Бюллетень ЕАПВ "Изобретения (евразийские заявки и патенты)"
Бюллетень 04´2019

  

(11) 

032063 (13) B1       Разделы: A B C D E F G H    

(21) 

201591350

(22) 

2014.03.12

(51) 

G01N 33/24 (2006.01)
G01N 15/08
(2006.01)
G06T 7/60
(2006.01)

(31) 

13/836,483; 14/063,742

(32) 

2013.03.15; 2013.10.25

(33) 

US

(43) 

2015.11.30

(86) 

PCT/US2014/024527

(87) 

WO 2014/150916 2014.09.25

(71) 

(73) БИПИ КОРПОРЕЙШН НОРД АМЕРИКА ИНК. (US)

(72) 

Фредрик Джоанн, Лиу Элизабет, Луис Лоран, Ни Дайенн (US)

(74) 

Гизатуллина Е.М. (RU)

(54) 

СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРЯМОГО ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА ИЗ ОБРАЗЦОВ ГОРНОЙ ПОРОДЫ И ВЫЯВЛЕНИЯ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ В СВОЙСТВАХ МАТЕРИАЛА

(57) 1. Способ определения представительного элементарного объема (REV) материала по образцу этого материала на основе одного или нескольких свойств материала, причем данный способ предусматривает

задание множества размеров исследуемых объемов, причем каждый из этих размеров соответствует определенному количеству ячеек;

определение для каждого из множества размеров исследуемых объемов разностного значения свойства материала между значениями свойства материала из объемов выборки одной или нескольких пар соседних объемов выборки внутри трехмерного (3D) цифрового объема, выражающего образец материала, причем размер каждого объема выборки имеет определенное количество ячеек, связанных с этим размером исследуемого объема; и

нахождение величины REV для цифрового 3D-объема по разностным значениям, определенным при каждом из множества размеров исследуемых объемов как объема, соответствующего размеру исследуемого объема, где разностные значения между соседними объемами выборки размера исследуемого объема соответствуют желаемому уровню неопределенности для свойства материала.

2. Способ по п.1, в котором каждый размер исследуемого объема соответствует некоторому количеству ячеек и в котором стадия определения разностного значения для каждого из множества размеров исследуемых объемов предусматривает

выбор первой пары объемов выборки из цифрового 3D-объема, причем эта первая пара содержит первый и второй объемы выборки, которые расположены рядом друг с другом в цифровом 3D-объеме и в которых содержится такое же количество ячеек, что и в размере исследуемого объема;

использование компьютера для вычисления значения свойства материала для каждого из первого и второго объемов выборки и

вычисление разностного значения между значениями свойства материала для первого и второго объемов выборки.

3. Способ по п.2, в котором указанная стадия вычисления разностного значения предусматривает анализ уравнения

Увеличить масштаб

где p - разностная величина, VA - значение свойства материала для первого объема выборки, a VB - значение свойства материала для второго объема выборки.

4. Способ по п.2, в котором указанная стадия определения разностного значения для каждого из множества размеров исследуемых объемов дополнительно предусматривает

повторение указанных стадий выбора, использования и вычисления заданное количество раз и

дальнейшее вычисление средних вычисленных разностных значений для указанного размера исследуемого объема.

5. Способ по п.2, в котором указанная стадия определения разностных значений для каждого из множества исследуемых объемов предусматривает

повторение указанных стадий выбора, использования и вычисления;

дальнейшее вычисление суммарного среднего значения по вычисленным разностным значениям для указанного размера исследуемого объема;

оценку этого суммарного среднего значения по критерию сходимости и

в случае несоответствия этого суммарного среднего значения критерию сходимости повторение указанных стадий выбора и вычисления, затем стадии вычисления суммарного среднего значения и стадии оценки.

6. Способ по п.2, в котором первый и второй объемы выборки располагаются рядом друг с другом в первом направлении так, чтобы указанное разностное значение соответствовало разностному значению для первого направления; причем

указанная стадия определения разностного значения для каждого из множества исследуемых объемов дополнительно предусматривает

выбор второй пары объемов выборки из цифрового 3D-объема, причем эта вторая пара содержит третий и четвертый объемы выборки, которые расположены рядом друг с другом в цифровом 3D-объеме во втором направлении, перпендикулярном указанному первому направлению, и в которых содержится такое же количество ячеек, что и в размере исследуемого объема;

вычисление значения свойства материала для каждого из третьего и четвертого объемов выборки;

вычисление разностного значения для второго направления между значениями свойства материала для третьего и четвертого объемов выборки;

и дополнительно предусматривает

определение анизотропии образца материала путем сравнения разностных значений для первого и второго направлений.

7. Способ по п.2, в котором стадия использования компьютера для вычисления значения свойства материала предусматривает использование компьютера для выполнения прямого численного моделирования с помощью метода, выбираемого из группы, в которую входят метод решеточных уравнений Больцмана, конечно-разностный алгоритм, метод конечных элементов и метод случайного поиска.

8. Способ по п.1, дополнительно предусматривающий получение цифрового 3D-объема в виде объема трехмерного изображения образца материала с использованием рентгенотомографии, микрорентгенотомографии, нанорентгенотомографии, сканирующей электронной микроскопии с помощью сфокусированного ионного пучка, ядерно-магнитно-резонансной или нейтронной томографии.

9. Способ по п.8, в котором образец материала содержит одно из целого керна, кернов, отбираемых из стенки ствола скважины, обнаженной породы, выбуренной породы, образцов синтетической горной породы, созданной в лабораторных условиях, песчаных уплотнений и сцементированных уплотнений.

10. Способ по п.8, в котором указанная стадия получения дополнительно предусматривает обработку цифрового 3D-объема с помощью одного или всех методов улучшения качества изображения и методов сегментации для создания цифрового 3D-объема в виде производного 3D-объема.

11. Способ по п.1, дополнительно предусматривающий создание сформированного 3D-объема с помощью численных алгоритмов или методов моделирования для получения цифрового 3D-объема.

12. Способ по п.1, в котором стадия нахождения величины REV предусматривает выбор в качестве величины REV объема, соответствующего размеру исследуемого объема с разностным значением, соответствующим желаемому уровню неопределенности свойства материала.

13. Способ по п.12, в котором разностное значение, соответствующее желаемому уровню неопределенности, является средним разностным уровнем размера исследуемого объема.

14. Способ по п.1, в котором стадия нахождения величины REV предусматривает

выявление связи между разностными значениями, определенными при каждом из множества размеров исследуемых объемов, и размером исследуемого объема;

выбор величины REV в качестве объема, соответствующего желаемому уровню неопределенности первого свойства материала, на основе выявленной связи.

15. Способ по п.14, в котором выбранная величина REV больше самого большого из множества размеров исследуемых объемов.

16. Носитель считываемой компьютером информации для длительного хранения данных, содержащий программные команды, при выполнении которых одним или несколькими процессорами эти один или несколько процессоров определяют по образцу материала представительный элементарный объем (REV) материала на основе одного или нескольких свойств материала путем выполнения множества операций, осуществляющих

задание множества размеров исследуемых объемов, причем каждый из этих размеров соответствует определенному количеству ячеек;

определение для каждого из множества размеров исследуемых объемов разностного значения свойства материала между значениями свойства материла из объемов выборки одной или нескольких пар соседних объемов выборки в трехмерном (3D) цифровом объеме, выражающем образец материала, причем каждый объем выборки имеет определенное количество ячеек, связанных с этим размером исследуемого объема; и

нахождение величины REV для цифрового 3D-объема по разностным значениям, определенным при каждом из множества размеров исследуемых объемов как объема, соответствующего размеру исследуемого объема, где разностные значения между соседними объемами выборки размера исследуемого объема соответствуют желаемому уровню неопределенности для свойства материала.

17. Носитель считываемой компьютером информации по п.16, в котором операция определения разностного значения для каждого из множества размеров исследуемых объемов предусматривает

выбор первой пары объемов выборки из цифрового 3D-объема, причем эта первая пара содержит первый и второй объемы выборки, расположенные рядом друг с другом в цифровом 3D-объеме;

вычисление значения свойства материала для каждого из первого и второго объемов выборки и

вычисление разностного значения между значениями свойства материала для первого и второго объемов выборки.

18. Носитель считываемой компьютером информации по п.17, в котором указанная операция вычисления разностного значения предусматривает анализ уравнения

Увеличить масштаб

где p - разностная величина, VA - значение свойства материала для первого объема выборки, а VB - значение свойства материала для второго объема выборки.

19. Носитель считываемой компьютером информации по п.17, в котором указанная операция определения разностного значения для каждого из множества исследуемых объемов дополнительно предусматривает

повторение указанных операций выбора и вычисления заданное количество раз и

дальнейшее вычисление средних вычисленных разностных значений для указанного размера исследуемого объема.

20. Носитель считываемой компьютером информации по п.17, в котором указанная стадия определения разностных значений для каждого из множества исследуемых объемов предусматривает

повторение указанных операций выбора и вычисления;

дальнейшее вычисление суммарного среднего значения по вычисленным разностным значениям для указанного размера исследуемого объема;

оценку этого суммарного среднего значения по критерию сходимости и

в случае несоответствия этого суммарного среднего значения критерию сходимости повторение указанных операций выбора и вычисления, затем операции вычисления суммарного среднего значения и операции оценки.

21. Носитель считываемой компьютером информации по п.17, в котором первый и второй объемы выборки располагаются рядом друг с другом в первом направлении так, чтобы указанное разностное значение соответствовало разностному значению для первого направления; причем

указанная операция определения разностного значения для каждого из множества исследуемых объемов дополнительно предусматривает

выбор второй пары объемов выборки из цифрового 3D-объема, причем эта вторая пара содержит третий и четвертый объемы выборки, которые расположены рядом друг с другом в цифровом 3D-объеме во втором направлении, перпендикулярном указанному первому направлению, и в которых содержится такое же количество ячеек, что и в размере исследуемого объема;

вычисление значения свойства материала для каждого из третьего и четвертого объемов выборки;

вычисление разностного значения для второго направления между значениями свойства материала для третьего и четвертого объемов выборки;

и дополнительно предусматривает

определение анизотропии образца материала путем сравнения разностных значений для первого и второго направлений.

22. Носитель считываемой компьютером информации по п.16, в котором операция нахождения величины REV предусматривает выбор в качестве величины REV объема, соответствующего размеру исследуемого объема с разностным значением, соответствующим желаемому уровню неопределенности свойства материала.

23. Носитель считываемой компьютером информации по п.16, в котором операция нахождения величины REV предусматривает

выявление связи между разностными значениями, определенными при каждом из множества размеров исследуемых объемов, и размером исследуемого объема;

выбор величины REV в качестве объема, соответствующего желаемому уровню неопределенности первого свойства материала, на основе выявленной связи.

24. Система для анализа образцов материала, содержащая

сканер для создания трехмерного (3D) цифрового объема, являющегося изображением образца материала; и

вычислительное устройство, соединенное со сканером и содержащее

один или несколько процессоров;

одно или несколько запоминающих устройств, соединенных с указанными одним или несколькими процессорами и содержащих программные команды, при выполнении которых указанными одним или несколькими процессорами эти один или несколько процессоров определяют по образцу материала представительный элементарный объем (REV) материала на основе одного или нескольких свойств материала путем выполнения множества операций, осуществляющих

задание множества размеров исследуемых объемов, причем каждый из этих размеров соответствует определенному количеству ячеек;

определение для каждого из множества размеров исследуемых объемов разностного значения свойства материала между значениями свойства материала из объемов выборки одной или нескольких пар соседних объемов выборки в трехмерном (3D) цифровом объеме, выражающем образец материала, причем каждый объем выборки имеет определенное количество ячеек, связанных с этим размером исследуемого объема; и

нахождение величины REV для цифрового 3D-объема по разностным значениям, определенным при каждом из множества размеров исследуемых объемов как объема, соответствующего размеру исследуемого объема, где разностные значения между соседними объемами выборки размера исследуемого объема соответствуют желаемому уровню неопределенности для свойства материала.

25. Система по п.24, в которой операция определения разностного значения для каждого из множества размеров исследуемых объемов предусматривает

выбор первой пары объемов выборки из цифрового 3D-объема, причем эта первая пара содержит первый и второй объемы выборки, расположенные рядом друг с другом в цифровом 3D-объеме;

вычисление значения свойства материала для каждого из первого и второго объемов выборки и

вычисление разностного значения между значениями свойства материала для первого и второго объемов выборки.

26. Система по п.24, в которой разностное значение вычисляют из уравнения

Увеличить масштаб

где p - разностная величина, VA - значение свойства материала для первого объема выборки, a VB - значение свойства материала для второго объема выборки.

27. Система по п.25, в которой указанная операция определения разностного значения для каждого из множества исследуемых объемов дополнительно предусматривает

повторение указанных операций выбора и вычисления заданное количество раз и

дальнейшее вычисление средних вычисленных разностных значений для указанного размера исследуемого объема.

28. Система по п.25, в которой указанная операция определения разностных значений для каждого из множества исследуемых объемов предусматривает

повторение указанных операций выбора и вычисления;

дальнейшее вычисление суммарного среднего значения по вычисленным разностным значениям для указанного размера исследуемого объема;

оценку этого суммарного среднего значения по критерию сходимости и

в случае несоответствия этого суммарного среднего значения критерию сходимости повторение указанных операций выбора и вычисления, затем операции вычисления суммарного среднего значения и операции оценки.

29. Система по п.25, в которой первый и второй объемы выборки располагаются рядом друг с другом в первом направлении так, чтобы указанное разностное значение соответствовало разностному значению для первого направления; причем

указанная операция определения разностного значения для каждого из множества исследуемых объемов дополнительно предусматривает

выбор второй пары объемов выборки из цифрового 3D-объема, причем эта вторая пара содержит третий и четвертый объемы выборки, которые расположены рядом друг с другом в цифровом 3D-объеме во втором направлении, перпендикулярном указанному первому направлению, и в которых содержится такое же количество ячеек, что и в размере исследуемого объема;

вычисление значения свойства материала для каждого из третьего и четвертого объемов выборки;

вычисление разностного значения для второго направления между значениями свойства материала для третьего и четвертого объемов выборки;

и дополнительно предусматривает

определение анизотропии образца материала путем сравнения разностных значений для первого и второго направлений.

30. Система по п.24, в которой операция нахождения величины REV предусматривает выбор в качестве величины REV объема, соответствующего размеру исследуемого объема с разностным значением, соответствующим желаемому уровню неопределенности свойства материала.

31. Система по п.24, в которой операция нахождения величины REV предусматривает

выявление связи между разностными значениями, определенными при каждом из множества размеров исследуемых объемов, и размером исследуемого объема;

выбор величины REV в качестве объема, соответствующего желаемому уровню неопределенности первого свойства материала, на основе выявленной связи.

Увеличить масштаб


наверх