等。因此,為解決深部開采中出現的問題,多國礦山企業和政府以及相應的國際組織都對深部高應力巖體的力學問題開展了研究,中仿科技的巖土重要合作院校如中科院武漢巖土所、東北大學、中國礦業大學、中南大學、重慶大學、北京科技大學等開展了大量關于深部工程的研究和實踐,這些工作對深部巖石力學的發展起到了非常重要的作用。

  昆士蘭大學土木工程學院的M. Ghamgosar等人用巴西試驗(CCNBD)對布里斯班凝灰巖標本的斷裂損傷過程區的發展(FPZ)進行了研究,探討各種靜態和循環荷載作用下脆性巖石的力學行為。本案例采用擴展有限元法(XFEM)計算裂紋尖端斷裂過程區對的位移、拉伸應力分布和塑性耗能等。其中一個最重要的步驟就是采用Simpleware軟件重構數字巖石模型,還原裂紋尖端斷裂過程區延伸的形狀,之后采用數值模擬,結果與實驗非常吻合。

  5、類似案例

  關于Simpleware軟件

  借助其image-to-mesh技術,Simpleware三維數字圖像重構軟件已成為圖像到數值模型的圖像處理先驅者,獲得了包括Queen’s Award for Enterprise in Innovation 2012、Institute of Physics’ (IOP) Innovation Award 2013在內的多個國際獎項,為數字圖像三維建模的發展做出了重要貢獻。目前Simpleware在世界范圍內廣泛應用于生物醫學、材料科學、石油天然氣科學、3D打印等眾多領域。

  關于中仿科技

 中仿科技(CnTech)公司成立于2003年,是中國領先的仿真分析軟件和系統解決方案的提供者,2014年1月成為Simpleware全球合作伙伴之一,負責Simpleware三維數字圖像重構軟件在中國地區的市場推廣、銷售服務及技術支持等工作。

  中仿科技依靠自主創新研發擁有自主知識產權的中仿CAE系列產品,同時與國際上領先的數值仿真技術公司有長期而緊密的合作關系,具備較強的自主研發能力和創新能力,能夠為中國企業和科研機構提供世界一流的仿真技術解決方案。公司總部設在上海,目前在北京、武漢設有分公司。

  過去的十多年來,中仿科技一直致力于仿真技術領域最專業的系統實施和項目咨詢。目前在中國已有超過1500家用戶,其中包括中國航天、中國商飛、中石化、中海油、交通部、地震局、國家電網、中廣核以及各大高校和中科院所。服務領域涉及高端制造、國防軍工、石油化工、水利水電、汽車交通、能源采礦、生物醫學、教學科研等。

  “仿真智領創新”是中仿企業的核心理念,也是中仿堅持的產品核心價值觀。中仿始終遵循“客戶滿意為止”的服務宗旨,堅持不懈地為國內外客戶提供全球最前沿最頂端的科技服務,力爭成為仿真技術行業的典范。(了解更多詳細信息,請訪問:http://www.CnTech.com

 

我要索取更多   
一级a做爰片免费视频_免费黄片视频在线观看2018 <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链>