地层成岩阶段确定方法、装置及存储介质与流程

1.本技术涉及石油天然气勘探开发技术领域，尤其涉及一种地层成岩阶段分析方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.在碎屑岩油气储层中，成岩作用对储层的储集性能和渗透性能影响很大，因此，对碎屑岩储层的成岩作用阶段分析对储层储集性能的分析预测贡献很大。对碎屑岩储层成岩阶段分析至关重要。从成因角度看，油气储集和运移所必需的孔隙和喉道实际上是在埋藏不同阶段受多种不同类型成岩作用控制而形成的，因而，碎屑岩储层的储集性能对成岩阶段的划分具有极强的依赖性。
3.在碎屑岩储层成岩阶段划分方面，目前已经提出了一些方法。例如x射线衍射(xrd，x-ray diffraction)方法和铸体薄片相结合、扫描电镜与铸体薄片相结合的方法。
4.其中，应用xrd方法和铸体薄片相结合对成岩演化阶段进行分析，主要是应用xrd方法确定矿物种类及含量，通过铸体薄片观察矿物间接触关系，根据矿物类型和成岩特征进行碎屑岩成岩演化阶段的分析。然而，该方法所获得的矿物种类及含量与铸体薄片在表征尺度上有所差异，铸体薄片表征的为二维结果，xrd方法表征的为三维的矿物质量含量，判断矿物接触关系会与实际存在差异。
5.应用扫描电镜与铸体薄片相结合的方法明确不同类型矿物微观赋存特征，通过扫描电镜与能谱分析作为重要补充，对矿物的形成先后顺序、矿物类型等进行推断，综合判断矿物类型、接触关系、形成顺序、形成原因，进一步综合分析判断碎屑岩储层成岩阶段。然而，该方法的缺点在于：(1)扫描电镜的视域范围有限，只能观察到特定视域范围内的矿物类型，与二维的岩石薄片铸体薄片视域存在较大差异，难以通过局部推断整体；(2)仍然存在矿物定量表征的结果与薄片分布的矿物类型和平面分布存在一定的差异；(3)只能通过电镜能谱结合人工判断的方式对矿物接触关系进行判断，依赖于人工分析，存在一定误差。
6.综上，虽然上述方法在碎屑岩成岩阶段划分方面达到了一定的效果，但是由于这些方法对于矿物之间转化及孔隙类型、大小分布等参数均通过镜下观察进行人工估算，因而基于人工进行矿物转化分析得到的碎屑岩储层成岩作用阶段的分析结果精度还需要进一步提高。


技术实现要素：

7.为解决相关技术问题，本技术实施例提供一种地层成岩阶段确定方法、装置、通信设备及存储介质。
8.本技术实施例的技术方案是这样实现的：
9.本发明实施例提供一种地层成岩阶段确定方法，包括：
10.获取待分析的电镜薄片的第一图像和第二图像；所述第一图像和所述第二图像为不同分辨率的扫描电镜图像；
11.运用第一处理方法分析所述第一图像，得到地层总体矿物分布特征；运用第二处理方法获得针对所述电镜薄片的矿物定量特征；基于所述矿物分布特征和所述矿物定量特征，确定第一处理结果；所述第一处理结果包括：总体矿物类型、矿物含量分布、矿物接触关系；
12.运用第三处理方法分析所述第二图像，得到第二处理结果；所述第二处理结果包括：自生矿物类型、自生矿物含量分布、自生矿物接触关系、成岩作用环境、矿物成因类型；
13.所述第一处理结果和所述第二处理结果，用于确定地层成岩阶段。
14.上述方案中，所述运用第一处理方法分析所述第一图像，得到矿物分布特征，包括：根据所述第一图像中不同区域的灰度值，确定不同矿物对应的区域；
15.所述运用第二处理方法获得针对所述电镜薄片的矿物定量特征，包括：运用qemscan矿物定量分析方法，识别所述电镜薄片内矿物元素类型，确定所述电镜薄片矿物定量特征；所述矿物定量特征至少包括：矿物类型、矿物含量分布；
16.相应的，所述基于所述矿物分布特征和所述矿物定量特征，确定第一处理结果，包括：
17.根据所述不同矿物对应的区域和所述矿物定量特征，确定所述电镜薄片中包括的总体矿物类型、矿物含量分布、矿物接触关系。
18.上述方案中，所述第二图像为所述第一图像的局部放大图像；所述第二图像呈现以下矿物成岩特征：
19.孔隙和/或裂缝内自生的矿物类型、矿物含量分布；
20.孔隙和/或裂缝内充填矿物的充填程度、充填顺序、充填期次；
21.孔隙和/或裂缝内矿物胶结、溶蚀作用的发生顺序；
22.孔隙和/或裂缝内自生的矿物的形成顺序。
23.上述方案中，所述运用第三处理方法分析所述第二图像，得到第二处理结果，包括：
24.根据预设的第一规则，基于所述第二图像及与所述第二图像同视域的qemscan矿物分析所呈现的矿物成岩特征，确定自生矿物类型、自生矿物含量分布、自生矿物接触关系、矿物的成岩作用环境、矿物成因类型。
25.上述方案中，所述方法还包括：
26.根据预设的第二规则，基于矿物的所述成岩作用环境、所述自生矿物类型、所述总体矿物类型、所述矿物成因类型、所述自生矿物含量分布、所述矿物含量分布、所述矿物接触关系中的至少之一，确定地层成岩阶段。
27.本发明实施例提供了一种地层成岩阶段确定装置，包括：
28.第一处理模块，用于获取待分析的电镜薄片的第一图像和第二图像；所述第一图像和所述第二图像为不同分辨率的扫描电镜图像；
29.第二处理模块，用于运用第一处理方法分析所述第一图像，得到地层总体的矿物分布特征；运用第二处理方法获得针对所述电镜薄片的矿物定量特征；基于所述矿物分布特征和所述矿物定量特征，确定第一处理结果；所述第一处理结果包括：总体矿物类型、矿物含量分布、矿物接触关系；
30.第三处理模块，用于运用第三处理方法分析所述第二图像，得到第二处理结果；所
述第二处理结果包括：自生矿物类型、自生矿物含量分布、自生矿物接触关系、成岩作用环境、矿物成因类型；
31.所述第一处理结果和所述第二处理结果，用于确定地层成岩阶段。
32.上述方案中，所述第二处理模块，用于根据所述第一图像中不同区域的灰度值，确定不同矿物对应的区域；
33.运用qemscan矿物定量分析方法，识别所述电镜薄片内矿物元素类型，确定所述电镜薄片矿物定量特征；所述矿物定量特征至少包括：矿物类型、矿物含量分布；
34.根据所述不同矿物对应的区域和所述矿物定量特征，确定所述电镜薄片中包括的总体矿物类型、矿物含量分布、矿物接触关系。
35.上述方案中，所述第二图像为所述第一图像的局部放大图像；所述第二图像呈现以下矿物成岩特征：
36.孔隙和/或裂缝内自生的矿物类型、矿物含量分布；
37.孔隙和/或裂缝内充填矿物的充填程度、充填顺序、充填期次；
38.孔隙和/或裂缝内矿物胶结、溶蚀作用的发生顺序；
39.孔隙和/或裂缝内自生的矿物的形成顺序。
40.上述方案中，所述第三处理模块，用于根据预设的第一规则，基于所述第二图像及与所述第二图像同视域的qemscan矿物分析所呈现的矿物成岩特征，确定自生矿物类型、自生矿物含量分布、自生矿物接触关系、矿物的成岩作用环境、矿物成因类型。
41.上述方案中，所述装置还包括：第四处理模块，用于根据预设的第二规则，基于矿物的所述成岩作用环境、所述自生矿物类型、所述总体矿物类型、所述矿物成因类型、所述自身矿物含量分布、所述矿物含量分布、所述矿物接触关系中的至少之一，确定地层成岩阶段。本发明实施例提供一种地层成岩阶段确定装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以上任一项所述地层成岩阶段确定方法的步骤。
42.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以上任一项所述地层成岩阶段确定方法的步骤。
43.本发明实施例所提供的一种地层成岩阶段确定方法、装置和存储介质，所述方法包括：获取待分析的电镜薄片的第一图像和第二图像；所述第一图像和所述第二图像为不同分辨率的扫描电镜图像；运用第一处理方法分析所述第一图像，得到矿物分布特征；运用第二处理方法获得针对所述电镜薄片的矿物定量特征；基于所述矿物分布特征和所述矿物定量特征，确定第一处理结果；所述第一处理结果包括：总体矿物类型、矿物含量分布、矿物接触关系；运用第三处理方法分析所述第二图像，得到第二处理结果；所述第二处理结果包括：自生矿物类型、自生矿物含量分布、自生矿物接触关系、成岩作用环境、矿物成因类型；所述第一处理结果和所述第二处理结果，用于确定地层成岩阶段；如此，通过结合两种处理方法对矿物类型进行分析，提高精确度，为地层成岩阶段的进一步分析奠定基础。
附图说明
44.图1为本发明实施例提供的一种地层成岩阶段确定方法的流程示意图；
45.图2(a)为本发明应用实施例提供的200nm分辨率的整体的扫描电镜图像的示意
图；
46.图2(b)为本发明应用实施例提供的200nm分辨率的裂缝中矿物充填特征的示意图；
47.图2(c)为本发明应用实施例提供的200nm分辨率的孔隙中矿物充填特征的示意图；
48.图3(a)为本发明应用实施例提供的10nm分辨率的局部的扫描电镜图像的示意图；
49.图3(b)为本发明应用实施例提供的10nm分辨率的孔隙内自生粘土矿物发育特征的示意图；
50.图3(c)为本发明应用实施例提供的10nm分辨率的溶蚀孔自生矿物充填特征的示意图；
51.图4为本发明应用实施例提供的一种局部扫描电镜图像与同视域qemscan矿物定量分析的示意图；
52.图5为本发明应用实施例提供的另一种局部扫描电镜图像与同视域qemscan矿物定量分析的示意图；
53.图6为本发明实施例提供的另一种地层成岩阶段确定方法的流程示意图；
54.图7为本发明实施例提供的一种地层成岩阶段确定装置的结构示意图；
55.图8为本发明实施例提供的另一种地层成岩阶段确定装置的结构示意图；
56.图9为本发明实施例提供的一种地层成岩阶段确定方法的处理设备的模块结构示意图。
具体实施方式
57.为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本说明书保护的范围。
58.首先对本领域相关专业技术名词进行描述说明。
59.碎屑岩：由母岩机械风化产生的矿物和岩石碎屑经搬运、沉积、压实和胶结而形成的岩石。其组分除碎屑颗粒外，还有杂基和胶结物。按碎屑颗料的大小(粒度)又可分为砾岩和角砾岩、砂岩、粉砂岩等。
60.油气储集层：具有连通孔隙、允许油气在其中储存和渗滤的岩层。储集能力是由储集层的岩石物理性质决定的，通常包括其孔隙性、渗透性；孔隙性决定了储层储存能力的大小，渗透性决定了储集物的渗流能力。
61.成岩作用：储集层的成岩作用是指沉积物沉积之后至岩石固结之前所发生的一切物理的和化学的(或生物)变化过程。具体包括物理成岩作用、化学成岩作用和生物成岩作用。
62.碎屑岩成岩阶段：指碎屑沉积物沉积后经各种成岩作用改造直至变质作用之前所经历的不同地质历史演化阶段。可划分为同生成岩阶段、早成岩阶段、中成岩阶段、晚成岩阶段和表生成岩阶段。
63.成岩阶段划分依据：
①
自生矿物分布、形成顺序；
②
粘土矿物组合、伊利石/蒙皂石(i/s)混层粘土矿物的转化以及伊利石结晶度；
③
岩石的结构、构造特点及孔隙类型；
④
有机质成熟度；
⑤
古温度：流体包裹体均一温度、自生矿物形成温度、伊利石/蒙皂石混层粘土矿物的演化(据石油天然气行业标准sy/t5477-2003)。
64.岩石薄片：侧重于观察研究岩石的结构、构造、矿物成份及其共生组合，研究矿物的变质、蚀变现象，确定岩石、矿物的名称，对比地层和岩石等。
65.在孔隙型、裂缝-孔隙型碎屑岩油藏中，孔隙和/或孔隙-裂缝的储集空间对产能贡献很大，而孔隙-裂缝储集空间的发育明显受控于不同成岩阶段的成岩作用，因此，从微观角度对碎屑岩储层成岩阶段的精准确定至关重要。申请人发现，从成因角度来看，碎屑岩储层内的孔隙和/或裂缝储集空间的发育实际上是成岩作用控制的自生矿物在孔隙内胶结生长所残留的，对于成岩阶段的划分实质是获取地层内不同类型自生矿物所处的状态，储集空间的分析对地层成岩阶段具有很强的依赖性。
66.而目前已经提出了的一些方法，如xrd实验结合光学薄片分析的矿物判断和成岩阶段确定方法，虽然在碎屑岩储层成岩阶段划分方面达到了一定效果，一方面，由于这些方法均受到强烈的人为因素干预，因而不同研究人员采用该方法所得到的矿物类型和成岩阶段与真实情况存在一定的偏差。如xrd衍射实验结合铸体薄片与光学薄片分析成岩阶段，主要是应用常规的光学显微镜和x射线衍射方法，获取的数据处于不同维度，进而通过人工分析，对矿物类型、赋存状态和接触关系进行判断，该方法依赖于研究人员的经验，人工干扰大，不同人员获取的结果可能存在较大差异。
67.基于此，在本发明实施例提供的方法，矿物特征的获取方法通过不同分辨率与不同范围视域的扫描电镜图像进行灰度图像的获取，在进一步通过同视域的qemscan矿物定量分析获取了具体的矿物类型、矿物含量、平面分布和矿物间接触关系以及孔隙和/或裂缝的充填关系。其所获得的结果是客观真实的，不以研究人员的分析所转移，使得成岩阶段确定更为精准，并且极大地降低了研究人员的人为因素干扰。
68.下面结合实施例对本发明再作进一步详细的说明。虽然本发明实施例提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤或装置、系统结构等，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法或装置中可以包括更多或者部分合并后更少的操作步骤或模块单元。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤或结构中，这些步骤的执行顺序或装置的模块结构不限于本说明书实施例或附图所示的执行顺序或结构。所述的方法或系统结构的在实际中的装置、服务器、系统或终端产品应用时，可以按照实施例或者附图所示的方法或模块结构进行顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境、甚至包括分布式处理、服务器集群、结合云计算或区块链技术的实施环境)。
69.当然，下述实施例的描述并不对基于本说明书实施例得到的其它可扩展技术方案构成限制。具体的，图1为本发明实施例提供的一种地层成岩阶段确定方法的流程示意图；如图1所示，所述方法应用于电子设备；所述方法可以包括：
70.步骤101、获取待分析的电镜薄片的第一图像和第二图像；所述第一图像和所述第二图像为不同分辨率的扫描电镜图像；
71.步骤102、运用第一处理方法分析所述第一图像，得到地层总体矿物分布特征；运用第二处理方法获得针对所述电镜薄片的矿物定量特征；基于所述矿物分布特征和所述矿
物定量特征，确定第一处理结果；所述第一处理结果包括：总体矿物类型、矿物含量分布、矿物接触关系；
72.步骤103、运用第三处理方法分析所述第二图像，得到第二处理结果；所述第二处理结果包括：自生矿物类型、自生矿物含量分布、自生矿物接触关系、成岩作用环境、矿物成因类型；
73.所述第一处理结果和所述第二处理结果，用于确定地层成岩阶段。
74.这里，获取待分析的电镜薄片的第一图像和第二图像(灰度图像)，可以包括：
75.获取对标准的电镜薄片样品进行200nm分辨率扫描的电镜图像和10nm分辨率扫描的电镜图像，分别作为第一图像和第二图像；样品视域范围可以分别为12mm
×
12mm和800μm
×
800μm。
76.由于第一图像为电镜薄片整体图像，对其分析获得电镜薄片对应的总体矿物类型、矿物含量分布、矿物接触关系；
77.而第二图像为电镜薄片局部图像，对其分析获得电镜薄片局部对应的自生矿物类型、自生矿物含量分布、自生矿物接触关系。
78.在一些实施例中，所述方法还包括：制备待分析岩石(如碎屑岩)的电镜薄片的样品，用于进行地层成岩阶段分析。
79.这里，所述电镜薄片的样品需要满足纳米级实验精度要求。制备过程一般包括：切割、冷镶嵌、多次打磨、氩离子抛光、镀碳膜。得到的电镜薄片的样品在平整度、导电性方面具有较高的要求，经过电镜薄片的样品的制备，能够更为清晰的观察到扫描电镜视域内的矿物晶体形状、分布特征与矿物之间的接触关系。
80.关于制备过程以上仅仅提供一种示例，实际还可以采用其他方案，满足纳米级实验精度即可，这里不做限定。
81.所述第一图像和所述第二图像为纳米级扫描电镜图像。
82.具体针对电镜薄片获得扫描电镜二维地图成像(maps，modular automated processing system)大面积扫描电镜图像，将200nm分辨率的整体的扫描电镜图像作为第一图像；将10nm分辨率的局部的扫描电镜图像作为第二图像。
83.上述第一图像和第二图像的数量可以是多张的；第二图像可以是针对第一图像中不同区域的局部放大图像。针对每张第一图像和第二图像都可以进行下述步骤102和103的处理。
84.这里，扫描电镜二维地图成像(maps)的原理是在选定区域内排布扫描出几千张超高分辨率的大小相同的小图像，利用小图像拼接成一张超高分辨率、超大面积的二维背散射电子图像。
85.在一些实施例中，所述运用第一处理方法分析所述第一图像，得到矿物分布特征，包括：
86.根据所述第一图像中不同区域的灰度值，确定不同矿物对应的区域。
87.扫描电镜图像为灰度图像，通过整体的扫描电镜图像的灰度值的不同，从整体上可以明确不同类型矿物分布特征，以及，裂缝、孔隙受成岩作用影响形成的充填特征(电镜薄片样品内的黑色为冷镶嵌环氧树脂)。
88.如图2所示，提供一种200nm分辨率的整体的扫描电镜图像的示意图；图2(a)为整
体的扫描电镜图像，呈现出碎屑岩整体的分布特征的示例；图2(b)可以呈现出碎屑岩的裂缝中矿物充填特征的示例；图2(c)可以呈现出碎屑岩的孔隙中矿物充填特征的示例。所述运用第二处理方法获得针对所述电镜薄片的矿物定量特征，包括：
89.运用qemscan矿物定量分析方法，识别所述电镜薄片内矿物元素类型，确定所述电镜薄片矿物定量特征；所述矿物定量特征至少包括：总体矿物类型、矿物含量分布(即矿物含量和平面分布情况)。
90.所述矿物类型，包括岩石中包括矿物的种类，如：石英、方解石、白云母、钠长石等；
91.所述矿物含量分布，包括矿物在岩石中分布的位置和所占百分比。
92.这里，考虑到由于maps大面积的扫描电镜图像(即第一图像)为灰度图像，对于矿物类型的精确判定存在一定的误差。因此，本发明实施例中提出了结合同视域的qemscan矿物定量分析，以能够有力的进行数据的补充，提高矿物类型识别的准确度。
93.所述qemscan矿物定量分析技术(qemscan，quantitative evaluation of minerals by scanning electron microscopy)的原理是通过背散射电子图像灰度与x射线的强度相结合能够得出全套矿物学参数以及元素分析结果，并转化为矿物相。
94.结合图4所示，针对10nm分辨率的局部扫描图像，采用同视域进行扫描，获得与maps扫描电镜图像相匹配的矿物定量分析。特别是对于多种类型自生矿物同时充填、矿物溶蚀离子原位胶结再充填等经历多期成岩作用后的更为准确，在分析过程中完全排除了成岩矿物判别中的人为因素干扰。
95.相应的，所述基于所述矿物分布特征和所述矿物定量特征，确定第一处理结果，包括：
96.根据所述不同矿物对应的区域和所述矿物定量特征，确定所述电镜薄片中包括的总体矿物类型、矿物含量分布、矿物接触关系。
97.所述矿物接触关系指不同矿物之间的接触关系。
98.具体来说，结合第一处理方法(即根据扫面电镜图像的不同灰度值进行矿物区分)、第二处理方法(即qemscan矿物定量分析技术进行矿物类型等分析)，对同区域的矿物进行分析，精确的区分出不同类型的矿物、矿物含量分布、矿物接触关系，对目前已有的碎屑岩储层成岩阶段分析方法进行补充和改进，使得碎屑岩储层成岩阶段划分更为准确，并对碎屑岩成岩演化阶段的分析更为精确。
99.如此，本发明实施例中，在矿物类型及矿物接触关系的确定过程中，结合扫描电镜图像和qemscan矿物定量分析结果进行确定，有效的避免人为因素的干扰；为之后分析结果的准确性也提供了支持。
100.在一些实施例中，所述第二图像为所述第一图像的局部放大图像；所述第二图像呈现以下矿物成岩特征：
101.孔隙和/或裂缝内自生的矿物类型、矿物含量分布；
102.孔隙和/或裂缝内充填矿物的充填程度、充填顺序、充填期次；
103.孔隙和/或裂缝内矿物胶结、溶蚀作用的发生顺序；
104.孔隙和/或裂缝内自生的矿物的形成顺序。
105.具体来说，maps扫描电镜的图像为灰度图像，通过矿物灰度值能够确定矿物赋存的成因特征。因此，本发明实施例中通过进一步获取10nm分辨率的局部的电镜图像，以确定
矿物成岩特征，具体包括：裂缝成岩特征、孔隙内成岩特征。
106.如图3所示，提供一种10nm分辨率的局部扫描电镜示意图，图3(a)为10nm分辨率下孔隙和/或裂缝的扫描电镜图像，呈现出局部碎屑岩不同自生类型矿物(不同灰度)在孔隙和/或裂缝内的充填情况(黑色为冷镶嵌环氧树脂)；图3(b)为孔隙和/或裂缝内自生粘土矿物(高岭石)在孔隙内完整地胶结充填；图3(c)为自生矿物石英在孔隙内不完整的胶结充填。
107.图3所示的10nm分辨率局部扫描电镜图像内，通过局部成岩成因自生矿物微观特征(如不同形态类型)确定裂缝、孔隙充填矿物的充填程度、充填顺序以及充填期次；通过充填关系(如不同形状的矿物之间的关系)以及自生矿物在孔隙和/或裂缝内需要的生长空间、接触关系能够清晰的确定出电镜薄片的样品的裂缝内自生矿物和裂缝、溶蚀作用的发生顺序；最后，通过多种自生充填矿物的充填关系确定自生矿物的形成顺序。
108.在一些实施例中，所述运用第三处理方法分析所述第二图像，得到第二处理结果，包括：
109.根据预设的第一规则，基于所述第二图像及与所述第二图像同视域的qemscan矿物分析所呈现的矿物成岩特征，确定自生矿物类型、自生矿物含量分布、自生矿物接触关系、矿物的成岩作用环境、矿物成因类型。
110.应用时，可以按照预设的第一规则，分析上述矿物成岩特征，即确定以下至少之一：
111.孔隙和/或裂缝内自生的矿物类型、矿物含量分布；
112.孔隙和/或裂缝内充填矿物的充填程度、充填顺序、充填期次；
113.孔隙和/或裂缝内矿物胶结、溶蚀作用的发生顺序；
114.孔隙和/或裂缝内自生的矿物的形成顺序；
115.结合上述特征，进一步确定出成岩作用环境、矿物成因类型。
116.具体地，qemscan矿物分析图像已经确定性的获取了矿物的平面分布图像，即精准的定位了矿物类型。通过矿物之间的反应，基于化合物之间相关的酸碱反应式，结合确定的矿物类型可以确定成岩作用环境、矿物成因类型等。这里不多赘述。
117.所述第一规则用于说明不同的矿物微观特征(如不同晶体形态)与裂缝、孔隙充填矿物的充填程度(轻微充填、半充填、全充填)、充填顺序以及充填期次之间的关系；说明充填关系(如不同形状的矿物之间的关系)与裂缝内自生矿物和裂缝、溶蚀作用的发生顺序之间的关系；说明多种自生充填矿物的充填关系与裂缝内自生矿物的形成顺序之间的关系等。也即，基于上述第一规则可对图3所示的10nm分辨率局部扫描电镜图像进行分析。
118.所述第一规则还用于说明矿物成岩特征与成岩作用环境、矿物成因类型等之间的关系。
119.应用时，可以由各类研究人员基于第一规则和确定性的矿物类型、第二图像确定成岩作用环境、矿物成因类型。特别是对于研究经验少或交叉领域的研究人员来说，能够直观、定量化、确定性的获取矿物类型、平面分布以及矿物间接触关系，基于第二规则同样易于开展地层成岩阶段的确定性研究。本发明实施例中为便于操作，还可以通过神经网络训练的方式提供一种处理模型；即通过预设的训练集对以神经网络进行训练，得到用于分析所述第二图像得到第二处理结果的处理模型。例如，所述训练集包括：至少一组矿物微观特
征及其对应的裂缝、孔隙充填矿物的充填程度、充填顺序以及充填期次(作为标签)。
120.在一些实施例中，所述方法还包括：
121.根据预设的第二规则，基于矿物的成岩作用环境、自生矿物类型、总体矿物类型、矿物成因类型、自生矿物含量分布、矿物含量分布、矿物接触关系中的至少之一，确定地层成岩阶段。
122.这里，所述第二规则，用于说明不同成岩作用环境、矿物类型、矿物成因类型、矿物含量分布、矿物接触关系，对应的碎屑岩成岩阶段。所述第二规则具体可以为石油天然气行业标准(sy/t5477-2003)，基于上述成岩作用环境、矿物类型、矿物成因类型、矿物含量分布、矿物接触关系中的至少之一进行碎屑岩成岩阶段划分。
123.本发明实施例提供的方法，基于第一处理方法和第二处理方法结合确定矿物类型及矿物接触关系，有效的避免人为因素的干扰；通过采用第一图像和第二图像，能够从纳米级尺度揭示矿物的分布及并存关系；进而，获取的成岩阶段分析结果的真实性高。
124.通过实验发现，上述方法与原有常规实验方法高度吻合，精度更高，排除了人为因素的干扰；并且本发明实施例提供的方法操作简便高效，适用于各类碎屑岩储层和各类研究人员。
125.图4为本发明应用实施例提供的一种局部扫描电镜图像与同视域qemscan矿物定量分析的示意图；左侧为电镜图像(不同矿物的灰度值不同)，右侧为qemscan矿物定量分析的结果，其对于不同矿物分布进行标记。
126.实际应用时，qemscan矿物定量分析结果通过rgb色彩图像，不同类型的矿物具有不同的rgb数值，相应对应不同的颜色，并标记出每种颜色对应的矿物名称；将其与电镜图像一同呈现，各类研究人员都可以直接了解矿物类型、矿物接触关系等。
127.例如，墨绿色表征绿泥石，粉色表征石英，红色表征高岭石，蓝色表征钠长石，白色表征空隙，黑色表征冷镶嵌环氧树脂，黄色表征菱铁矿等。
128.下面以一个具体中国陆上某油田为例对本说明书实施方案以及技术效果进行示例说明。如图5所示，该油田的研究的目标油藏所处地层为碎屑岩储集层，针对该地层碎屑岩样品利用本说明书实施例方法开展目的层样品成岩阶段划分工作。该油田裂缝不发育，储集空间主要为微米级孔隙。第二图像与同视域qemscan确定自生矿物主要为石英、高岭石和伊利石，并能够确定石英矿物发生溶蚀，该化学反应仅可在碱性环境下才能发生，高岭石、伊利石和石英在孔隙内顺序胶结形成，对照《中华人民共和国石油天然气行业标准sy/t5477-2003碎屑岩成岩阶段划分》确定样品所处的地层处于中成岩阶段b期。与地质研究工作者采用原有方法公开发表的结论相一致。
129.由此可见，本发明实施例提供的一种地层成岩阶段确定方法，能够快速确定碎屑岩储层成岩阶段，结果与传统方法吻合，且精度高、可靠性强，确定性的获取矿物含量、类型、接触关系和平面分布，并非依赖于地质研究人员的经验，操作简便高效，且更适用于地质领域以及交叉领域研究工作者快速开展相关工作。
130.本发明实施例中上述方法的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。相关之处参见方法实施例的部分说明即可。可以理解的是，上实施例所述方法的全部或部分步骤可以在某个参与方的计算设备上传输或者多个参与方之间通过计算与通信完成，也可
以由第三方的服务器执行，也可以由第三服务器和一个或多个参与方共同完成(如参与方共同使用的平台)。
131.本发明实施例所提供的方法实施例可以在移动式与固定式计算机终端、服务器、服务器集群、区块链节点、分布式网络或者类似的运算装置中执行。所述的装置可以包括使用了本说明书实施例的系统、软件(应用)、模块、组件、服务器等并结合必要的实施硬件的装置。
132.图6为本发明实施例提供的另一种地层成岩阶段确定方法的流程示意图；如图6所示，所述地层成岩阶段确定方法，包括：
133.步骤601、制备电镜薄片；
134.步骤602、获取maps大面积扫描电镜图像；
135.具体包括获取200nm分辨率的整体的扫描电镜图像(即第一图像)和10nm分辨率的局部的扫描电镜图像(即第二图像)；
136.其中，200nm分辨率的整体的扫描电镜图像，通过不同灰度值进行矿物区分。
137.步骤603、qemscan同视域矿物定量分析；
138.所述qemscan矿物定量分析技术(qemscan，quantitative evaluation of minerals by scanning electron microscopy)的原理是通过背散射电子图像灰度与x射线的强度相结合能够得出全套矿物学参数以及元素分析结果，并转化为矿物相。
139.步骤604、确定矿物类型、矿物接触关系、矿物含量分布；
140.结合200nm分辨率的整体的扫描电镜图像的处理结果和qemscan同视域矿物定量分析的结果确定矿物类型、矿物接触关系、矿物含量分布。
141.上述矿物类型、矿物接触关系、矿物含量分布的确定已在图1所示方法中说明，具体结合第一处理方法(即根据扫面电镜图像的不同灰度值进行矿物区分)、第二处理方法(即qemscan矿物定量分析技术进行矿物类型等分析)，对同区域的矿物进行分析，精确的区分出不同类型的矿物、矿物含量分布、矿物接触关系，这里不再赘述。
142.步骤605、获得成岩期次、成岩阶段结果；
143.这里，通过10nm分辨率的局部的扫描电镜图像可以呈现矿物成岩特征，包括：裂缝成岩特征、孔隙内成岩特征；具体包括：孔隙和/或裂缝内自生的矿物类型、矿物含量分布；
144.孔隙和/或裂缝内充填矿物的充填程度、充填顺序、充填期次；
145.孔隙和/或裂缝内矿物胶结、溶蚀作用的发生顺序；
146.孔隙和/或裂缝内自生的矿物的形成顺序。
147.根据上述特征和矿物类型，可以确定成岩作用环境、矿物成因类型、形态类型等。
148.以上对于矿物成因类型、形态类型、自生矿物同时赋存的特征(即上述裂缝成岩特征、孔隙内成岩特征)的确定已在图1所示方法中说明，具体通过运用第一规则对10nm分辨率的局部的扫描电镜图像(如上述第二图像)进行分析确定，如，通过放大的10nm分辨率中不同形态类型(即图3中椎体状等)确定矿物成因类型等，这里不再赘述。
149.最后，可以基于多种成岩成因的自生矿物同时赋存的特征，依据石油天然气行业标准(sy/t5477-2003)进行碎屑岩成岩阶段划分。
150.所述石油天然气行业标准(sy/t5477-2003)至少明确了什么矿物在什么阶段处于什么形态，因此，结合上述矿物成因类型、形态类型、矿物含量分布、矿物类型、成岩作用环
境等可以确定成岩期次、成岩阶段结果等。
151.利用本发明实施例提供的方法，可以有效的确定不同类型储层所处的成岩阶段，预测结果真实准确，与其他确定方法高度吻合，并且简便高效，可以形成不同分辨率精度的预测，进而进行不同储集体成岩阶段的可视化对比分析，提高成岩阶段划分的预测精度。
152.图7为本发明实施例提供的一种地层成岩阶段确定装置的结构示意图；如图7所示，所述装置包括：
153.第一处理模块，用于获取待分析的电镜薄片的第一图像和第二图像；所述第一图像和所述第二图像为不同分辨率的扫描电镜图像；
154.第二处理模块，用于运用第一处理方法分析所述第一图像，得到地层总体的矿物分布特征；运用第二处理方法获得针对所述电镜薄片的矿物定量特征；基于所述矿物分布特征和所述矿物定量特征，确定第一处理结果；所述第一处理结果包括：总体矿物类型、矿物含量分布、矿物接触关系；
155.第三处理模块，用于运用第三处理方法分析所述第二图像，得到第二处理结果；所述第二处理结果包括：自生矿物类型、自生矿物含量分布、自生矿物接触关系、成岩作用环境、矿物成因类型；
156.所述第一处理结果和所述第二处理结果，用于确定地层成岩阶段。
157.具体地，所述第二处理模块，用于根据所述第一图像中不同区域的灰度值，确定不同矿物对应的区域；
158.运用qemscan矿物定量分析方法，识别所述电镜薄片内矿物元素类型，确定所述电镜薄片矿物定量特征；所述矿物定量特征至少包括：矿物类型、矿物含量分布；
159.根据所述不同矿物对应的区域和所述矿物定量特征，确定所述电镜薄片中包括的总体矿物类型、矿物含量分布、矿物接触关系。
160.具体地，所述第二图像为所述第一图像的局部放大图像；所述第二图像呈现以下矿物成岩特征：
161.孔隙和/或裂缝内自生的矿物类型、矿物含量分布；
162.孔隙和/或裂缝内充填矿物的充填程度、充填顺序、充填期次；
163.孔隙和/或裂缝内矿物胶结、溶蚀作用的发生顺序；
164.孔隙和/或裂缝内自生的矿物的形成顺序。
165.具体地，所述第三处理模块，用于根据预设的第一规则，基于所述第二图像及与所述第二图像同视域的qemscan矿物分析所呈现的矿物成岩特征，确定自生矿物类型、自生矿物含量分布、自生矿物接触关系、矿物的成岩作用环境、矿物成因类型。
166.具体地，所述装置还包括：第四处理模块，用于根据预设的第二规则，基于矿物的所述成岩作用环境、所述自生矿物类型、所述总体矿物类型、所述矿物成因类型、所述自身矿物含量分布、所述矿物含量分布、所述矿物接触关系中的至少之一，确定地层成岩阶段。
167.需要说明的是：上述实施例提供的地层成岩阶段确定装置在实现相应地层成岩阶段确定方法时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的装置与相应方法的实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
168.图8为本发明实施例提供的另一种地层成岩阶段确定装置的结构示意图，如图8所示，所述装置80包括：处理器801和用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序的存储器802；所述处理器801用于运行所述计算机程序时，执行：获取待分析的电镜薄片的第一图像和第二图像；所述第一图像和所述第二图像为不同分辨率的扫描电镜图像；
169.运用第一处理方法分析所述第一图像，得到地层总体矿物分布特征；运用第二处理方法获得针对所述电镜薄片的矿物定量特征；基于所述矿物分布特征和所述矿物定量特征，确定第一处理结果；所述第一处理结果包括：总体矿物类型、矿物含量分布、矿物接触关系；
170.运用第三处理方法分析所述第二图像，得到第二处理结果；所述第二处理结果包括：自生矿物类型、自生矿物含量分布、自生矿物接触关系、成岩作用环境、矿物成因类型；
171.所述第一处理结果和所述第二处理结果，用于确定地层成岩阶段。
172.在一实施例中，所述处理器801还用于运行所述计算机程序时，执行：根据所述第一图像中不同区域的灰度值，确定不同矿物对应的区域；
173.运用qemscan矿物定量分析方法，识别所述电镜薄片内矿物元素类型，确定所述电镜薄片矿物定量特征；所述矿物定量特征至少包括：矿物类型、矿物含量分布；
174.根据所述不同矿物对应的区域和所述矿物定量特征，确定所述电镜薄片中包括的总体矿物类型、矿物含量分布、矿物接触关系。
175.在一实施例中，所述处理器801还用于运行所述计算机程序时，执行：根据预设的第一规则，基于所述第二图像及与所述第二图像同视域的qemscan矿物分析所呈现的矿物成岩特征，确定自生矿物类型、自生矿物含量分布、自生矿物接触关系、矿物的成岩作用环境、矿物成因类型。
176.在一实施例中，所述处理器801还用于运行所述计算机程序时，执行：根据预设的第二规则，基于矿物的所述成岩作用环境、所述自生矿物类型、所述总体矿物类型、所述矿物成因类型、所述自生矿物含量分布、所述矿物含量分布、所述矿物接触关系中的至少之一，确定地层成岩阶段。
177.实际应用时，所述装置80还可以包括：至少一个网络接口803。所述装置80中的各个组件通过总线系统804耦合在一起。可理解，总线系统804用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统804除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图8中将各种总线都标为总线系统804。其中，所述处理器801的个数可以为至少一个。网络接口803用于装置80与其他设备之间有线或无线方式的通信。
178.本发明实施例中的存储器802用于存储各种类型的数据以支持装置80的操作。
179.上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器801中，或者由处理器801实现。处理器801可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器801中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器801可以是通用处理器、数字信号处理器(dsp，digital signal processor)，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器801可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于
存储介质中，该存储介质位于存储器802，处理器801读取存储器802中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。
180.在示例性实施例中，装置80可以被一个或多个应用专用集成电路(asic，application specific integrated circuit)、dsp、可编程逻辑器件(pld，programmable logic device)、复杂可编程逻辑器件(cpld，complex programmable logic device)、现场可编程门阵列(fpga，field-programmable gate array)、通用处理器、控制器、微控制器(mcu，micro controller unit)、微处理器(microprocessor)、或其他电子元件实现，用于执行前述方法。
181.基于上述所述的地层成岩阶段划分方法实施例的描述，本说明书还提供一种地层成岩阶段所需第一、第二图像和qemscan矿物分析图像的处理设备。所述设备能够用于多方参与的数据共享应用场景中。
182.所述的装置可以包括使用了本说明书实施例所述方法的系统(包括分布式系统)、软件(应用)、模块、组件、服务器、客户端等并结合必要的实施硬件的装置。基于同一创新构思，本说明书实施例提供的一个或多个实施例中的设备如下面的实施例所述。由于设备解决问题的实现方案与方法相似，因此本说明书实施例具体的设备的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
183.具体的，图9是本发明实施例提供的一种地层成岩阶段确定方法的图像处理设备实施例的模块结构示意图，如图9所示，所述设备可以包括：
184.不同分辨率扫描电镜图像获取模块91，用于获取不同分辨率下的矿物灰度图像；
185.同视域qemscan矿物定量分析模块92，用于对第一图像、第二图像的矿物灰度图像进行确定性的矿物信息获取，并通过rgb颜色值进行色彩区分；
186.成岩阶段确定模块93，用于图像采集和矿物定量分析精度和匹配度达到所需条件时，确定地层成岩阶段。
187.需要说明的，上述所述的设备根据方法实施例的描述还可以包括其它的实施方式，或者还可以包括例如处理模块(图9虚线部分所示)等来实现方法实施例的相关步骤。具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述，在此不作一一赘述。
188.本发明实施例中上述设备的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见或参照对应的方法实施例描述即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。相关之处参见方法实施例的部分说明即可。具体的可以根据前述方法实施例的描述的可以得到，且都应属于本技术所保护的实施范围之内，在此不做逐个实施例实现方案的赘述。
189.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器运行时，执行：获取待分析的电镜薄片的第一图像和第二图像；所述第一图像和所述第二图像为不同分辨率的扫描电镜图像；
190.运用第一处理方法分析所述第一图像，得到地层总体矿物分布特征；运用第二处理方法获得针对所述电镜薄片的矿物定量特征；基于所述矿物分布特征和所述矿物定量特征，确定第一处理结果；所述第一处理结果包括：总体矿物类型、矿物含量分布、矿物接触关
系；
191.运用第三处理方法分析所述第二图像，得到第二处理结果；所述第二处理结果包括：自生矿物类型、自生矿物含量、自生矿物接触关系、成岩作用环境、矿物成因类型；
192.所述第一处理结果和所述第二处理结果，用于确定地层成岩阶段。
193.在一实施例中，所述计算机程序被处理器运行时，执行：根据所述第一图像中不同区域的灰度值，确定不同矿物对应的区域；
194.运用qemscan矿物定量分析方法，识别所述电镜薄片内矿物元素类型，确定所述电镜薄片矿物定量特征；所述矿物定量特征至少包括：矿物类型、矿物含量分布；
195.根据所述不同矿物对应的区域和所述矿物定量特征，确定所述电镜薄片中包括的总体矿物类型、矿物含量分布、矿物接触关系。
196.在一实施例中，所述计算机程序被处理器运行时，执行：根据预设的第一规则，基于所述第二图像及与所述第二图像同视域的qemscan矿物分析所呈现的矿物成岩特征，确定自生矿物类型、自生矿物含量分布、自生矿物接触关系、矿物的成岩作用环境、矿物成因类型。
197.在一实施例中，所述计算机程序被处理器运行时，执行：根据预设的第二规则，基于矿物的所述成岩作用环境、所述自生矿物类型、所述总体矿物类型、所述矿物成因类型、所述自生矿物含量分布、所述矿物含量分布、所述矿物接触关系中的至少之一，确定地层成岩阶段。
198.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
199.上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
200.另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
201.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一个计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
202.或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以
是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
203.需要说明的是：“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
204.另外，本技术实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
205.本领域及交叉领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、系统或计算机存储产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
206.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
207.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。