本發(fā)明涉及油氣地質(zhì)實(shí)驗(yàn)巖樣參數(shù)的測(cè)量方法，特別是涉及一種碳酸鹽巖、泥巖、頁(yè)巖、煤等烴源巖全巖樣品或這些巖石富集的干酪根樣品中有機(jī)質(zhì)成熟度的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
：鏡質(zhì)體反射率是表征巖樣有機(jī)質(zhì)成熟度的重要參數(shù)。通常，鏡質(zhì)體反射率是通過(guò)測(cè)量鏡質(zhì)體表面反射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的百分比來(lái)確定。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常是基于光電效應(yīng)，在入射光強(qiáng)度一定的反光顯微鏡下，對(duì)比樣品中鏡質(zhì)體和已知反射率的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)之間的光電信號(hào)值(光電倍增管)來(lái)確定樣品的反射率值。自從1932年，霍夫曼和詹克訥首先用貝瑞克線性光度計(jì)對(duì)煤進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)鏡質(zhì)體反射率與煤階有關(guān)，用于測(cè)量反射率的測(cè)試設(shè)備不斷改進(jìn)，反射率的應(yīng)用隨之?dāng)U大，但是測(cè)量反射率的原理和方法一直固守陳規(guī)，且操作流程繁瑣不變、易受外界干擾，檢測(cè)結(jié)果的重復(fù)性也不高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種巖樣有機(jī)質(zhì)成熟度測(cè)量方法，包括以下步驟：S110、記錄顯微鏡下地質(zhì)樣品通過(guò)反射入射光而形成的灰度圖像；S120、對(duì)地質(zhì)樣品灰度圖像中存在有機(jī)質(zhì)的測(cè)試區(qū)進(jìn)行灰度采集，獲得測(cè)試區(qū)的灰度分布；S130、根據(jù)相同測(cè)試條件下的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的反射率與灰度值之間的關(guān)系，求取地質(zhì)樣品灰度圖像中測(cè)試區(qū)的反射率分布；S140、根據(jù)地質(zhì)樣品灰度圖像中測(cè)試區(qū)的反射率分布求取測(cè)試區(qū)的反射率平均值，由此確定測(cè)試區(qū)的有機(jī)質(zhì)成熟度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述測(cè)量方法還可以包括以下步驟：S150、當(dāng)獲得多個(gè)測(cè)試區(qū)的反射率平均值時(shí)，對(duì)所有測(cè)試區(qū)的反射率平均值求取總的平均值，由此確定整個(gè)地質(zhì)樣品的有機(jī)質(zhì)成熟度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以通過(guò)以下步驟確定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的反射率與灰度值之間的關(guān)系：選擇多種反射率已知的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，在相同測(cè)試條件下測(cè)定每一種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的灰度；通過(guò)擬合來(lái)確定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的反射率與灰度值之間的關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，進(jìn)一步地，對(duì)地質(zhì)樣品的熱演化程度進(jìn)行預(yù)估，根據(jù)預(yù)估結(jié)果來(lái)選擇多種反射率與其相近的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，優(yōu)選根據(jù)預(yù)估結(jié)果選擇至少三種反射率與其相近的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)至少是K9玻璃(0％)、蘭寶石(0.59％)、釔鋁石榴石(0.90％)、釓鎵石榴石(1.72％)、立方氧化鋯(3.17％)和金剛石(5.21％)中的三種。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述灰度等于入射光強(qiáng)度與反射率的乘積，其中所述反射率是衡量地質(zhì)樣品有機(jī)質(zhì)反射光線的能力的參數(shù)。進(jìn)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，表示地質(zhì)樣品的反射能力越強(qiáng)，反射率為0％說(shuō)明全吸收入射光線，反射率為100％說(shuō)明全反射入射光線。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，根據(jù)相同測(cè)試條件下的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的反射率與灰度值之間的關(guān)系，可以利用線性回歸法求取地質(zhì)樣品灰度圖像中測(cè)試區(qū)的反射率分布。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以借助于點(diǎn)陣圖像感應(yīng)器記錄地質(zhì)樣品通過(guò)反射入射光而形成的數(shù)字灰度圖像。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)本發(fā)明采用12bit或16bit數(shù)字采樣位數(shù)的單色CCD，理論最小分析區(qū)域可以是單個(gè)像素點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用中最小分析區(qū)域可以是5x5μm或3x3μm，測(cè)點(diǎn)區(qū)域較現(xiàn)行測(cè)試方法更小，適應(yīng)的有機(jī)質(zhì)顆粒更廣，尤其適用于碳酸鹽巖、泥頁(yè)巖等烴源巖全巖中分散有機(jī)質(zhì)(鏡質(zhì)體或?yàn)r青)或這些巖石富集的干酪根樣品中有機(jī)質(zhì)(鏡質(zhì)體或?yàn)r青)反射率的測(cè)定。2)與現(xiàn)行顯微分光光度計(jì)設(shè)備相比，本發(fā)明采用高精度單色點(diǎn)陣攝像機(jī)，樣品觀察更加直觀，成熟度確定更加準(zhǔn)確，結(jié)果檢驗(yàn)更加便捷。3)本發(fā)明代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光度計(jì)法來(lái)確定地質(zhì)樣品中有機(jī)質(zhì)的成熟度，實(shí)現(xiàn)方式便捷易行，不受空間限制，降低了設(shè)備成本，簡(jiǎn)化了操作流程，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。附圖說(shuō)明附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：圖1是本發(fā)明實(shí)施例中巖樣有機(jī)質(zhì)成熟度測(cè)量方法的工作流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中在一個(gè)顯微鏡成像系統(tǒng)中獲得灰度圖像的成像過(guò)程的示意圖；圖3a是本發(fā)明實(shí)施例中在顯微鏡下一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)試區(qū)的示意圖；圖3b是本發(fā)明實(shí)施例中圖3a測(cè)試區(qū)的灰度分布示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例中通過(guò)擬合分析而獲得的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的反射率與灰度值的函數(shù)關(guān)系的示意圖；圖5a是本發(fā)明實(shí)施例中在顯微鏡下地質(zhì)樣品的包含待測(cè)有機(jī)質(zhì)的測(cè)試區(qū)的示意圖；圖5b是本發(fā)明實(shí)施例中圖5a測(cè)試區(qū)的灰度分布示意圖；圖5c是本發(fā)明實(shí)施例中通過(guò)回歸計(jì)算而獲得的圖5a測(cè)試區(qū)的反射率分布的示意圖。具體實(shí)施方式一般而言，對(duì)于有機(jī)質(zhì)熱演化過(guò)程來(lái)說(shuō)，隨著熱演化程度的增加，有機(jī)質(zhì)成熟度增加，鏡質(zhì)體的化學(xué)組成也會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變，在顯微鏡下的反射色會(huì)逐漸變亮。這一點(diǎn)與在航空遙感和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛采用的灰度圖像技術(shù)中數(shù)字圖像的灰度級(jí)概念是一致的。通常，有機(jī)質(zhì)成熟度越高，鏡質(zhì)體反射率越大，反射色越亮，灰度越白，灰度值越大；相反，有機(jī)質(zhì)成熟度越低，鏡質(zhì)體反射率越小，反射色越暗，灰度越黑，灰度值越小。因此在入射光強(qiáng)度一定的前提下， 利用鏡質(zhì)體反射色的灰度級(jí)不同能夠反映鏡質(zhì)體反射率的變化，進(jìn)而體現(xiàn)出有機(jī)質(zhì)成熟度的不同。基于上述原理，本發(fā)明提出一種新的巖樣有機(jī)質(zhì)成熟度測(cè)量方法。圖1顯示了該方法的工作流程圖。該方法利用有機(jī)質(zhì)灰度圖像，測(cè)定有機(jī)質(zhì)的灰度級(jí)，從而確立有機(jī)質(zhì)的成熟度。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。如圖2所示，利用該方法在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)鏡質(zhì)體反射率進(jìn)行測(cè)定，一般在偏光顯微鏡下進(jìn)行。圖2顯示了顯微鏡成像系統(tǒng)的成像過(guò)程，人們?nèi)庋鬯吹降幕叶葓D像是由地質(zhì)樣品對(duì)入射光的光源(本實(shí)施中優(yōu)選鹵素?zé)艄庠?的反射而形成的。在本實(shí)施例中，采用了點(diǎn)陣CCD圖像傳感器記錄下地質(zhì)樣品的灰度圖像。整個(gè)地質(zhì)樣品的灰度圖像在計(jì)算機(jī)屏幕上直觀地顯示出來(lái)。每一個(gè)鏡質(zhì)體反射率的測(cè)點(diǎn)是該灰度圖像中一小塊區(qū)域，每一小塊區(qū)域包含若干個(gè)像素，那么每一個(gè)灰度區(qū)域可以定義為一個(gè)二維函數(shù)f(x,y)，其中x和y是空間(平面)坐標(biāo)，而在任何一對(duì)空間坐標(biāo)(x,y)處的幅值f稱為圖像在該點(diǎn)處的灰度，0<f(x,y)<∞。函數(shù)f(x,y)的幅值與兩個(gè)分量有關(guān)：(1)入射到地質(zhì)樣品的光源照射總量；(2)地質(zhì)樣品所的反射能力。這兩個(gè)分量分別表示為i(x,y)和r(x,y)。這兩個(gè)分量的乘積兩個(gè)函數(shù)作為一個(gè)乘積合并形成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)之間，也稱為反射率。i(x,y)的性質(zhì)取決于照射源，而r(x,y)的性質(zhì)則取決于成像物體本身反射光線能力的特性。對(duì)于數(shù)字灰度圖像來(lái)說(shuō)，令任何坐標(biāo)(xo,yo)處的灰度表示為g＝f(xo,yo)，由以上公式可知g的取值范圍為iminrmin＝Lmin≤g≤Lmax＝imaxrmax，區(qū)間[Lmin,Lmax]稱為灰度級(jí)。實(shí)際情況下常常令該區(qū)間為[0，2n-1]，其中g(shù)＝0為黑色，g＝2n-1為白色，n為數(shù)字采樣位數(shù)。樣品放在反光顯微鏡載物臺(tái)上，通過(guò)單色CCD連接至電腦顯示鏡下看到的圖像，對(duì)感興趣區(qū)域進(jìn)行數(shù)字采樣，選取圖像中有機(jī)質(zhì)(鏡質(zhì)體、瀝青等)均勻分布的小塊區(qū)域(例如≤64x64pixels)進(jìn)行灰度級(jí)測(cè)定，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的反射率與灰度值之間的關(guān)系曲線來(lái)求取測(cè)試區(qū)域反射率分布，而它的反射率平均值即反映出該測(cè)試區(qū)域有機(jī)質(zhì)的成熟度。此外，當(dāng)累計(jì)測(cè)試區(qū)的個(gè)數(shù)達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，就可以進(jìn)一步地求取有機(jī)質(zhì)反射率平均值，反映整個(gè)地質(zhì)樣品有機(jī)質(zhì)的成熟度。以下為一個(gè)詳細(xì)描述的實(shí)施例：通常，在測(cè)試地質(zhì)樣品的反射率之前，會(huì)對(duì)地質(zhì)樣品的熱演化程度進(jìn)行預(yù)估，根據(jù)預(yù)估情況，選擇相應(yīng)的反射率與之相近的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)試，來(lái)確定后期需要使用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的反射率與灰度值的關(guān)系曲線。而且，為了提高測(cè)試精度，建議至少采用兩種、優(yōu)選三種以上的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來(lái)分析反射率與灰度值的關(guān)系。例如，K9玻璃(0％)、蘭寶石(0.59％)、釔鋁石榴石(0.90％)、釓鎵石榴石(1.72％)、立方氧化鋯(3.17％)和金剛石(5.21％)中的三種。百分比數(shù)值是各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的反射率。在本實(shí)施例中，選用下表表一所示的釓鎵石榴石、立方氧化鋯和金剛石三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為測(cè)試用的參照物。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)反射率灰度值釓鎵石榴石1.72％18237.4立方氧化鋯3.17％24865.3金剛石5.21％33969.61)在相同的測(cè)試條件(尤其是相同的入射光條件)下，測(cè)定每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的灰度值，然后采用例如最小二乘法對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲得能夠描述所有三種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的反射率與灰度值之間關(guān)系的函數(shù)關(guān)系曲線。圖3a呈現(xiàn)的是位于顯微鏡下一種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(金剛石、反射率5.21％)，其中方框標(biāo)示的區(qū)域是測(cè)試區(qū)。圖3b則是圖3a中方框所示測(cè)試區(qū)的灰度值分布的示意圖。同樣地，還分別測(cè)試了另外兩種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(釓鎵石榴石、反射率1.72％；立方氧化鋯、反射率3.17％)的灰度值，此處不做贅述。然后，匯總這三種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的灰度值，通過(guò)最小二乘法擬合進(jìn)而確定能夠描述所有三種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的反射率與灰度值之間關(guān)系的函數(shù)關(guān)系曲線(參見(jiàn)圖4)。在此，這三種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的反射率與灰度值的擬合曲線為Ro＝0.000222G-2.335986，其中，Ro是反射率，G是灰度級(jí)。2)保持相同的測(cè)試環(huán)境不變，在顯微鏡下找到地質(zhì)樣品中要測(cè)量反射率的有機(jī)質(zhì)顆粒，確定其測(cè)試區(qū)大小，然后對(duì)測(cè)試區(qū)內(nèi)所有像素點(diǎn)測(cè)量灰度值；通過(guò)步驟1)得到的反射率與灰度值之間的函數(shù)關(guān)系(也即擬合曲線)，確定與每個(gè) 灰度值對(duì)應(yīng)的反射率，最后再求取所有反射率的平均值。圖5a呈現(xiàn)的是位于顯微鏡下的地質(zhì)樣品中的有機(jī)質(zhì)，其中方框標(biāo)示的區(qū)域是包含待測(cè)有機(jī)質(zhì)的測(cè)試區(qū)。圖5b是圖5a中方框所示測(cè)試區(qū)的灰度值的分布圖(在本實(shí)施例中為直方圖)。圖5c則是根據(jù)步驟2獲得的擬合曲線利用線性回歸法計(jì)算而獲得的圖5a測(cè)試區(qū)的反射率的分布圖(在本實(shí)施例中為直方圖)。而該測(cè)試區(qū)的反射率的平均值是3.29％。3)以上步驟是對(duì)單個(gè)測(cè)試區(qū)的反射率進(jìn)行測(cè)量。如有必要，可以移動(dòng)顯微鏡視域找尋地質(zhì)樣品的下一個(gè)測(cè)試區(qū)，反復(fù)重復(fù)上述步驟，直至測(cè)定地質(zhì)樣品中所有有機(jī)質(zhì)顆粒的反射率平均值。4)進(jìn)一步地，將所有測(cè)試區(qū)的反射率平均值匯總，對(duì)所有測(cè)試區(qū)的反射率平均值求取一次總的平均值，作為整個(gè)地質(zhì)樣品的反射率均值，反映整個(gè)地質(zhì)樣品有機(jī)質(zhì)的成熟度。例如，一個(gè)地質(zhì)樣品總共有53個(gè)測(cè)試區(qū)，對(duì)這53個(gè)測(cè)試區(qū)的反射率平均值求取一次總的平均值，約為3.62％，說(shuō)明該地質(zhì)樣品的反射率均值為3.62％。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施案例，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)的技術(shù)人員在本發(fā)明所述的技術(shù)規(guī)范內(nèi)，對(duì)本發(fā)明的修改或替換，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3