岩屑图像分析仪现场录井推广及应用

摘 要：利用天津陆海研制的LH-YG1507岩屑图像分析仪，分析了岩屑图像采集影响因素，为准确识别岩性及含油岩石提供真实、清晰、系统的基础图像信息，并评价其应用效果。应用表明，岩屑特征信息数字图像化采集、分析、存储、应用，大大提升地质录井技术含量，显著提高油气勘探开发基础地质信息的原始性、重复性、永久性应用技术价值，尤其对于新区勘探更为重要，其经济、社会效益巨大。

关键词：岩屑样品 白平衡 图像 分析

岩屑荧光图象采集的原理是岩屑在荧光灯的照射下，基于石油有机成分都发荧光的特点采用高分辨率的数字成像技术及机电一体化设备采集岩屑发光物质，获取岩屑荧光数字图象。岩屑从井底返出地面后，虽然有泥浆、化工料及其冲洗过程等不同程度的干扰，实验表明，岩屑的孔隙中仍保留着大量原始地层的流体信息，采用数字成像技术将岩屑实物在紫外线照射下所发出的荧光，更能真实地采集成数字图象，能直观反映出地层油显示特征，并以图象文件的形式保存下来，建立岩屑荧光综合图库和管理应用系统，对荧光图象资料进行含油级别及含油性质的分析评价，为荧光检测及其定性与定量分析提供一种新的技术手段，对油气勘探开发有着重大的意义。

一、LH-YG1507岩屑图像分析仪

（1）硬件组成。由计算机、采集卡、数码成像、光源、电动样品托盘等部分组成，见图1、图2。根据所用光源的不同，岩屑图像的采集分为白炽灯下图像采集和紫外光下荧光图像采集。硬件图像采集模式系统来完成高清晰岩屑图像的录入。

（2）软件系统。对岩屑图像进行预处理、粘连目标分割，以及对岩屑进行定量统计并记录各类岩屑特征参数，最后得到岩屑颗粒分布统计报表。

图1 岩屑图像采集分析系统组成 图2 岩屑图像分析仪组成

二、LH-YG1507岩屑图像分析仪软件

软件系统包括数码成像、图像分析两部分，构成完整的岩屑图像采集分析系统。

（1）图像采集功能。采用国际先进CCD数码成像技术进行岩屑成像，将岩屑放大在屏幕显示，准确地进行岩屑的定性分析，避免由于视觉误差产生的不确定性。

（2）图像分析功能。系统提供岩屑荧光面积计算，为油层等级的确认，提供可靠数字量化依据。

（3）实时采集功能。系统第一时间在现场图像采集、存储、分析，避免时间误差所产生的分析不确定性。

（4）数据远传功能。根据油田用户需要可通过电信网络（GPRS或WCDMA）实现数据远传（见图3）。将数据远传模块数据端与计算机网口相连接；将接收天线移至窗口（或窗外），天线插头与模块连接号；将手机卡（GPRS或WCDMA卡）插入模块的插卡槽内，接通电源，操作数据发送窗口，即可实现数据远传。

图4 远传收发记录窗口 图5 荧光报告

（5）图像存储功能。系统可将图像存储、存档，便于远传进行综合分析，为地质录井提供准确资料保障（见图4）。

（6）图像采集一致性方面。系统图像采集采用暗室成像，避免阳光、灯光对成像的干扰，图片成像具

有统一的一致性，确保图像分析可靠性。

（7）两种图像成像。系统可进行白光、荧光两种方式成像，便于两种图像对比，更准确地进行岩屑的定性分析。

（8）电控成像操作。系统成像的操作（如镜头焦距，物距，放大倍率，白光/荧光切换等）全部在计算机上完成，实现了系统电控成像操作。控制软件可实现进出仓控制，物距、焦距、放大倍数、岩屑位置调整和白光荧光切换。

（9）多样品图像成像对比。系统提供图像回放功能，可将同一区段的荧光、白光图片进行回放，便于对岩性的分析与比较，更准确地进行油层的定性。

（10）图片高清晰性。系统成像有效像素为2048×1536，图片具有高清晰性（见图5）。

（11）系统高可靠性。图像数码成像部分采用美国进口原装工业科研级的数码成像和进口超大

变倍镜头组成，工作温度-20℃+50℃，系统具有高可靠性。

（12）系统操作。系统可进行砂样成像，工作台平移，电控完成出仓，避免人工重复操作，操作简单方便。

三、岩屑图像采集影响因素

3.1白平衡的影响

白平衡对白炽灯下岩屑图像采集和紫外光下岩屑荧光图像采集均有较大影响。物体颜色会因投射光线颜色的不同而发生改变，所谓白平衡就是无论环境光线如何，让采集仪器默认一个标准的“白色”，让其能正确地识别白色而平衡其他、颜色在有色光线下的色调，从而在采集到的图像中正确地以“白”为基色来还原其他颜色。因此，在图像采集时应根据不同颜色的岩屑采用手动白平衡，或者在自动白平衡条件下采集，然后再根据样品真实颜色对三原色红（R）、绿（G）、蓝（B）值进行手动校正，以恢复岩屑实际颜色。

3.2样品质量的影响

样品质量主要包括岩屑的粒径、存放时间、干湿程度、干燥方式等，其中岩屑的粒径主要影响白炽灯下岩屑岩性图像的采集，而存放时间、干湿程度、干燥方式等主要影响紫外光下岩屑荧光图像的采集。

（1）岩屑粒径。同一包岩屑的颗粒大小差别很大，粒径0.02mm至2mm不等。由于粒径太大或太小的岩屑代表性较差，且颗粒大小不一致影响对放大倍数的选择，建议对样品进行分级筛选，优选具有代表性且粒径差别不大的岩屑，以清楚反映岩石颗粒表面特征为标准，选用适当的放大倍数（一般为0.5～0.7）。岩屑粒径的大小不影响荧光图像的采集，粒径大于0.05mm的岩屑均能在荧光图像上有较好的反映。

（2）存放时间。试验对比表明，未经清洗且密封存放的岩屑，短时间内对油气层荧光图像的采集影响不明显，含轻中质油岩屑一般可存放7～10d，含重质油岩屑一般可存放15～20d。样品一旦清洗干净，则需尽快进行图像采集，以免由于油气逸散造成荧光消失，影响荧光图像的采集效果。

（3）钻井液添加剂及水膜。在钻井过程中往往会添加一些钻井液添加剂，有些添加剂亦具有荧光特征，在紫外灯下和油气的荧光显示相似。通过对混有可发荧光钻井液干、湿岩屑样品采集分析发现，湿的岩样中钻井液添加剂荧光显示明显，岩样晾干后添加剂荧光显示基本消失，湿样中由于水膜的存在也容易对油气的荧光显示造成干扰。因此，建议选用新鲜干样或近干样（无水膜）采集荧光图像。

（4）干燥方式。现场一般采用烤箱烘烤岩屑使其快速干燥，但岩屑所带的油气也会随之散失。试验表明，自然晾干的干燥方式能减少油气散失，对后期荧光图像采集有利。

（5）其他因素。采集图像时选用不同的光圈，会使镜头具有不同的景深，将直接影响所采集图像的清晰度。环境湿度偏大，则图像清晰度偏低。因此，岩屑图像采集应尽量在湿度较小的环境中进行。

四、现场应用

（1）利用岩屑现场图像采集、分析以及综合现场相关资料在对油气显示的发现更直观、快捷，而且在油气层识别上有独特技术优势。

（2）通过岩屑图像分析处理软件，能准确识别岩屑荧光图像中荧光的颜色、强度及发光面积，为定量评价油气层奠定基础。岩屑图像分析的含油荧光面积曲线对油气层的变化趋势有直观认识，为深入研究和评价储层提供可靠依据。

（3）含油气岩屑图像通过高分辨率成像技术能及时对岩屑含油性特征进行长期保存，提供直观真实的图像信息，为储层的精细研究和评价提供可靠依据。采集的岩屑荧光图像资料能及时远程传输手段到专业数据库，为研究、应用人员掌握最直接的第一手资料。

五、结束语

岩屑图象录井技术是近年来发展的一项新型录井技术。在图象采集过程中要充分考虑各种影响因素，采用合适的采集参数，获取高质量的岩屑图象，才能确保运用岩屑图象录井技术在各种复杂钻井条件下准确识别岩性，及时发现油气层，对生产现场施工作业措施的快速决策与实施具有重要意义。

参考文献：

[1]邓明霞.录井工程[M].天津：录井工程出版社，2007.

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文