CN113436152A - 一种定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法及装置，方法包括：获取岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像；对所述微观电镜扫描图像中的岩石矿颗粒进行预处理；建立微观电镜扫描图像中预处理后的岩石矿颗粒的等效椭圆模型，其中，所述等效椭圆模型的面积与预处理后的所述岩石矿颗粒的面积相等；根据所述等效椭圆模型，对岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像进行等效替换，并计算出所述岩石矿颗粒的发育特征参数。本发明解决了现有技术中因人工观测主观干预大、导致岩矿颗粒的发育分析结果不准确的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探技术领域，具体涉及一种定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
岩石储层主要由矿物颗粒所组成，矿物颗粒的粒径大小、排列规则、组合关系、展布特征、延展方向等会对岩石整体的物性特征产生重要影响。目前对于岩石储层微观结构的观测主要基于电镜图像分析技术，受限于目前尚缺乏电镜图像中直接定量且客观地获取表征岩矿颗粒发育、展布特征的技术方法，目前只能基于人工观测和分析来定性研究岩矿颗粒的发育特征，但是由于人工观测图像的主观干预影响较大，导致岩矿颗粒的发育分析结果不准确，无法合理对岩石压裂改造提供支持以及合理的预测分析油。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法、装置、设备及存储介质，解决现有技术中因人工观测主观干预大、导致岩矿颗粒的发育分析结果不准确的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法，包括如下步骤：
获取岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像；
对所述微观电镜扫描图像中的岩石矿颗粒进行预处理；
建立微观电镜扫描图像中预处理后的岩石矿颗粒的等效椭圆模型，其中，所述等效椭圆模型的面积与预处理后的所述岩石矿颗粒的面积相等；
根据所述等效椭圆模型，对岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像进行等效替换，并计算出所述岩石矿颗粒的发育特征参数。
优选的，所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法中，所述对所述微观电镜扫描图像中的岩石矿颗粒进行预处理的步骤具体包括：
对所述微观电镜扫描图像进行比例尺标定；
对比例尺标定后的微观电镜扫描图像中的岩石矿颗粒进行边缘锐化处理。
优选的，所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法中，所述等效椭圆模型的长轴为岩石矿颗粒最长的径长，所述长轴的方向与岩石矿颗粒最长的径长的方向一致，所述等效椭圆模型的短轴与所述长轴垂直，所述等效椭圆模型的短轴的长度基于预设的椭圆模型构建公式求得。
优选的，所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法中，所述椭圆模型构建公式具体为：
db＝4S/(π×Za)，
其中，db表示等效椭圆模型的短轴长度，S表示岩石矿颗粒的投影面积，Za表示岩石矿颗粒最长的径长。
优选的，所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法中，所述岩石矿颗粒的发育特征参数至少包括岩石矿颗粒的面积、周长、圆度以及粒径。
第二方面，本发明还提供一种定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的装置，包括：
图像获取模块，用于获取岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像；。
图像处理模块，用于对所述微观电镜扫描图像中的岩石矿颗粒进行预处理；
等效椭圆模型建立模块，用于建立微观电镜扫描图像中预处理后的岩石矿颗粒的等效椭圆模型，其中，所述等效椭圆模型的面积与预处理后的所述岩石矿颗粒的面积相等；
参数定量计算模块，用于根据所述等效椭圆模型，对岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像进行等效替换，并计算出所述岩石矿颗粒的发育特征参数。
优选的，所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的装置中，所述图像处理模块具体用于：
对所述微观电镜扫描图像进行比例尺标定；
对比例尺标定后的微观电镜扫描图像中的岩石矿颗粒进行边缘锐化处理。
优选的，所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的装置中，所述等效椭圆模型的长轴为岩石矿颗粒最长的径长，所述长轴的方向与岩石矿颗粒最长的径长的方向一致，所述等效椭圆模型的短轴与所述长轴垂直，所述等效椭圆模型的短轴的长度基于预设的椭圆模型构建公式求得。
第三方面，本发明还提供一种定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的设备，包括：处理器和存储器；
所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；
所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法中的步骤。
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明提供的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法、装置、设备及存储介质，基于电镜图像有效获取岩石储层中矿物颗粒，然后利用等效椭圆模型代替矿物颗粒，通过等效椭圆模型来量化的计算出岩石矿颗粒的发育特征参数，不仅能消除人工观测微观电镜图像的主观干预的影响，而且量化表征结果可以用来进行科学处理分析，为颗粒发育特征表征提供科学依据，不仅利于岩石学理论发展，而且对岩石压裂改造提供合理支持和预测分析油重要意义。
附图说明
图1是本发明提供的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法的一较佳实施例的流程图；
图2是本发明基于SEM扫描电镜获取的岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像的一较佳实施例的示意图；
图3是本发明微观视域下岩矿颗粒的等效椭圆模型的构建示意图；
图4是本发明岩石矿颗粒的一较佳实施例的等效示意图；
图5是本发明等效椭圆模型的一较佳实施例的示意图；
图6是本发明微观电镜扫描图像的一较佳实施例的等效图；
图7是本发明岩石矿颗粒的一较佳实施例的粒径分布统计图；
图8是本发明岩石矿颗粒的一较佳实施例的颗粒长轴角度分布统计图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供了一种定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法，包括如下步骤：
S100、获取岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像。
本实施例中，首先获取岩石样品并对岩石样品进行预处理，具体的，岩石样品可以采自钻井岩心，也可以采自野外露头剖面，样品需选取块状样品进行处理。首先在块状岩石样品表面较为平整的部分，使用钻样机钻取小柱塞样，柱塞样的规格为底径25mm，高度约50mm。然后，使用岩样切割机对柱塞样品进行切割，获取底径25mm，高度约5mm的小薄片。另外，也可以使用地质锤工具在所采集的岩石样品的边缘轻微敲击，使用衣物或者气垫进行碎样收集，防止撞击地面进一步碎裂，选取规格约为25mm×25mm×5mm的小碎片，对粗糙的表面，使用纱布纸进行轻微打磨，使得小薄片样品表面相对平整光滑。
当处理好岩石样品后，通过SEM扫描电镜来进行观测，具体的，由于岩石样品并不导电，因此处理好的岩石样品并不能直接放置于SEM扫描电镜中观测，故需要对预处理好的样品进行镀金膜，金膜的厚度约5nm，镀金的过程是将岩石样品放置于镀金仪中，镀金仪先进抽真空过程，这是防止空气中的离子喷溅到岩石表面影响镀金效果，然后镀金仪工作后可以完成岩石表面的镀金过程。将完成镀金过程的岩石样品放置于样品台上，为了防止在样品台转动过程中样品的脱落，需要将岩石样品薄片使用导电胶牢牢地固定在样品台上。然后，将粘贴好样品的样品台放置于电镜观察仓体内部。之后，在电镜分析仪正式工作前，需要抽取真空，这主要是防止空气中离子的干扰，使得电镜图像成像清晰。抽取真空后，打开电镜电源，旋转、调节样品台位置，调节焦距、放大倍率使得图像清晰，基于SEM图像可以直接获取岩石微观发育特征，如图2所示。
S200、对所述微观电镜扫描图像中的岩石矿颗粒进行预处理。
具体的，本实施例中，为了方便对岩石矿颗粒进行分析，需首先对岩石矿颗粒进行预处理，进而方便进行定量分析。具体的，所述步骤S200具体包括：
对所述微观电镜扫描图像进行比例尺标定；
对比例尺标定后的微观电镜扫描图像中的岩石矿颗粒进行边缘锐化处理。
具体来说，为了方便获取岩石矿颗粒的面积，首先对所述微观电镜扫描图像进行比例尺标定，具体可调用Image J软件进行比例尺标定，将获取的微观电镜扫描图像导入进Image J软件中。然后，通过Image J软件中的标定刻度线工具，对比例尺进行标定。之后，通过边缘锐化功能，对矿物颗粒边缘进行锐化处理，以便矿物颗粒图像更容易识别和区分。
S300、建立微观电镜扫描图像中预处理后的岩石矿颗粒的等效椭圆模型，其中，所述等效椭圆模型的面积与预处理后的所述岩石矿颗粒的面积相等。
具体来说，基于岩石样品微观电镜图像提取矿物颗粒后，可以直接对颗粒进行统计分析，但这些颗粒从提取视域下观测，凭肉眼比较难以显示出其空间展布规律，为了能从电镜图像中获取颗粒分布的特征图像，选用椭圆模型来表征颗粒空间展布。等效椭圆模型的设置基于面积等效作为基础，椭圆面积相等于所要替换的岩矿颗粒面积。
具体的，所述等效椭圆模型的长轴为岩石矿颗粒最长的径长，所述长轴的方向与岩石矿颗粒最长的径长的方向一致，该方向可用与视域中水平线夹角来进行量化表示，角度范围为0～180度。所述等效椭圆模型的短轴与所述长轴垂直，所述等效椭圆模型的短轴的长度基于预设的椭圆模型构建公式求得。其中，所述椭圆模型构建公式具体为：
db＝4S/(π×Za)，
其中，db表示等效椭圆模型的短轴长度，S表示岩石矿颗粒的投影面积，Za表示岩石矿颗粒最长的径长。
如图3所示，其为微观视域下岩矿颗粒的等效椭圆模型构建示意图，通过构建等效椭圆模型可以表征出岩石矿颗粒的面积、径长范围、展布角度等具体量化参数，从而方便工作人员定量识别与分析岩矿颗粒发育特征。
在具体实施时，可调用Image J软件来实现椭圆模型的构建，Image J软件基于Java语言进行运行，可以自行编写程序加载进软件。程序设计的方法是基于对矿物颗粒的面积进行识别和判断，计算机程序是二值化的计数方法，因此在矿物面积呈现的区域设置为数字“1”计入统计，非面积区域极为“0”，由此可以使用计算机提取矿物颗粒的面积，如图4中阴影区域所示，阴影版块均为标注为“1”的数字区域。通过对面积区域中最长颜色区块的判断，认定为矿物颗粒的长轴；通过对面积区域中最短颜色区块的判断，认定为矿物颗粒的短轴。然后等效划入椭圆模型长轴的方向与矿物颗粒长轴方向一致，然后基于长轴线垂直方向计算短轴排列方向。有次以长轴和短轴为对称线，均匀分布面积区域，从而构建出矿物颗粒的等效椭圆分布区域，如图5中阴影区域所示。由此，建立起岩石矿颗粒的等效椭圆模型。
S400、根据所述等效椭圆模型，对岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像进行等效替换，并计算出所述岩石矿颗粒的发育特征参数。
具体的，当得到了各个大小的岩石矿颗粒的等效椭圆模型后，只需将等效椭圆模型替换掉之前的演示矿颗粒，即可得到岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像的等效图，如图6所示。基于所述等效图可定量的计算出岩石矿颗粒的发育特征参数，其中，所述岩石矿颗粒的发育特征参数至少包括岩石矿颗粒的面积、周长、圆度以及粒径。具体实施时，通过Image J对等效椭圆模型的统计分析，可以定量化获取岩矿颗粒的面积、周长、圆度、粒径等量化参数。对这些参数进行统计分析可以获取岩矿颗粒发育的粒径特征、面积特征和角度特征，如图7和图8所示。
本发明实施例基于电镜图像有效获取岩石储层中矿物颗粒，然后利用等效椭圆模型代替矿物颗粒，通过等效椭圆模型来量化的计算出岩石矿颗粒的发育特征参数，不仅能消除人工观测微观电镜图像的主观干预的影响，而且量化表征结果可以用来进行科学处理分析，为颗粒发育特征表征提供科学依据，不仅利于岩石学理论发展，而且对岩石压裂改造提供合理支持和预测分析油重要意义。
基于上述定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法，本发明还相应的提供一种定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的装置，包括：
图像获取模块，用于获取岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像；。
图像处理模块，用于对所述微观电镜扫描图像中的岩石矿颗粒进行预处理；
等效椭圆模型建立模块，用于建立微观电镜扫描图像中预处理后的岩石矿颗粒的等效椭圆模型，其中，所述等效椭圆模型的面积与预处理后的所述岩石矿颗粒的面积相等；
参数定量计算模块，用于根据所述等效椭圆模型，对岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像进行等效替换，并计算出所述岩石矿颗粒的发育特征参数。
优选的实施例中，所述图像处理模块具体用于：
对所述微观电镜扫描图像进行比例尺标定；
对比例尺标定后的微观电镜扫描图像中的岩石矿颗粒进行边缘锐化处理。
优选的实施例中，所述等效椭圆模型的长轴为岩石矿颗粒最长的径长，所述长轴的方向与岩石矿颗粒最长的径长的方向一致，所述等效椭圆模型的短轴与所述长轴垂直，所述等效椭圆模型的短轴的长度基于预设的椭圆模型构建公式求得。
由于上文已对定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法进行详细描述，在此不再赘述。
基于上述定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法，本发明还相应的提供一种定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的设备，包括：处理器和存储器；
所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；
所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上述各实施例所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法中的步骤。
由于上文已对定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法进行详细描述，在此不再赘述。
基于上述定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法，本发明还相应的提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上述各实施例所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法中的步骤。
由于上文已对定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法进行详细描述，在此不再赘述。
综上所述，本发明提供的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法、装置、设备及存储介质，基于电镜图像有效获取岩石储层中矿物颗粒，然后利用等效椭圆模型代替矿物颗粒，通过等效椭圆模型来量化的计算出岩石矿颗粒的发育特征参数，不仅能消除人工观测微观电镜图像的主观干预的影响，而且量化表征结果可以用来进行科学处理分析，为颗粒发育特征表征提供科学依据，不仅利于岩石学理论发展，而且对岩石压裂改造提供合理支持和预测分析油重要意义。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像；
对所述微观电镜扫描图像中的岩石矿颗粒进行预处理；
建立微观电镜扫描图像中预处理后的岩石矿颗粒的等效椭圆模型，其中，所述等效椭圆模型的面积与预处理后的所述岩石矿颗粒的面积相等；
根据所述等效椭圆模型，对岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像进行等效替换，并计算出所述岩石矿颗粒的发育特征参数。
2.根据权利要求1所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法，其特征在于，所述对所述微观电镜扫描图像中的岩石矿颗粒进行预处理的步骤具体包括：
对所述微观电镜扫描图像进行比例尺标定；
对比例尺标定后的微观电镜扫描图像中的岩石矿颗粒进行边缘锐化处理。
3.根据权利要求1所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法，其特征在于，所述等效椭圆模型的长轴为岩石矿颗粒最长的径长，所述长轴的方向与岩石矿颗粒最长的径长的方向一致，所述等效椭圆模型的短轴与所述长轴垂直，所述等效椭圆模型的短轴的长度基于预设的椭圆模型构建公式求得。
4.根据权利要求3所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法，其特征在于，所述椭圆模型构建公式具体为：
db＝4S/(π×Za)，
其中，db表示等效椭圆模型的短轴长度，S表示岩石矿颗粒的投影面积，Za表示岩石矿颗粒最长的径长。
5.根据权利要求1所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法，其特征在于，所述岩石矿颗粒的发育特征参数至少包括岩石矿颗粒的面积、周长、圆度以及粒径。
6.一种定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的装置，其特征在于，包括：
图像获取模块，用于获取岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像；
图像处理模块，用于对所述微观电镜扫描图像中的岩石矿颗粒进行预处理；
等效椭圆模型建立模块，用于建立微观电镜扫描图像中预处理后的岩石矿颗粒的等效椭圆模型，其中，所述等效椭圆模型的面积与预处理后的所述岩石矿颗粒的面积相等；
参数定量计算模块，用于根据所述等效椭圆模型，对岩石矿颗粒的微观电镜扫描图像进行等效替换，并计算出所述岩石矿颗粒的发育特征参数。
7.根据权利要求6所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的装置，其特征在于，所述图像处理模块具体用于：
对所述微观电镜扫描图像进行比例尺标定；
对比例尺标定后的微观电镜扫描图像中的岩石矿颗粒进行边缘锐化处理。
8.根据权利要求6所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的装置，其特征在于，所述等效椭圆模型的长轴为岩石矿颗粒最长的径长，所述长轴的方向与岩石矿颗粒最长的径长的方向一致，所述等效椭圆模型的短轴与所述长轴垂直，所述等效椭圆模型的短轴的长度基于预设的椭圆模型构建公式求得。
9.一种定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；
所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；
所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如权利要求1-5任意一项所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法中的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-5任意一项所述的定量识别与分析岩矿颗粒发育特征的方法中的步骤。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210924 |
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