一种岩样有机质成熟度测量方法技术

本发明专利技术提供了一种岩样有机质成熟度测量方法。该方法利用数字图像技术获取地质样品有机质灰度图像，分析和处理灰度图像中有机质的灰度级，根据相同测试条件下的标准物质的反射率与灰度值之间的关系，求取地质样品灰度图像中测试区的反射率分布，然后根据地质样品灰度图像中测试区的反射率分布求取测试区的反射率平均值，由此确定测试区的有机质成熟度。相比传统测试方法，该方法具有样品观察更加直观，成熟度确定更加准确，结果检验更加便捷等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气地质实验岩样参数的测量方法，特别是涉及一种碳酸盐岩、泥岩、页岩、煤等烃源岩全岩样品或这些岩石富集的干酪根样品中有机质成熟度的测量方法。
技术介绍
镜质体反射率是表征岩样有机质成熟度的重要参数。通常，镜质体反射率是通过测量镜质体表面反射光强度与入射光强度的百分比来确定。在现有技术中，通常是基于光电效应，在入射光强度一定的反光显微镜下，对比样品中镜质体和已知反射率的标准物质之间的光电信号值(光电倍增管)来确定样品的反射率值。自从1932年，霍夫曼和詹克讷首先用贝瑞克线性光度计对煤进行研究，发现镜质体反射率与煤阶有关，用于测量反射率的测试设备不断改进，反射率的应用随之扩大，但是测量反射率的原理和方法一直固守陈规，且操作流程繁琐不变、易受外界干扰，检测结果的重复性也不高。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种岩样有机质成熟度测量方法，包括以下步骤：S110、记录显微镜下地质样品通过反射入射光而形成的灰度图像；S120、对地质样品灰度图像中存在有机质的测试区进行灰度采集，获得测试区的灰度分布；S130、根据相同测试条件下的标准物质的反射率与灰度值之间的关系，求取地质样品灰度图像中测试区的反射率分布；S140、根据地质样品灰度图像中测试区的反射率分布求取测试区的反射率平均值，由此确定测试区的有机质成熟度。根据本专利技术的实施例，上述测量方法还可以包括以下步骤：S150、当获得多个测试区的反射率平均值时，对所有测试区的反射率平均值求取总的平均值，由此确定整个地质样品的有机质成熟度。根据本专利技术的实施例，可以通过以下步骤确定标准物质的反射率与灰度值之间的关系：选择多种反射率已知的标准物质，在相同测试条件下测定每一种标准物质的灰度；通过拟合来确定标准物质的反射率与灰度值之间的关系。根据本专利技术的实施例，进一步地，对地质样品的热演化程度进行预估，根据预估结果来选择多种反射率与其相近的标准物质。根据本专利技术的实施例，优选根据预估结果选择至少三种反射率与其相近的标准物质。根据本专利技术的实施例，所述标准物质至少是K9玻璃(0％)、兰宝石(0.59％)、钇铝石榴石(0.90％)、钆镓石榴石(1.72％)、立方氧化锆(3.17％)和金刚石(5.21％)中的三种。根据本专利技术的实施例，所述灰度等于入射光强度与反射率的乘积，其中所述反射率是衡量地质样品有机质反射光线的能力的参数。进一步地，所述反射率的取值大于零且小于1，并且反射率的值越大，表示地质样品的反射能力越强，反射率为0％说明全吸收入射光线，反射率为100％说明全反射入射光线。根据本专利技术的实施例，根据相同测试条件下的标准物质的反射率与灰度值之间的关系，可以利用线性回归法求取地质样品灰度图像中测试区的反射率分布。根据本专利技术的实施例，可以借助于点阵图像感应器记录地质样品通过反射入射光而形成的数字灰度图像。与现有技术相比，本专利技术的一个或多个实施例具有以下优点：1)本专利技术采用12bit或16bit数字采样位数的单色CCD，理论最小分析区域可以是单个像素点，实际应用中最小分析区域可以是5x5μm或3x3μm，测点区域较现行测试方法更小，适应的有机质颗粒更广，尤其适用于碳酸盐岩、泥页岩等烃源岩全岩中分散有机质(镜质体或沥青)或这些岩石富集的干酪根样品中有机质(镜质体或沥青)反射率的测定。2)与现行显微分光光度计设备相比，本专利技术采用高精度单色点阵摄像机，样品观察更加直观，成熟度确定更加准确，结果检验更加便捷。3)本专利技术代替传统的光度计法来确定地质样品中有机质的成熟度，实现方式便捷易行，不受空间限制，降低了设备成本，简化了操作流程，有利于实现自动测试。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术实施例中岩样有机质成熟度测量方法的工作流程图；图2是本专利技术实施例中在一个显微镜成像系统中获得灰度图像的成像过程的示意图；图3a是本专利技术实施例中在显微镜下一标准物质的测试区的示意图；图3b是本专利技术实施例中图3a测试区的灰度分布示意图；图4是本专利技术实施例中通过拟合分析而获得的标准物质的反射率与灰度值的函数关系的示意图；图5a是本专利技术实施例中在显微镜下地质样品的包含待测有机质的测试区的示意图；图5b是本专利技术实施例中图5a测试区的灰度分布示意图；图5c是本专利技术实施例中通过回归计算而获得的图5a测试区的反射率分布的示意图。具体实施方式一般而言，对于有机质热演化过程来说，随着热演化程度的增加，有机质成熟度增加，镜质体的化学组成也会相应发生改变，在显微镜下的反射色会逐渐变亮。这一点与在航空遥感和医学领域广泛采用的灰度图像技术中数字图像的灰度级概念是一致的。通常，有机质成熟度越高，镜质体反射率越大，反射色越亮，灰度越白，灰度值越大；相反，有机质成熟度越低，镜质体反射率越小，反射色越暗，灰度越黑，灰度值越小。因此在入射光强度一定的前提下，利用镜质体反射色的灰度级不同能够反映镜质体反射率的变化，进而体现出有机质成熟度的不同。基于上述原理，本专利技术提出一种新的岩样有机质成熟度测量方法。图1显示了该方法的工作流程图。该方法利用有机质灰度图像，测定有机质的灰度级，从而确立有机质的成熟度。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例和附图对本专利技术作进一步地详细说明。如图2所示，利用该方法在实验室内对镜质体反射率进行测定，一般在偏光显微镜下进行。图2显示了显微镜成像系统的成像过程，人们肉眼所看到的灰度图像是由地质样品对入射光的光源(本实施中优选卤素灯光源)的反射而形成的。在本实施例中，采用了点阵CCD图像传感器记录下地质样品的灰度图像。整个地质样品的灰度图像在计算机屏幕上直观地显示出来。每一个镜质体反射率的测点是该灰度图像中一小块区域，每一小块区域包含若干个像素，那么每一个灰度区域可以定义为一个二维函数f(x,y)，其中x和y是空间(平面)坐标，而在任何一对空间坐标(x,y)处的幅值f称为图像在该点处的灰度，0<f(x,y)<∞。函数f(x,y)的幅值与两个分量有关：(1)入射到地质样品的光源照射总量；(2)地质样品所的反射能力。这两个分量分别表示为i(x,y)和r(x,y)。这两个分量的乘积两个函数作为一个乘积合并形成f(x,y)，即f(x,y)＝i(x,y)r(x,y)，其中0<i(x,y)<∞，0<r(x,y)<1，反射分量限制在0(全吸收)和1(全反射)之间，也称为反射率。i(x,y)的性质取决于照射源，而r(x,y)的性质则取决于成像物体本身反射光线能力的特性。对于数字灰度图像来说，令任何坐标(xo,yo)处的灰度表示为g＝f(xo,yo)，由以上公式可知g的取值范围为iminrmin＝Lmin≤g≤Lmax＝imaxrmax，区间[Lmin,Lmax]称为灰度级。实际情况下常常令该区间为[0，2n-1]，其中g＝0为黑色，g＝2n-1为白色本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩样有机质成熟度测量方法，包括以下步骤：S110、记录显微镜下地质样品通过反射入射光而形成的灰度图像；S120、对地质样品灰度图像中存在有机质的测试区进行灰度采集，获得测试区的灰度分布；S130、根据相同测试条件下的标准物质的反射率与灰度值之间的关系，求取地质样品灰度图像中测试区的反射率分布；S140、根据地质样品灰度图像中测试区的反射率分布求取测试区的反射率平均值，由此确定测试区的有机质成熟度。

【技术特征摘要】
1.一种岩样有机质成熟度测量方法，包括以下步骤：S110、记录显微镜下地质样品通过反射入射光而形成的灰度图像；S120、对地质样品灰度图像中存在有机质的测试区进行灰度采集，获得测试区的灰度分布；S130、根据相同测试条件下的标准物质的反射率与灰度值之间的关系，求取地质样品灰度图像中测试区的反射率分布；S140、根据地质样品灰度图像中测试区的反射率分布求取测试区的反射率平均值，由此确定测试区的有机质成熟度。2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，还包括以下步骤：S150、当获得多个测试区的反射率平均值时，对所有测试区的反射率平均值求取总的平均值，由此确定整个地质样品的有机质成熟度。3.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，通过以下步骤确定标准物质的反射率与灰度值之间的关系：选择多种反射率已知的标准物质，在相同测试条件下测定每一种标准物质的灰度；通过拟合来确定标准物质的反射率与灰度值之间的关系。4.如权利要求3所述的测量方法，其特征在于：进一步地，对地质样品的热演化程度进行预估...

【专利技术属性】
技术研发人员：仰云峰，申宝剑，鲍芳，许锦，曹婷婷，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11