基于带梯度惩罚深度卷积生成对抗网络的页岩三维数字岩心重构方法

王先武，张 挺*，吉 欣，杜 奕

（1.上海电力大学计算机科学与技术学院，上海 200090；2.上海第二工业大学工学部，上海 201209）

（∗通信作者电子邮箱tingzh@shiep.edu.com）

0 引言

油气资源作为一种不可再生资源，是国民经济发展的重要物质基础。面对常规油气资源需求快速增长的压力，非常规油气的勘探与开发逐渐受到人们的重视。页岩油气是典型的非常规油气，具有源储一体、分布广泛、资源潜力大等优点。页岩具有低孔隙度、低渗透率和各项异性等特点，导致页岩油气的勘探和开采非常困难。页岩的一些宏观特性（如孔隙度、渗透率等）取决于它的微观结构，开采页岩油气必须要了解掌握页岩的微观内部结构［1-2］。

三维数字岩心重构技术是了解掌握页岩微观结构的重要手段。三维数字岩心本质上是岩心结构的三维数字化图像，通常离散为三维矩阵形式，三维数字岩心的每个体素点对应矩阵中单个元素。近年来，研究三维数字岩心重构的方法大致可分为:物理实验方法、传统数值重构方法和机器学习数值重构方法。

常用的物理实验方法有扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）、聚焦离子束扫描电子显微镜（Focused Ion Beam Scanning Electron Microscope，FIB-SEM）和电脑断层扫描（Computer Tomography，CT）等。扫描电子显微镜主要提供二维图像，适用于二维数字岩心的重构。FIBSEM 可对亚微米级样品进行实时成像，但无法完成岩石中纳米尺度的孔隙成像。CT 扫描法利用灵敏度极高的探测器对岩石进行断层扫描，借助计算机直接得到三维数字岩心图像。上述方法具有速度快、图像清晰等特点，但由于设备昂贵和实验成本高，很难得到广泛应用［2］。……