本發(fā)明涉及石油地質(zhì)勘探與開發(fā)，具體為井場(chǎng)巖屑含油性和巖石脆性的快速激光掃描共聚焦圖像分析方法。

背景技術(shù)：

1、石油錄井用巖屑分析裝置是指用于對(duì)錄井過程中取得的巖屑進(jìn)行分析，以了解巖石的性質(zhì)、成分以及礦物組成的儀器設(shè)備，可以對(duì)取得的巖屑進(jìn)行顯微鏡觀察、照相、分類、計(jì)數(shù)等操作，使用者可以通過巖屑分析裝置得到含油含氣巖石中的礦物組成、粒度分布等信息，為勘探和開發(fā)提供有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)，并且?guī)r屑分析裝置在使用前，必須將巖屑樣品進(jìn)行切割和研磨，以制備出適合觀察的標(biāo)本。

2、公開號(hào)為cn103927547b的中國(guó)專利公開了一種用于對(duì)巖屑熒光圖像進(jìn)行快速分析方法，其包括以下步驟：1)基于rgb三維顏色空間進(jìn)行油性組分識(shí)別訓(xùn)練，獲得聚類文件；2)根據(jù)步驟1)得到的聚類文件對(duì)待分析的的巖屑熒光圖像進(jìn)行油性組分分析，具體包括以下步驟：2.1)對(duì)輸入的待分析的的巖屑熒光圖像進(jìn)行顏色特征提取，并生成特征向量數(shù)組；2.2)對(duì)特征向量數(shù)組中的每一個(gè)特征向量進(jìn)行分析；2.3)直到完成向量數(shù)組中所有特征向量的分析工作，計(jì)算出巖屑熒光圖像中所含油性組分以及各組分所占比重。該專利基于非均勻顏色空間色差計(jì)算的巖屑熒光分層聚類方法在油性組分識(shí)別和巖屑熒光圖像分析結(jié)果精確、速度快，能夠滿足海上平臺(tái)地質(zhì)人員智能化錄井需要。

3、上述專利在對(duì)巖屑分析時(shí)是通過收集巖屑的樣本，然后送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，流程復(fù)雜且耗時(shí)較長(zhǎng)，難以滿足快速鉆探的需求；因此，不滿足現(xiàn)有的需求，對(duì)此我們提出了井場(chǎng)巖屑含油性和巖石脆性的快速激光掃描共聚焦圖像分析方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供井場(chǎng)巖屑含油性和巖石脆性的快速激光掃描共聚焦圖像分析方法，通過提取巖屑的特征數(shù)據(jù)，根據(jù)提取巖屑的特征數(shù)據(jù)自動(dòng)分析巖屑的含油性，能夠快速的判斷巖屑的含油性，提高了工作的效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石脆性進(jìn)行評(píng)估，無需送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)行分析，流程簡(jiǎn)單且耗時(shí)較短，滿足了對(duì)巖屑的含油性以及巖石脆性的鉆探，解決了上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：井場(chǎng)巖屑含油性和巖石脆性的快速激光掃描共聚焦圖像分析方法，包括以下步驟：

3、s1：采集井場(chǎng)巖屑樣本，并通過樣品快速冷凍裝置將采集的井場(chǎng)巖屑樣本進(jìn)行快速冷凍封裝，并制成薄片；

4、s2：通過便攜式共聚焦顯微系統(tǒng)對(duì)制成薄片的巖屑樣本進(jìn)行處理，將巖屑樣本薄片轉(zhuǎn)換成熒光圖像；

5、s3：對(duì)熒光圖像中各像素顏色及其強(qiáng)度屬性進(jìn)行分析，通過對(duì)不同顏色、不同強(qiáng)度的熒光像素的比例進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，識(shí)別巖屑的熒光級(jí)別、含量，自動(dòng)判識(shí)巖屑的含油性；

6、s4：利用便攜式共聚焦顯微系統(tǒng)分析得到的巖屑產(chǎn)生的裂縫特征，根據(jù)分析得到的裂縫特征評(píng)估巖石的脆性。

7、優(yōu)選的，所述對(duì)巖屑的樣本進(jìn)行快速冷凍并封裝，具體包括：

8、將現(xiàn)場(chǎng)采集的巖石樣品放進(jìn)樣品快速冷凍裝置內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)采集的巖石樣品為現(xiàn)場(chǎng)采集的巖心樣品或巖屑樣品；

9、通過樣品快速冷凍裝置內(nèi)，外部冷卻用液氮，內(nèi)部用丙烷對(duì)巖石樣品進(jìn)行快速冷凍，制成巖屑樣本薄片。

10、優(yōu)選的，所述便攜式共聚焦顯微系統(tǒng)，具體包括：

11、光源模塊，為垂直腔面發(fā)射激光器陣列，用于產(chǎn)生多道光，且每一道光設(shè)置有對(duì)應(yīng)的光譜；

12、光學(xué)信號(hào)接收器件，用于對(duì)巖屑樣本薄片進(jìn)行多點(diǎn)同時(shí)探測(cè)，在多點(diǎn)探測(cè)時(shí)對(duì)光源模塊進(jìn)行控制，并將探測(cè)的結(jié)果傳輸至工控計(jì)算機(jī)；

13、工控計(jì)算機(jī)，用于對(duì)光學(xué)信號(hào)接收器件接收的信號(hào)進(jìn)行處理，并獲得測(cè)量的光強(qiáng)最大點(diǎn)；

14、擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡，用于對(duì)光源模塊輸出的光束進(jìn)行擴(kuò)束和準(zhǔn)直；

15、分光鏡，用于將待分析的巖屑樣本薄片的反射和散射的光束反射到長(zhǎng)筒顯微物鏡中；

16、長(zhǎng)筒顯微物鏡，用于將發(fā)光模塊的輸出光束會(huì)聚在巖屑樣本薄片上，并對(duì)巖屑樣本薄片進(jìn)行層析掃描；

17、成像模塊，用于將長(zhǎng)筒顯微物鏡所掃描的巖屑樣本薄片層析圖像轉(zhuǎn)換成熒光圖像進(jìn)行顯示。

18、優(yōu)選的，在多點(diǎn)探測(cè)時(shí)對(duì)光源模塊進(jìn)行控制，包括：

19、實(shí)時(shí)根據(jù)探測(cè)需求調(diào)整光源模塊的光的強(qiáng)度、方向和頻率；

20、提取每次調(diào)整的光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度信息；

21、提取每次調(diào)整的光的方向?qū)?yīng)的方向信息；

22、提取每次調(diào)整的光的頻率對(duì)應(yīng)的頻率信息；

23、利用所述光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度信息、光的方向?qū)?yīng)的方向信息和光的頻率對(duì)應(yīng)的頻率信息獲取強(qiáng)度調(diào)節(jié)參數(shù)、方向調(diào)節(jié)參數(shù)和頻率調(diào)節(jié)參數(shù)；

24、利用所述強(qiáng)度調(diào)節(jié)參數(shù)、方向調(diào)節(jié)參數(shù)和頻率調(diào)節(jié)參數(shù)獲取光源模塊的調(diào)節(jié)運(yùn)行評(píng)價(jià)參數(shù)，其中，所述調(diào)節(jié)運(yùn)行評(píng)價(jià)參數(shù)通過如下公式獲?。?/p>

25、

26、其中，q表示調(diào)節(jié)運(yùn)行評(píng)價(jià)參數(shù)；q0表示預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)參數(shù)數(shù)值；b表示強(qiáng)度調(diào)節(jié)參數(shù)；ψ表示方向調(diào)節(jié)參數(shù)；f表示頻率調(diào)節(jié)參數(shù)；

27、當(dāng)所述調(diào)節(jié)運(yùn)行評(píng)價(jià)參數(shù)低于預(yù)設(shè)的參數(shù)閾值時(shí)，則進(jìn)行調(diào)節(jié)運(yùn)行異常報(bào)警。

28、優(yōu)選的，利用所述光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度信息、光的方向?qū)?yīng)的方向信息和光的頻率對(duì)應(yīng)的頻率信息獲取強(qiáng)度調(diào)節(jié)參數(shù)、方向調(diào)節(jié)參數(shù)和頻率調(diào)節(jié)參數(shù)，包括：

29、調(diào)取每次調(diào)整的光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度信息，并根據(jù)每次調(diào)整的光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度信息獲取強(qiáng)度調(diào)節(jié)參數(shù)，其中，所述強(qiáng)度調(diào)節(jié)參數(shù)通過如下公式獲取：

30、

31、其中，b表示強(qiáng)度調(diào)節(jié)參數(shù)；b表示第一評(píng)價(jià)系數(shù)；n表示光的強(qiáng)度調(diào)節(jié)次數(shù)；bi表示第i次光的強(qiáng)度調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的實(shí)際調(diào)節(jié)完成時(shí)的強(qiáng)度數(shù)值；bmi表示第i次光的強(qiáng)度調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)強(qiáng)度數(shù)值；eb表示預(yù)設(shè)的最大允許強(qiáng)度誤差數(shù)值；exp表示以e為底的指數(shù)函數(shù)運(yùn)算；

32、調(diào)取每次調(diào)整的光的方向?qū)?yīng)的方向信息，并根據(jù)每次調(diào)整的光的方向?qū)?yīng)的方向信息獲取方向調(diào)節(jié)參數(shù)，其中，所述方向調(diào)節(jié)參數(shù)通過如下公式獲?。?/p>

33、

34、其中，ψ表示方向調(diào)節(jié)參數(shù)；pb表示強(qiáng)度調(diào)節(jié)參數(shù)的幅度總體變化率；ω表示第二評(píng)價(jià)系數(shù)；m表示光的方向調(diào)節(jié)次數(shù)；αi表示第i次方向調(diào)節(jié)的對(duì)應(yīng)的實(shí)際調(diào)節(jié)完成時(shí)的方向偏移角度數(shù)值；αmi表示第i次方向調(diào)節(jié)的對(duì)應(yīng)的目標(biāo)角度數(shù)值；eα表示預(yù)設(shè)的最大允許方向角度誤差數(shù)值；exp表示以e為底的指數(shù)函數(shù)運(yùn)算；

35、調(diào)取每次調(diào)整的光的頻率對(duì)應(yīng)的頻率信息，并根據(jù)每次調(diào)整的光的頻率對(duì)應(yīng)的頻率信息獲取頻率調(diào)節(jié)參數(shù)，其中，所述頻率調(diào)節(jié)參數(shù)通過如下公式獲?。?/p>

36、

37、其中，f表示頻率調(diào)節(jié)參數(shù)；k表示光的頻率調(diào)節(jié)次數(shù)；fi表示第i次頻率調(diào)節(jié)的對(duì)應(yīng)的實(shí)際調(diào)節(jié)完成時(shí)的頻率數(shù)值；fmi表示第i次頻率調(diào)節(jié)的對(duì)應(yīng)的目標(biāo)頻率數(shù)值；ef表示預(yù)設(shè)的最大允許頻率誤差數(shù)值；exp表示以e為底的指數(shù)函數(shù)運(yùn)算。

38、優(yōu)選的，所述對(duì)巖屑的含油性進(jìn)行分析，具體包括

39、通過巖屑熒光圖像自動(dòng)識(shí)別模塊接收巖屑樣本薄片的熒光圖像，并根據(jù)巖屑樣本薄片的熒光圖像獲取巖屑樣本薄片的彩色色譜圖；

40、根據(jù)巖屑樣本薄片的彩色色譜圖分析巖屑區(qū)域的顏色以及熒光像素的特征。

41、采用聚類算法對(duì)巖屑區(qū)域的顏色以及熒光像素的特征進(jìn)行分層訓(xùn)練，生成訓(xùn)練模型，將不同區(qū)域點(diǎn)標(biāo)記為輕質(zhì)油、中質(zhì)油和重質(zhì)油，同時(shí)記錄下類別的顏色等待征；

42、通過對(duì)熒光圖像進(jìn)行巖屑間顆粒的邊界提取，然后再根據(jù)巖屑和泥巖的紋理特征識(shí)別出巖屑中的巖屑目標(biāo)。

43、通過訓(xùn)練模型對(duì)巖屑目標(biāo)進(jìn)行分類，得到巖屑熒光圖像的含油組分分析，根據(jù)含油組分的分析結(jié)果結(jié)合顏色特征分析巖屑的含油性。

44、優(yōu)選的，所述通過對(duì)熒光圖像進(jìn)行巖屑間顆粒的邊界提取，具體包括：

45、將巖屑圖像中的顆粒分割為多個(gè)閉合區(qū)域，確定多個(gè)閉合區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)，確定每個(gè)像素點(diǎn)指向該點(diǎn)最近邊緣的流方向；

46、然后將巖屑樣本薄片的熒光圖像進(jìn)行顏色空間轉(zhuǎn)化,由rgb空間轉(zhuǎn)化為lab空間,然后在單一尺度下構(gòu)造邊緣流矢量。

47、計(jì)算當(dāng)前點(diǎn)的邊緣流矢量和每個(gè)方向上找到邊緣的概率,確定該點(diǎn)矢量，遍歷完整熒光圖像后,繪制邊緣流矢量圖,矢量圖中邊緣流矢量方向相反處就是圖像中目標(biāo)邊緣所在的位置。

48、優(yōu)選的，所述巖屑熒光圖像自動(dòng)識(shí)別模塊，具體包括：

49、獲取模塊，用于接收巖屑樣本薄片的熒光圖像，并根據(jù)巖屑樣本薄片的熒光圖像獲取巖屑樣本薄片的彩色色譜圖；

50、提取巖屑樣本薄片的顏色種類以及熒光像素強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并將獲取的數(shù)據(jù)傳輸至分析模塊；

51、分析模塊，用于根據(jù)巖屑樣本薄片的彩色色譜圖分析巖屑區(qū)域的顏色以及熒光像素的特征；

52、識(shí)別模塊，用于對(duì)熒光圖像進(jìn)行巖屑間顆粒的邊界提取，得到巖屑熒光圖像的含油組分分析，根據(jù)含油組分的分析結(jié)果結(jié)合顏色特征自動(dòng)判識(shí)巖屑的含油性。

53、優(yōu)選的，所述對(duì)巖石的脆性進(jìn)行分析，具體包括

54、通過巖石脆性分析模塊對(duì)巖屑樣本薄片的熒光圖像進(jìn)行處理，得到巖石的硬度、楊氏模量和裂縫特征；

55、對(duì)硬度、楊氏模量及斷裂韌度進(jìn)行無量綱化，生成無量綱化后的硬度、無量綱化后的楊氏模量及無量綱化后的斷裂韌度；

56、根據(jù)無量綱化后的硬度、無量綱化后的楊氏模量、無量綱化后的斷裂韌度和裂縫特征生成巖石的脆性參數(shù)；

57、根據(jù)脆性參數(shù)生成巖石脆性分析結(jié)果。

58、優(yōu)選的，所述巖石脆性分析模塊，具體包括

59、處理模塊，用于對(duì)巖屑樣本薄片的熒光圖像進(jìn)行處理，得到巖石的硬度、楊氏模量和裂縫特征；

60、斷裂韌度計(jì)算模塊，用于根據(jù)巖石的裂縫特征、楊氏模量計(jì)算巖石的裂縫韌度；

61、脆性參數(shù)生成模塊，用于根據(jù)巖石的硬度、楊氏模量及斷裂韌度分析巖石脆性并生成巖石的脆性參數(shù)。

62、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

63、本發(fā)明通過對(duì)巖屑樣本薄片進(jìn)行高清晰度成像，方便提取巖屑的特征數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)根據(jù)提取巖屑的特征數(shù)據(jù)自動(dòng)分析巖屑的含油性，能夠快速的判斷巖屑的含油性，提高了工作的效率，通過觀察巖屑樣本薄片中的裂縫特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石脆性進(jìn)行評(píng)估，無需送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)行分析，流程簡(jiǎn)單且耗時(shí)較短，滿足了對(duì)巖屑的含油性以及巖石脆性的鉆探。