砂岩孔隙结构分析方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种砂岩孔隙结构分析方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.在酸雨、酸雾和酸雪等酸性环境条件下，岩石类材料工程，比如坝基、边坡等，在受到外力作用的同时容易被酸性介质渗透腐蚀，从而造成滑坡、危石、地面沉降、坍塌、岩溶塌陷等地质灾害，给人们日常生产和生活带来严重的影响。
3.目前在岩石酸腐蚀方面的研究分为宏观方面的研究和微观方面的研究，宏观方面的研究集中于岩石力学性能分析，微观方面的研究集中于岩石扫描图像分析。但目前的岩石扫描图像分析方法在对砂岩进行孔隙结构分析时，由于岩石特性和环境条件的影响，以及获取的图像的差异性，导致对砂岩孔隙结构的分析存在精确度较差的问题。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于：提供一种砂岩孔隙结构分析方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术在对砂岩进行孔隙结构分析时，存在精确度较差的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.第一方面，本发明提供了一种砂岩孔隙结构分析方法，方法包括：
7.获取目标岩样的扫描图像；
8.标记扫描图像中的孔隙，并对标记孔隙进行能谱分析，获得目标岩样的能谱数据；
9.对扫描图像进行孔隙识别，获得目标岩样的孔隙参数；
10.根据能谱数据和孔隙参数，对目标岩样进行定性分析和定量分析，获得砂岩孔隙结构分析结果。
11.可选地，上述砂岩孔隙结构分析方法中，目标岩样包括原岩岩样和受不同程度酸溶液腐蚀的砂岩岩样，其中，酸溶液包括盐酸溶液或硫酸溶液。
12.可选地，上述砂岩孔隙结构分析方法中，受不同程度酸溶液腐蚀的砂岩岩样包括受同一酸碱度的酸溶液腐蚀不同天数的砂岩岩样或受不同酸碱度的酸溶液腐蚀相同天数的砂岩岩样。
13.可选地，上述砂岩孔隙结构分析方法中，目标岩样的扫描图像通过以下步骤获得：
14.获取目标砂岩，并对目标砂岩进行干燥处理；
15.对干燥处理后的目标砂岩进行不同程度的酸腐蚀试验，获得目标岩样；
16.将目标岩样加工成薄片，获得岩样薄片；
17.对岩样薄片进行镀金处理，获得目标岩样薄片；
18.通过电子显微镜对目标岩样薄片进行扫描，获得目标岩样的扫描图像。
19.可选地，上述砂岩孔隙结构分析方法中，能谱数据包括目标岩样的组成成分及组成成分的重量百分比和原子百分比；
20.标记扫描图像中的孔隙，并对标记孔隙进行能谱分析，获得目标岩样的能谱数据的步骤，具体包括：
21.标记多个扫描图像中的孔隙，获得多个标记孔隙；
22.通过x射线能谱仪对各个标记孔隙进行能谱测试，获得多个标记孔隙的能谱测试结果；
23.对多个标记孔隙的能谱测试结果进行统计，并针对各组成成分获取平均值，以获得目标岩样的能谱数据。
24.可选地，上述砂岩孔隙结构分析方法中，孔隙参数包括平面孔隙率、孔隙平均面积、孔隙平均直径、孔隙平均圆形度和孔隙分形维数；
25.对扫描图像进行孔隙识别，获得目标岩样的孔隙参数的步骤，具体包括：
26.对扫描图像进行预处理，获得预处理后的扫描图像；
27.按预设阈值对预处理后的扫描图像进行二值化处理，获得二值图；
28.对二值图中的孔隙进行测量和计算，获得目标岩样的孔隙参数。
29.可选地，上述砂岩孔隙结构分析方法中，根据能谱数据和孔隙参数，对目标岩样进行定性分析和定量分析，获得砂岩孔隙结构分析结果的步骤，具体包括：
30.根据能谱数据，对目标岩样进行定性分析，获得砂岩微观结构变化规律的分析结果；
31.根据孔隙参数，对目标岩样进行定量分析，获得砂岩孔隙特征变化规律的分析结果；
32.根据孔隙参数，对目标岩样进行相关性分析，获得相关系数，从而获得砂岩孔隙参数相关性的分析结果；
33.对砂岩微观结构变化规律的分析结果、砂岩孔隙特征变化规律的分析结果和砂岩孔隙参数相关性的分析结果进行汇总分析，获得砂岩孔隙结构分析结果。
34.第二方面，本发明提供了一种砂岩孔隙结构分析装置，装置包括：
35.扫描图像获取模块，用于获取目标岩样的扫描图像；
36.能谱数据获取模块，用于标记扫描图像中的孔隙，并对标记孔隙进行能谱分析，获得目标岩样的能谱数据；
37.孔隙参数获取模块，用于对扫描图像进行孔隙识别，获得目标岩样的孔隙参数；
38.分析模块，用于根据能谱数据和孔隙参数，对目标岩样进行定性分析和定量分析，获得砂岩孔隙结构分析结果。
39.第三方面，本发明提供了一种砂岩孔隙结构分析设备，设备包括处理器和存储器，存储器中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现如上述的砂岩孔隙结构分析方法。
40.第四方面，本发明提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序可被一个或多个处理器执行，以实现如上述的砂岩孔隙结构分析方法。
41.本发明提供的上述一个或多个技术方案，可以具有如下优点或至少实现了如下技术效果：
42.本发明提出的一种砂岩孔隙结构分析方法、装置、设备及存储介质，通过对获取的目标岩样的扫描图像进行孔隙标记，并对标记的孔隙进行能谱分析，获得目标岩样的能谱
数据，还通过对扫描图像进行孔隙识别，获得目标岩样的孔隙参数，再分别对能谱数据和孔隙参数进行定性分析和定量分析，获得砂岩孔隙结构分析结果；既不会改变岩石的测量特性，能满足砂岩表面形貌观察的需求，又可以对岩石的微观成分进行定性分析和定量分析的综合分析，具有较强的分析能力，防止分析存在片面性，提高了酸腐蚀条件下的砂岩内部孔隙结构分析的准确率。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的这些附图获得其他的附图。
44.图1为本发明砂岩孔隙结构分析方法的流程示意图；
45.图2为本发明涉及的砂岩孔隙结构分析设备的硬件结构示意图；
46.图3为本发明砂岩孔隙结构分析方法第二实施例中步骤s10获取的目标岩样的扫描图像；
47.图4为本发明砂岩孔隙结构分析方法第二实施例中步骤s10获取的另一目标岩样的扫描图像；
48.图5为本发明砂岩孔隙结构分析方法第二实施例中步骤s21对图3的扫描图像进行孔隙标记，获得的标记孔隙示例图；
49.图6为本发明砂岩孔隙结构分析方法第二实施例中步骤s22对图4中标记孔隙进行能谱测试，获得的能谱图；
50.图7为本发明砂岩孔隙结构分析方法第二实施例中步骤s32获得的二值图示例；
51.图8为本发明砂岩孔隙结构分析方法第二实施例中步骤s42获得的孔隙参数中平面孔隙率随时间变化的折线图；
52.图9为本发明砂岩孔隙结构分析方法第二实施例中步骤s42获得的孔隙参数中孔隙平均直径随时间变化的折线图；
53.图10为本发明砂岩孔隙结构分析方法第二实施例中步骤s42获得的孔隙参数中孔隙数量随时间变化的折线图；
54.图11为本发明砂岩孔隙结构分析方法第二实施例中步骤s42获得的孔隙参数中孔隙圆形度随时间变化的折线图；
55.图12为本发明砂岩孔隙结构分析方法第二实施例中步骤s42获得的孔隙参数中分形维数随时间变化的折线图；
56.图13为本发明砂岩孔隙结构分析装置的功能模块示意图。
57.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
58.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在
没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
59.需要说明，在本发明中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。
60.另外，在本发明中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
61.对现有技术的分析发现，由于人类的生产生活需要，工业化生产中持续的电力生产、矿业冶炼、石化精炼，以及各种交通工具的使用排放，产生的酸性气体加剧了大气中酸性气体的容量，产生的氮氧化物(nox)、硫氧化物(sox)与大气中的二氧化碳(co2)、硫化氢(h2s)及有机挥发性酸等气体产生反应，被转化为硫酸(h2so4)、硝酸(hno3)、盐酸(hcl)等二次污染物，这些污染物易溶于水，形成了酸性水滴，通过风的长距离运输返回地面形成了酸雨、酸雾和酸雪等。在这种酸性环境条件下，岩石类材料工程(坝基、边坡等)在受到外力作用的同时被酸性介质渗透腐蚀，容易造成滑坡、危石、地面沉降、坍塌、岩溶塌陷等地质灾害，给人们日常生产和生活带来严重的影响。
62.目前，在岩石酸腐蚀方面的研究分为宏观方面的研究和微观方面的研究，宏观方面的研究集中于岩石力学性能分析，比如，岩石在酸腐蚀条件下的抗剪强度试验、三轴压缩试验。而微观方面的研究集中于岩石扫描图像分析，现有的岩石扫描图像分析方法一般是对单一实验仪器的扫描图像进行分析，比如，对岩石酸腐蚀条件下ct(computerized tomography，计算机层析识别)扫描图像或sem(scanning electron microscope，扫描电子显微镜，简称电子显微镜)扫描图像进行分析。这些岩石扫描图像分析方法在对砂岩进行孔隙结构分析时，由于砂岩的岩石特性和环境条件的影响，以及获取图像的差异性，导致对砂岩孔隙结构的分析存在精确度较差的问题。
63.鉴于现有技术中在对砂岩进行孔隙结构分析时，存在精确度较差的技术问题，本发明提供了一种砂岩孔隙结构分析方法，总体思路如下：
64.获取目标岩样的扫描图像；标记扫描图像中的孔隙，并对标记孔隙进行能谱分析，获得目标岩样的能谱数据；对扫描图像进行孔隙识别，获得目标岩样的孔隙参数；根据能谱数据和孔隙参数，对目标岩样进行定性分析和定量分析，获得砂岩孔隙结构分析结果。
65.通过上述技术方案，对获取的目标岩样的扫描图像进行孔隙标记，并对标记的孔隙进行能谱分析，获得目标岩样的能谱数据，还通过对扫描图像进行孔隙识别，获得目标岩样的孔隙参数，再分别对能谱数据和孔隙参数进行定性分析和定量分析，获得砂岩孔隙结构分析结果；既不会改变岩石的测量特性，能满足砂岩表面形貌观察的需求，又可以对岩石的微观成分进行定性分析和定量分析的综合分析，具有较强的分析能力，防止分析存在片
面性，提高了酸腐蚀条件下的砂岩内部孔隙结构分析的准确率。
66.实施例一
67.参照图1的流程示意图，提出本发明砂岩孔隙结构分析方法的第一实施例，该砂岩孔隙结构分析方法应用于砂岩孔隙结构分析设备。
68.砂岩孔隙结构分析设备是指能够实现网络连接的终端设备或网络设备，可以是手机、电脑、平板电脑、嵌入式工控机等终端设备，也可以是服务器、云平台等网络设备。
69.如图2所示，为砂岩孔隙结构分析设备的硬件结构示意图。设备可以包括：处理器1001，例如cpu(central processing unit，中央处理器)，通信总线1002，用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。
70.本领域技术人员可以理解，图2中示出的硬件结构并不构成对本发明砂岩孔隙结构分析设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
71.具体的，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信；
72.用户接口1003用于连接客户端，与客户端进行数据通信，用户接口1003可以包括输出单元，如显示屏、输入单元，如键盘，可选的，用户接口1003还可以包括其他输入/输出接口，比如标准的有线接口、无线接口；
73.网络接口1004用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信，网络接口1004可以包括输入/输出接口，比如标准的有线接口、无线接口，如wi
‑
fi接口；
74.存储器1005用于存储各种类型的数据，这些数据例如可以包括该设备中任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，存储器1005可以是高速ram存储器，也可以是稳定的存储器，例如磁盘存储器，可选的，存储器1005还可以是独立于处理器1001的存储装置；
75.具体的，继续参照图2，存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及计算机程序，其中，网络通信模块主要用于连接服务器，与服务器进行数据通信；
76.处理器1001用于调用存储器1005中存储的计算机程序，并执行以下操作：
77.获取目标岩样的扫描图像；
78.标记扫描图像中的孔隙，并对标记孔隙进行能谱分析，获得目标岩样的能谱数据；
79.对扫描图像进行孔隙识别，获得目标岩样的孔隙参数；
80.根据能谱数据和孔隙参数，对目标岩样进行定性分析和定量分析，获得砂岩孔隙结构分析结果。
81.基于上述的砂岩孔隙结构分析设备，下面结合图1所示的流程示意图，对本实施例的砂岩孔隙结构分析方法进行详细描述。方法可以包括以下步骤：
82.步骤s10：获取目标岩样的扫描图像。
83.具体的，目标岩样一般具有多个，可以是自然酸性环境下的砂岩，也可以是模拟酸性环境，进行酸腐蚀试验后的砂岩；目标岩样可以是砂岩表面的岩样，也可以是砂岩内部的岩样。扫描图像可以是通过电子显微镜扫描目标岩样后得到的sem图像，扫描图像对应也有多个。
84.步骤s20：标记扫描图像中的孔隙，并对标记孔隙进行能谱分析，获得目标岩样的能谱数据。
85.具体的，能谱数据包括目标岩样的组成成分及组成成分的重量百分比和原子百分比。在获取的目标岩样的每个扫描图像中，手动标记出该扫描图像中的孔隙，也可以是肉眼可见的孔洞，再通过eds(energy dispersive x
‑
ray spectroscopy，能量色散x射线谱仪，简称x射线能谱仪)对每个标记孔隙或孔洞进行能谱分析，获得该标记孔隙或标记孔洞的各组成成分及各组成成分的重量百分比和原子百分比，然后针对所有标记孔隙或标记孔洞，计算各组成成分的平均值及各组成成分的重量百分比平均值和原子百分比平均值，得到目标岩样的组成成分及组成成分的重量百分比和原子百分比，即目标岩样的能谱数据。
86.步骤s30：对扫描图像进行孔隙识别，获得目标岩样的孔隙参数。
87.具体的，孔隙参数包括平面孔隙率、孔隙平均面积、孔隙平均直径、孔隙平均圆形度和孔隙分形维数。对获取的目标岩样的每个扫描图像进行孔隙识别，先进行图像处理，包括预处理和二值化等，再对处理后的扫描图像的孔隙进行测量，对测量的参数进行计算后，得到目标岩样的平面孔隙率、孔隙平均面积、孔隙平均直径、孔隙平均圆形度和孔隙分形维数，即目标岩样的孔隙参数。
88.步骤s40：根据能谱数据和孔隙参数，对目标岩样进行定性分析和定量分析，获得砂岩孔隙结构分析结果。
89.具体的，对步骤s20得到的目标岩样的能谱数据进行定性分析，比如，根据各组成成分的变化及各组成成分占比的变化，分析砂岩在不同程度酸性环境下微观结构的变化规律，对步骤s30得到的目标岩样的孔隙参数进行定量分析，比如，根据孔隙参数的变化，分析砂岩在不同程度酸性环境下孔隙特征的变化规律，还可以对目标岩样的孔隙参数进行相关性分析，比如，根据任意两个孔隙参数的相关性的变化，分析砂岩在不同程度酸性环境下孔隙参数的相关性；再综合上述分析的结果，获得砂岩孔隙结构分析结果。
90.本实施例提供的砂岩孔隙结构分析方法，通过对获取的目标岩样的扫描图像进行孔隙标记，并对标记的孔隙进行能谱分析，获得目标岩样的能谱数据，还通过对扫描图像进行孔隙识别，获得目标岩样的孔隙参数，再分别对能谱数据和孔隙参数进行定性分析和定量分析，获得砂岩孔隙结构分析结果；既不会改变岩石的测量特性，能满足砂岩表面形貌观察的需求，又可以对岩石的微观成分进行定性分析和定量分析的综合分析，具有较强的分析能力，防止分析存在片面性，提高了酸腐蚀条件下的砂岩内部孔隙结构分析的准确率。
91.实施例二
92.基于同一发明构思，参照图1，提出本发明砂岩孔隙结构分析方法的第二实施例，该砂岩孔隙结构分析方法应用于砂岩孔隙结构分析设备。
93.下面结合图1所示的流程示意图，对本实施例的砂岩孔隙结构分析方法进行详细描述。该方法可以包括以下步骤：
94.步骤s10：获取目标岩样的扫描图像。
95.具体的，目标岩样包括原岩岩样和受不同程度酸溶液腐蚀的砂岩岩样，其中，酸溶液包括盐酸溶液或硫酸溶液；受不同程度酸溶液腐蚀的砂岩岩样包括受同一酸碱度的酸溶液腐蚀不同天数的砂岩岩样或受不同酸碱度的酸溶液腐蚀相同天数的砂岩岩样。
96.在一种实施方式中，同一酸碱度的酸溶液包括ph＝3的酸溶液，受同一酸碱度的酸溶液腐蚀不同天数的砂岩岩样包括受ph＝3的酸溶液腐蚀30天、90天和180天的砂岩岩样。
97.在另一种实施方式中，不同酸碱度的酸溶液包括ph＝7的蒸馏水、ph＝5的酸溶液、
ph＝3的酸溶液和ph＝1的酸溶液，受不同酸碱度的酸溶液腐蚀相同天数的砂岩岩样包括受ph＝7的蒸馏水、ph＝5的酸溶液、ph＝3的酸溶液和ph＝1的酸溶液腐蚀180天的砂岩岩样。
98.具体的，步骤s10中，目标岩样的扫描图像可以通过以下步骤获得：
99.步骤s11：获取目标砂岩，并对目标砂岩进行干燥处理。
100.本实施例中，目标砂岩具有多个，为同一类型砂岩。砂岩的类型包括有石英砂岩、石英杂砂岩、长石砂岩、长石杂砂岩、岩屑砂岩和岩屑杂砂岩。采用多个同一类型的砂岩作为目标砂岩，对获取的这些砂岩进行干燥处理，可以防止水分干扰扫描图像的获取，导致后续对扫描图像分析存在误差。
101.步骤s12：对干燥处理后的目标砂岩进行不同程度的酸腐蚀试验，获得目标岩样。
102.具体的，步骤s12，可以包括：
103.步骤s12.1：获取暴露在自然环境下30、90和/或180天的目标砂岩内部未腐蚀区的岩样，获得原岩岩样；
104.步骤s12.2：获取ph＝7的蒸馏水侵蚀30、90和/或180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样，获得第一砂岩岩样；
105.步骤s12.3：获取ph＝5的酸溶液侵蚀30、90和/或180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样，获得第二砂岩岩样；
106.步骤s12.4：获取ph＝3的酸溶液侵蚀30、90和/或180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样，获得第三砂岩岩样；
107.步骤s12.5：获取ph＝1的酸溶液侵蚀30、90和/或180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样，获得第四砂岩岩样。
108.本实施例中，对干燥处理后的目标砂岩分别进行不同程度的酸腐蚀试验。具体采用不同ph值的盐酸和硫酸对目标砂岩腐蚀180天，即步骤s12.1获得的原岩岩样为暴露在自然环境下180天的目标砂岩内部未腐蚀区的岩样，步骤s12.2获得的第一砂岩岩样为ph＝7的蒸馏水侵蚀180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样，步骤s12.3获得的第二砂岩岩样为ph＝5的盐酸和硫酸分别侵蚀180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样，步骤s12.4获得的第三砂岩岩样为ph＝3的盐酸和硫酸分别侵蚀180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样，步骤s12.5获得的第四砂岩岩样为ph＝1的盐酸和硫酸分别侵蚀180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样。
109.步骤s13：将目标岩样加工成薄片，获得岩样薄片。
110.具体的，步骤s13，可以包括：
111.步骤s13.1：将目标岩样加工成指定长宽高的薄片；
112.步骤s13.2：利用吹气装置清除薄片表面的碎屑，获得岩样薄片。
113.本实施例中，将步骤s12获得的目标岩样，即原岩岩样、第一砂岩岩样、第二砂岩岩样、第三砂岩岩样和第四砂岩岩样统一加工成长
×
宽
×
高分别为10mm
×
10mm
×
5mm的薄片，再利用吹气装置对这些薄片表面的碎屑进行清除，获得原岩岩样薄片、第一岩样薄片、第二岩样薄片、第三岩样薄片和第四岩样薄片，
114.步骤s14：对岩样薄片进行镀金处理，获得目标岩样薄片。
115.具体的，步骤s14，可以包括：
116.步骤s14.1：通过离子溅射仪对岩样薄片进行镀金处理，以消除电荷聚集，获得目标岩样薄片。
117.本实施例中，利用离子溅射仪对步骤s13获得的岩样薄片进行镀金处理，获得原岩目标岩样薄片、第一目标岩样薄片、第二目标岩样薄片、第三目标岩样薄片和第四目标岩样薄片。薄片加工处理和镀金处理均不会改变砂岩的测量特性，若改变了砂岩的测量特性，后续进行微观结构分析可能会出现分析误差。
118.步骤s15：通过电子显微镜对目标岩样薄片进行扫描，获得目标岩样的扫描图像。
119.具体的，步骤s15，可以包括：
120.步骤s15.1：将目标岩样薄片固定在电子显微镜的载物台上；
121.步骤s15.2：抽出目标岩样薄片与载物台之间的空气；
122.步骤s15.3：调节目标岩样薄片与电子显微镜之间的距离至指定距离，并调节电子显微镜的放大倍数至指定倍数；
123.步骤s15.4：通过电子显微镜对目标岩样薄片进行扫描，获得目标岩样的扫描图像。
124.本实施例中，电子显微镜包括设置有x射线能谱仪作为附件的电子显微镜，即sem
‑
eds。sem
‑
eds的试验条件为，工作电压：20.0kv；放大倍数：1.0
‑
5.0kx；束斑直径：3.0nm；探测器：in
‑
beam se；压力：100.0pa；长度标尺：10.0100.0μm。
125.本实施例中，可以先利用sem
‑
eds分别对步骤s14获得的原岩目标岩样薄片、第一目标岩样薄片、第二目标岩样薄片、第三目标岩样薄片和第四目标岩样薄片进行微观形貌观察，目标岩样薄片的砂岩特性未被改变，可以满足砂岩表面形貌观察的需求。再利用sem
‑
eds分别对目标岩样薄片进行扫描，获得原岩扫描图像、第一岩样扫描图像、第二岩样扫描图像、第三岩样扫描图像和第四岩样扫描图像。在实际实施过程中，上述岩样扫描图像可以有多张。
126.本实施例中，步骤s10获得的目标岩样的扫描图像如图3所示，图中，图3(a)为原岩扫描图像，即暴露在自然环境下180天的目标砂岩内部未腐蚀区的岩样的扫描图像；图3(b)为第一岩样扫描图像，即ph＝7的蒸馏水侵蚀180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样的扫描图像；图3(c)为第二岩样扫描图像，图3(c1)为ph＝5的盐酸侵蚀180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样的扫描图像，图3(c2)为ph＝5的硫酸侵蚀180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样的扫描图像；图3(d)为第三岩样扫描图像，图3(d1)为ph＝3的盐酸侵蚀180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样的扫描图像，图3(d2)为ph＝3的硫酸侵蚀180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样的扫描图像；图3(e)为第四岩样扫描图像，图3(e1)为ph＝1的盐酸侵蚀180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样的扫描图像，图3(e2)为ph＝1的硫酸侵蚀180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样的扫描图像。
127.上述为针对原岩岩样和受不同酸碱度的酸溶液腐蚀相同天数的砂岩岩样获得的扫描图像，还可以针对原岩岩样和受同一酸碱度的酸溶液腐蚀不同天数的砂岩岩样获得扫描图像，如图4所示的另一目标岩样的扫描图像，为原岩岩样以及受ph＝3的酸溶液腐蚀30天、90天和180天的砂岩岩样的扫描图像；图4(a)为原岩岩样的扫描图像，即未经ph＝3的盐酸腐蚀的目标砂岩内部未腐蚀区的岩样的扫描图像；图4(b)为ph＝3的盐酸侵蚀30天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样的扫描图像；图4(c)为ph＝3的盐酸侵蚀90天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样的扫描图像；图4(d)为ph＝3的盐酸侵蚀180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样的扫描图像；图4(e)为未经ph＝3的硫酸腐蚀的目标砂岩内部未腐蚀区的岩样的扫描图像；图
4(f)为ph＝3的硫酸侵蚀30天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样的扫描图像；图4(g)为ph＝3的硫酸侵蚀90天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样的扫描图像；图4(h)为ph＝3的硫酸侵蚀180天的目标砂岩表面腐蚀区的岩样的扫描图像。
128.需要说明，上述步骤s11～s15可以为独立执行的步骤分支，实现砂岩扫描图像的获取。
129.步骤s20：标记扫描图像中的孔隙，并对标记孔隙进行能谱分析，获得目标岩样的能谱数据。
130.具体的，能谱数据包括目标岩样的组成成分及组成成分的重量百分比和原子百分比；所述步骤s20，可以包括：
131.步骤s21：标记多个扫描图像中的孔隙，获得多个标记孔隙。
132.本实施例中，对每个扫描图像中肉眼可见的多个孔隙或孔洞进行手动标记，获得多个标记孔隙。本实施例对图3的扫描图像进行一处孔隙标记，孔隙标记示例如图5所示，图5中，未对图3(a)的原岩扫描图像标记孔隙，其他均标记了一处孔隙作为示例。
133.步骤s22：通过x射线能谱仪对各个标记孔隙进行能谱测试，获得多个标记孔隙的能谱测试结果。
134.本实施例中，对每个标记孔隙进行eds能谱测试，获得该标记孔隙处岩样的组成成分及其重量百分比和原子百分比，即能谱测试结果。本实施例对图5的标记孔隙进行能谱测试，获得的能谱图如图6所示，图6中，图6(b)为第一岩样扫描图像中标记孔隙的能谱图；图6(c1)和(c2)为第二岩样扫描图像中标记孔隙的能谱图；图6(d1)和(d2)为第三岩样扫描图像中标记孔隙的能谱图；图6(e1)和(e2)为第四岩样扫描图像中标记孔隙的能谱图。
135.步骤s23：对多个标记孔隙的能谱测试结果进行统计，并针对各组成成分获取平均值，以获得目标岩样的能谱数据。
136.本实施例中，对每张扫描图像中的多个标记孔隙均进行多次eds能谱测试，将每次eds能谱测试获得的能谱测试结果进行统计并求其平均值，得到该扫描图像对应的岩样的组成成分及其重量百分比和原子百分比，对所有扫描图像均进行上述操作，则得到不同ph值、不同酸溶液侵蚀下砂岩主要元素及其重量百分比和原子百分比。
137.本实施例对图5的能谱图进行统计，获得如表1所示的盐酸腐蚀180天的目标岩样的能谱数据和表2所示的硫酸腐蚀180天的目标岩样的能谱数据：
138.表1
139.[0140][0141]
表2
[0142][0143]
上述表1和表2针对受不同酸碱度的酸溶液腐蚀相同天数的砂岩岩样的扫描图像，即图3进行能谱测试获得的能谱数据，还可以针对受同一酸碱度的酸溶液腐蚀不同天数的砂
[0144]
岩岩样的扫描图像，即图4进行能谱测试，获得的能谱数据如表3和表4所示：5表3
[0145]
[0146][0147]
表4
[0148][0149]
上述表3为受ph＝3的盐酸腐蚀30、90、180天的目标岩样的能谱数据，表4为受ph＝3的硫酸腐30、90、180天的目标岩样的能谱数据。
[0150]
步骤s30：对扫描图像进行孔隙识别，获得目标岩样的孔隙参数。
[0151]
本实施例中，可以通过图形分析软件ipp(image
‑
pro plus)进行孔隙识别。具体基于不改变岩石的测量特性且通过操作突出显示测量对象的原理，对扫描图像进行裁剪，获得裁剪区域图像，将该裁剪区域图像输入图形分析软件ipp，采用手动调节阈值方式进行孔隙识别，获得的输出为目标岩样的孔隙参数。
[0152]
本实施例中，将步骤s10获得的扫描图像导入图形分析软件ipp进行图像aoi(area of interesting)选取和标尺设置，裁剪出图像中最能代表砂岩形态的矩形兴趣(rectangular aoi)部分作为区域图像，再根据该区域图像右下角的比例，校准ipp软件的空间尺度，之后对该区域图像进行图像处理。
[0153]
具体的，孔隙参数包括平面孔隙率、孔隙平均面积、孔隙平均直径、孔隙平均圆形
度和孔隙分形维数；步骤s30，可以包括：
[0154]
步骤s31：对扫描图像进行预处理，获得预处理后的扫描图像。
[0155]
具体的，预处理包括对比度增强处理和过滤降噪处理；步骤s31，可以包括：
[0156]
步骤s31.1：通过图形分析软件调节扫描图像的亮度和对比度，以进行对比度增强处理，获得增强后的扫描图像；
[0157]
步骤s31.2：对增强后的扫描图像进行中值滤波，以进行过滤降噪处理，获得预处理后的扫描图像。
[0158]
本实施例中，对获取的区域图像进行亮度和对比度的调节，以及3
×
3领域平均三次的中值滤波处理，获得预处理后的扫描图像。
[0159]
步骤s32：按预设阈值对预处理后的扫描图像进行二值化处理，获得二值图。
[0160]
具体的，在步骤s32之前，方法还包括：
[0161]
步骤a：提取预处理后的扫描图像的像素信息，进行多次灰度直方图分析和二值化处理测试，获得多个测试阈值和对应的多个二值化测试图像；
[0162]
步骤b：根据多个二值化测试图像，获取白色表示矿物的准确率和黑色表示孔隙的准确率最高的二值化测试图像及其对应的测试阈值，获得预设阈值。
[0163]
本实施例中，利用imagej软件提取步骤s31获得的预处理后的扫描图像的像素信息，采用经过灰度直方图分析及多次尝试后设置的预设阈值对该扫描图像进行分割，高于该预设阈值的像素值代表岩样的矿物，在二值图上呈现为白色，低于该预设阈值的像素值代表岩样的孔隙，在二值图上呈现为黑色。
[0164]
例如，对原始岩样和ph＝1的硫酸溶液腐蚀30、90和180天的岩样构成的目标岩样的扫描图像进行预处理和二值化处理，得到如图7所示的二值图示例，图7中，图7(a)为未经ph＝1的硫酸腐蚀的目标砂岩的二值图；图7(b)为经ph＝1的硫酸腐蚀30天的目标砂岩的二值图；图7(c)为经ph＝1的硫酸腐蚀90天的目标砂岩的二值图；图7(d)为经ph＝1的硫酸腐蚀180天的目标砂岩的二值图。
[0165]
步骤s33：对二值图中的孔隙进行测量和计算，获得目标岩样的孔隙参数。
[0166]
具体的，步骤s33，可以包括：
[0167]
步骤s33.1：对二值图中的孔隙进行测量，获得各个孔隙的面积、直径和周长，以及孔隙数量和二值图的图像面积；
[0168]
本实施例中，通过ipp软件选取需要测量的参数，即孔隙的面积、直径、周长，以及孔隙数量和二值图的图像面积。但这只是一些基础数据，无法更直观地用于分析孔隙特征，所以还需要根据测量得到的参数继续进行计算，获取孔隙参数。
[0169]
步骤s33.2：根据各个孔隙的面积之和与图像面积的比，获得目标岩样的平面孔隙率；
[0170]
本实施例中，可以对同一岩样获得的多张扫描图像均进行二值化处理，获得多个二值图，再计算每个二值图中的平面空隙率，求取多个二值图的平均值，作为最终的目标岩样的平面孔隙率。其中，获取平面空隙率φ
s
的计算式为：
[0171]
[0172]
其中，a
p
表示二值图中各个孔隙的面积之和，单位μm2，a
t
表示二值图的图像面积，单位μm2。
[0173]
步骤s33.3：根据各个孔隙的面积和孔隙数量，获得目标岩样的孔隙平均面积；
[0174]
步骤s33.4：根据各个孔隙的直径和孔隙数量，获得目标岩样的孔隙平均直径；
[0175]
本实施例中，为了获取目标岩样更为精确的孔隙参数，对同一岩样获得的多个二值图均求取孔隙平均面积和孔隙平均直径后，再计算这多个孔隙平均面积和孔隙平均直径的平均值，作为最终的目标岩样的孔隙平均面积和孔隙平均直径。
[0176]
步骤s33.5：根据各个孔隙的面积、各个孔隙的周长和孔隙数量，获得各个孔隙的圆形度，以获得目标岩样的孔隙平均圆形度；
[0177]
本实施例中，可以对同一岩样获得的多个二值图均求取孔隙平均圆形度，获得多个孔隙平均圆形度，再计算这多个孔隙平均圆形度的平均值，作为最终的目标岩样的平均圆形度。其中，获取孔隙的圆形度r的计算式为：
[0178][0179]
其中，p表示各个孔隙的周长，单位为μm，a表示各个孔隙的面积，单位为μm2。
[0180]
步骤s33.6：根据各个孔隙的面积、各个孔隙的周长和孔隙数量，获得目标岩样的孔隙分形维数。
[0181]
本实施例中，可以对同一岩样获得的多个二值图均求取孔隙分形维数，获得多个孔隙分形维数，再计算这多个孔隙分形维数的平均值，作为最终的目标岩样的孔隙分形维数。
[0182]
其中，获取孔隙分形维数f的计算式为：
[0183][0184]
其中，c表示常数，1≤f≤2。
[0185]
本实施例中，按上述步骤，获得图3和图4中孔隙的孔隙参数，以备后续分析使用。
[0186]
需要说明，上述步骤s31～s33，可以按顺序执行，实现在获取扫描图像后继续进行图像处理的目的，也可以为独立执行的步骤分支，实现对输入图像的图像处理。
[0187]
步骤s40：根据能谱数据和孔隙参数，对目标岩样进行定性分析和定量分析，获得砂岩孔隙结构分析结果。
[0188]
具体的，步骤s40，可以包括：
[0189]
步骤s41：根据能谱数据，对目标岩样进行定性分析，获得砂岩微观结构变化规律的分析结果；
[0190]
本实施例中，对表1和表2统计出的能谱数据进行定性分析，获得砂岩微观结构变化规律的分析结果。比如，岩样在酸性溶液中浸泡180天后，岩样中na、k、mg、ca、al、fe等元素的重量和原子百分比明显减小；随着浸泡溶液ph值的减小，即酸性的增强，岩样中上述元素的重量百分比和原子百分比也逐渐减小；相同浸泡时段和浸泡溶液时，盐酸溶液作用下岩样中上述元素的重量百分比和原子百分比较硫酸溶液中减小地更快，如ph＝1盐酸和硫酸溶液浸泡180天后的岩样中ca、na元素的重量百分比分别减少了81.82％、69.86％和
80.43％、65.79％。
[0191]
上述为针对受不同酸碱度的酸溶液腐蚀相同天数的砂岩岩样的扫描图像进行的定性分析，还可以针对受同一酸碱度的酸溶液腐蚀不同天数的砂岩岩样的扫描图像进行定性分析，对表3和表4统计出的能谱数据进行定性分析，获得砂岩微观结构变化规律的分析结果。比如，岩样经ph＝3的酸性溶液腐蚀后，岩样中na、k、mg、ca、al、fe等元素的重量和原子百分比减小；随着浸泡时间的延长，岩样中上述各元素的重量百分比和原子百分比也逐渐减小；在相同ph值浸泡溶液和浸泡时段内，盐酸溶液作用下岩样中上述元素的重量百分比和原子百分比较硫酸溶液中减小地更快，如ph＝3盐酸和硫酸溶液浸泡90天后的岩样中ca、na元素的重量百分比分别减少了82.61％、69.86％和80.43％、65.24％。
[0192]
从而可以继续得到分析结果，砂岩在受酸腐蚀过程中，溶液渗透进入砂岩孔隙、裂隙，随着浸泡溶液的渗入，孔隙被溶液填充并逐步贯通，酸性溶液的腐蚀作用使得孔隙逐渐趋向均匀分布，矿物颗粒的结构逐渐趋于疏松，颗粒之间由致密的面与面、边与面连接逐渐趋于疏松的边与边、边与角连接，岩样孔隙率因此增大，矿物颗粒的粘聚力减小，导致岩样的物理力学特性劣化。
[0193]
步骤s42：根据孔隙参数，对目标岩样进行定量分析，获得砂岩孔隙特征变化规律的分析结果；
[0194]
本实施例中，对步骤s30获得的孔隙参数中平面孔隙率进行汇总，获得如图8所示的平面空隙率随时间变化的折线图，图8(a)为不同ph值盐酸作用不同时段后目标岩样的平面孔隙率随时间变化的折线图，图8(b)为不同ph值硫酸作用不同时段后目标岩样的平面孔隙率随时间变化的折线图。经分析可知：岩样的平面孔隙率随酸－岩反应时间的延长和溶液酸性的增强而增大；和酸性溶液相比，ph＝7的蒸馏水作用下岩样的孔隙率随浸泡时间亦逐渐增大，但增幅及增速明显较小；对比图8(a)和图8(b)可知，相同ph值和浸泡时段条件下，盐酸溶液作用后岩样孔隙率较硫酸溶液作用后大，如ph＝1盐酸及硫酸溶液作用180天后岩样的平均孔隙率分别为7.83％和6.64％。
[0195]
对步骤s30获得的孔隙参数中孔隙平均直径进行汇总，获得如图9所示的孔隙平均直径随时间变化的折线图，图9(a)为不同ph值盐酸作用不同时段后目标岩样的孔隙平均直径随时间变化的折线图，图9(b)为不同ph值硫酸作用不同时段后目标岩样的孔隙平均直径随时间变化的折线图。经分析可知：酸性溶液浸泡下，岩样的孔隙平均直径随浸泡时间的延长逐渐增大，在相同浸泡溶液和相同浸泡时段的条件下，溶液ph值越小，岩样孔隙平均直径越大；对比图9(a)和图9(b)可知，相同ph值和浸泡时段条件下，盐酸溶液作用后岩样孔隙平均直径较硫酸溶液作用后大，如ph＝1盐酸及硫酸溶液作用180天后岩样的孔隙平均直径分别为1.225μm和1.199μm。还可以继续分析目标岩样的平面空隙率随孔隙平均直径的分布规律。
[0196]
对步骤s30获得的孔隙参数中孔隙数量进行汇总，获得如图10所示的孔隙数量随时间变化的折线图，图10(a)为不同ph值盐酸作用不同时段后目标岩样的孔隙数量随时间变化的折线图，图10(b)为不同ph值硫酸作用不同时段后目标岩样的孔隙数量随时间变化的折线图。经分析可知：酸性溶液浸泡下，岩样的孔隙数量随浸泡时间的延长逐渐增大，相同浸泡溶液及浸泡时段条件下，溶液ph值越小，岩样孔隙数量越多；对比图10(a)和图10(b)可知，相同ph值和浸泡时段条件下，盐酸溶液作用后岩样孔隙数量较硫酸溶液作用后大，如
ph＝1盐酸及硫酸溶液作用180天后岩样的孔隙数量分别为225和199。还可以继续分析目标岩样的孔隙数量与孔隙平均直径的分布关系。
[0197]
对步骤s30获得的孔隙参数中孔隙圆形度进行汇总，获得如图11所示的孔隙圆形度随时间变化的折线图，图11(a)为不同ph值盐酸作用不同时段后目标岩样的孔隙平均圆形度随时间变化的折线图，图11(b)为不同ph值硫酸作用不同时段后目标岩样的孔隙平均圆形度随时间变化的折线图。经分析可知：酸性溶液浸泡下，岩样的孔隙圆形度随浸泡时间的延长逐渐增大，在相同浸泡溶液及相同时段条件下，溶液ph值越小，岩样孔隙圆形度越大，表明酸性溶液作用使得砂岩的颗粒骨架疏松度增加，孔隙连通性不断增大，孔隙形状越发不规则，导致岩样力学性质的劣化；对比图11(a)和图11(b)可知，相同ph值和浸泡时段条件下，盐酸溶液作用后岩样孔隙圆形度较硫酸溶液作用后差异性不显著。
[0198]
对步骤s30获得的孔隙参数中孔隙分形维数进行汇总，获得如图12所示的分形维数随时间变化的折线图，图12(a)为不同ph值盐酸作用不同时段后目标岩样的孔隙分形维数随时间变化的折线图，图12(b)为不同ph值硫酸作用不同时段后目标岩样的孔隙分形维数随时间变化的折线图。经分析可知：受酸浸蚀岩样孔隙结构的分形特征较为明显，岩样孔隙结构分形维数随着酸－岩反应时间的延长和酸性的增强而增大，其值在1.236～1.339之间，在相同ph值及浸泡时段条件下，盐酸及硫酸溶液作用后砂岩的分形维数大小差别不明显。酸－岩反应使得岩样胶结物和矿物不断溶解，导致岩样孔隙率增加，孔隙均匀程度变差，微观结构变得复杂，岩样分形维数变大。
[0199]
步骤s43：根据孔隙参数，对目标岩样进行相关性分析，获得相关系数，从而获得砂岩孔隙参数相关性的分析结果；
[0200]
本实施例中，通过spss软件(statistical product and service solutions，统计分析软件)对目标岩样的孔隙参数进行相关性分析，获得相关系数(pearson系数)，分析该pearson系数的变化规律，即可获得砂岩孔隙参数相关性的分析结果。
[0201]
例如，对ph＝1硫酸溶液浸泡180天的岩样获得的孔隙参数，即孔隙平均面积、孔隙平均直径、孔隙平均圆形度和孔隙分形维数进行相关性分析，获得的pearson系数如下表5所示：
[0202]
表5
[0203]
参数平均面积平均直径平均圆形度分形维数b1b2b3eucs平均面积10.9280.9260.9330.7230.970
*
0.970
*
‑
0.995
**
‑
0.979
*
平均直径－10.9120.9150.7140.960
*
0.970
*
‑
0.961
‑
0.972
*
平均圆形度－－10.976
*
0.7260.960
*
0.926
‑
0.953
*
‑
0.956
*
分形维数－－－10.7620.8770.899
‑
0.912
‑
0.925b1－－－－10.7790.708
‑
0.752
‑
0.743b2－－－－－10.912
‑
0.905
‑
0.901b3－－－－－－1
‑
0.953
*
‑
0.916e－－－－－－－1
‑
0.984
**
ucs－－－－－－－－1
[0204]
上表5中，系数后**表示在0.01水平(双侧)上显著相关；系数后*表示在0.05水平(双侧)上显著相关；e表示弹性模量均值，单位为gpa；ucs表示单轴抗压强度均值mpa；b1、b2、b3分别表示小孔区a1(d≤2μm)、中孔区a2(2μm≤d≤5μm)和大孔区a3(d>5μm)的孔隙面
积占比，d表示孔隙直径。
[0205]
由表5可知，受酸腐蚀岩样的孔隙面积、直径、圆形度、分形维数、各孔区孔隙面积占比与其弹性模量及单轴抗压强度呈显著的相关性。相比小孔区孔隙率而言，中孔区及大孔区孔隙率与岩样的孔隙面积、直径、圆形度及其弹性模量和单轴抗压强度相关性更加显著。中孔区及大孔区孔隙率越大，岩样孔隙面积、圆形度、平均直径、分形维数越大，其弹性模量及单轴抗压强度越小，说明岩样的物理力学性质受其较大孔隙影响更大。
[0206]
步骤s44：对砂岩微观结构变化规律的分析结果、砂岩孔隙特征变化规律的分析结果和砂岩孔隙参数相关性的分析结果进行汇总分析，获得砂岩孔隙结构分析结果。
[0207]
由于砂岩种类多种，环境因素千变万化，只用定量分析的话，在形式化的过程中容易丧失事物的动态性。质与量是辩证的统一关系，一定的质表现为一定的量，一定的量又反映一定的质，因此，最可靠的是把定性分析与定量分析结合起来，防止认识事物的片面性。本实施例中分别进行定量分析和定性分析，还增加了孔隙参数相关性分析，最后综合上述分析结果，得到最终的砂岩孔隙结构分析结果，分析更全面，有助于研究人员针对砂岩特性和多种环境因素进行综合分析。
[0208]
本实施例中，对不同ph值盐酸及硫酸浸泡腐蚀不同阶段的岩样的结构特性进行描述，分析了受酸腐蚀砂岩微观结构特征和变化规律，基于sem图像对酸性环境下砂岩微观孔隙结构进行定量描述，得到了平面孔隙率、平均直径、孔径分布、孔隙数量、圆形度、分形维数等参数，分析了各参数之间的相关性，最后进行综合分析，可以得到如下结论，即砂岩孔隙结构分析结果：
[0209]
随着浸泡溶液ph值的减小，岩样内部的溶蚀孔洞孔隙、微裂隙逐渐增多，其微观结构破坏现象越明显，说明不同ph值酸性溶液对岩样均产生不同程度的腐蚀；eds结果分析表明溶蚀孔隙中填充大量铝、铁等金属氧化物。随着腐蚀时间的延长和酸性的增强，受酸腐蚀砂岩矿物颗粒间的连接方式由致密状态逐渐演变为疏松的多孔状态，孔隙、微裂隙逐渐扩大，矿物颗粒磨圆度逐步增大，矿物颗粒间呈面与面、面与边、边与角等方式搭接，岩样的孔隙分布趋于均匀，且孔隙连通度逐渐增大。盐酸溶液作用下岩样的微观结构表面溶蚀现象较硫酸溶液明显，硫酸溶液作用下岩样晶体颗粒表面絮状物较盐酸溶液作用下多，盐酸溶液作用下岩样的矿物颗粒磨圆度更强，孔隙、裂隙的扩张更明显，黏土矿物更易剥落。随着溶液ph值的减小及浸泡时间的延长，岩样na、k、mg、ca、al、fe等元素的重量百分比和原子百分比减小。以及，随着酸性溶液ph值的减小及浸泡时间的延长，岩样的计算孔隙率、平均直径、数量、平均圆形度及分形维数均逐渐增大。受酸腐蚀砂岩的计算孔隙率、平均直径、数量、平均圆形度及分形维数呈显著的正相关性，岩样的单轴抗压强度及弹性模量与孔隙参数呈显著的负相关性。
[0210]
本实施例提供的砂岩孔隙结构分析方法，通过电子显微镜和x射线能谱仪的组合使用，既能观察样品的表观形貌又能对微区成分进行定性、半定量及定量分析，具有较强的分析能力；本实施例对砂岩内部孔隙结构的发展变化进行分析，不仅仅限于岩石表层或岩石力学性能的研究，对于砂岩的孔隙较密较多的特性，更能反映砂岩在酸性环境下的内部结构变化；并且，采用了多种实验仪器配合使用，以及分别进行定性分析和定量分析，对酸腐蚀条件下砂岩内部孔隙结构变化进行了综合分析，分析结果更准确。
[0211]
实施例三
[0212]
基于同一发明构思，参照图13，提出本发明砂岩孔隙结构分析装置的第一实施例，该砂岩孔隙结构分析装置可以为虚拟装置，应用于砂岩孔隙结构分析设备。
[0213]
下面结合图13所示的功能模块示意图，对本实施例提供的砂岩孔隙结构分析装置进行详细描述，装置可以包括：
[0214]
扫描图像获取模块，用于获取目标岩样的扫描图像；
[0215]
能谱数据获取模块，用于标记扫描图像中的孔隙，并对标记孔隙进行能谱分析，获得目标岩样的能谱数据；
[0216]
孔隙参数获取模块，用于对扫描图像进行孔隙识别，获得目标岩样的孔隙参数；
[0217]
分析模块，用于根据能谱数据和孔隙参数，对目标岩样进行定性分析和定量分析，获得砂岩孔隙结构分析结果。
[0218]
进一步地，目标岩样包括原岩岩样和受不同程度酸溶液腐蚀的砂岩岩样，其中，酸溶液包括盐酸溶液或硫酸溶液。
[0219]
更进一步地，受不同程度酸溶液腐蚀的砂岩岩样包括受同一酸碱度的酸溶液腐蚀不同天数的砂岩岩样或受不同酸碱度的酸溶液腐蚀相同天数的砂岩岩样。
[0220]
进一步地，目标岩样的扫描图像通过以下步骤获得：
[0221]
获取目标砂岩，并对目标砂岩进行干燥处理；
[0222]
对干燥处理后的目标砂岩进行不同程度的酸腐蚀试验，获得目标岩样；
[0223]
将目标岩样加工成薄片，获得岩样薄片；
[0224]
对岩样薄片进行镀金处理，获得目标岩样薄片；
[0225]
通过电子显微镜对目标岩样薄片进行扫描，获得目标岩样的扫描图像。
[0226]
进一步地，能谱数据包括目标岩样的组成成分及组成成分的重量百分比和原子百分比；能谱数据获取模块，可以包括：
[0227]
孔隙标记单元，用于标记多个扫描图像中的孔隙，获得多个标记孔隙；
[0228]
能谱测试单元，用于通过x射线能谱仪对各个标记孔隙进行能谱测试，获得多个标记孔隙的能谱测试结果；
[0229]
均值统计单元，用于对多个标记孔隙的能谱测试结果进行统计，并针对各组成成分获取平均值，以获得目标岩样的能谱数据。
[0230]
进一步地，孔隙参数包括平面孔隙率、孔隙平均面积、孔隙平均直径、孔隙平均圆形度和孔隙分形维数；孔隙参数获取模块，可以包括：
[0231]
预处理单元，用于对扫描图像进行预处理，获得预处理后的扫描图像；
[0232]
二值化处理单元，用于按预设阈值对预处理后的扫描图像进行二值化处理，获得二值图；
[0233]
孔隙测量单元，用于对二值图中的孔隙进行测量和计算，获得目标岩样的孔隙参数。
[0234]
进一步地，分析模块，可以包括：
[0235]
定性分析单元，用于根据能谱数据，对目标岩样进行定性分析，获得砂岩微观结构变化规律的分析结果；
[0236]
定量分析单元，用于根据孔隙参数，对目标岩样进行定量分析，获得砂岩孔隙特征变化规律的分析结果；
[0237]
相关性分析单元，用于根据孔隙参数，对目标岩样进行相关性分析，获得相关系数，从而获得砂岩孔隙参数相关性的分析结果；
[0238]
分析汇总单元，用于对砂岩微观结构变化规律的分析结果、砂岩孔隙特征变化规律的分析结果和砂岩孔隙参数相关性的分析结果进行汇总分析，获得砂岩孔隙结构分析结果。
[0239]
需要说明，本实施例提供的砂岩孔隙结构分析装置中各个模块可实现的功能和对应达到的技术效果可以参照本发明砂岩孔隙结构分析方法各个实施例中具体实施方式的描述，为了说明书的简洁，此处不再赘述。
[0240]
实施例四
[0241]
基于同一发明构思，参照图2，为本发明各实施例涉及的砂岩孔隙结构分析设备的硬件结构示意图。本实施例提供了一种砂岩孔隙结构分析设备，设备可以包括处理器和存储器，存储器中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现本发明砂岩孔隙结构分析方法各个实施例的全部或部分步骤。
[0242]
具体的，砂岩孔隙结构分析设备是指能够实现网络连接的终端设备或网络设备，可以是手机、电脑、平板电脑、便携计算机等终端设备，也可以是服务器、云平台等网络设备。
[0243]
可以理解，设备还可以包括通信总线，用户接口和网络接口。
[0244]
其中，通信总线用于实现这些组件之间的连接通信。
[0245]
用户接口用于连接客户端，与客户端进行数据通信，用户接口可以包括输出单元，如显示屏、输入单元，如键盘，可选的，用户接口还可以包括其他输入/输出接口，比如标准的有线接口、无线接口。
[0246]
网络接口用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信，网络接口可以包括输入/输出接口，比如标准的有线接口、无线接口，如wi
‑
fi接口。
[0247]
存储器用于存储各种类型的数据，这些数据例如可以包括该设备中任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(static random access memory，简称sram)，可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read
‑
only memory，简称eprom)，可编程只读存储器(programmable read
‑
only memory，简称prom)，只读存储器(read
‑
only memory，简称rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘，可选的，存储器还可以是独立于处理器的存储装置。
[0248]
处理器用于调用存储器中存储的计算机程序，处理器可以是专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、数字信号处理器(digital signal processor，简称dsp)、数字信号处理设备(digital signal processing device，简称dspd)、可编程逻辑器件(programmable logic device，简称pld)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件，用于执行如上述砂岩孔隙结构分析方法各个实施例的全部或部分步骤。
[0249]
实施例五
[0250]
基于同一发明构思，本实施例提供了一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器
(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、app应用商城等等，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序可被一个或多个处理器执行，计算机程序被处理器执行时可以实现本发明砂岩孔隙结构分析方法各个实施例的全部或部分步骤。
[0251]
需要说明，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0252]
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。