謝小敏，騰格爾，仰云峰，胡明霞，邊立曾

(1.中國(guó)石油化工集團(tuán)公司 油氣成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214126；2.中國(guó)石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126)

LeicaQWin_V3圖像處理軟件在烴源巖有機(jī)巖石學(xué)定量分析中的應(yīng)用

謝小敏1,2，騰格爾1,2，仰云峰1,2，胡明霞1,2，邊立曾1,2

(1.中國(guó)石油化工集團(tuán)公司 油氣成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214126；2.中國(guó)石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126)

全巖光片有機(jī)巖石學(xué)分析中有機(jī)顯微組分的定量統(tǒng)計(jì)是一項(xiàng)較繁瑣的工作。Leica QWin_V3圖像處理軟件能對(duì)圖片中相似光性特征的部分進(jìn)行選取及定量計(jì)算，采用該軟件進(jìn)行烴源巖有機(jī)顯微組分定量分析，能較好地對(duì)同一視域中灰度或顏色相近的有機(jī)顯微組分進(jìn)行選取及面積定量計(jì)算。通過對(duì)煤樣中有機(jī)顯微組分的面積定量統(tǒng)計(jì)顯示，該軟件的應(yīng)用可較客觀快速地進(jìn)行有機(jī)顯微組分定量分析，提高全巖有機(jī)巖石學(xué)分析效率。

QWin_V3圖像處理軟件；面積定量分析；有機(jī)巖石學(xué)；烴源巖

有機(jī)巖石學(xué)是以研究沉積巖中顯微可見的固態(tài)分散有機(jī)質(zhì)為對(duì)象，通過對(duì)不同顯微組分的識(shí)別及統(tǒng)計(jì)，判斷有機(jī)質(zhì)類型，以求客觀的評(píng)價(jià)烴源巖為最終目的[1-4]。有機(jī)巖石學(xué)中對(duì)有機(jī)顯微組分的分析有2種：一是以煤巖學(xué)為基礎(chǔ)的全巖光片有機(jī)巖石學(xué)分析[5-8]，二是以孢粉學(xué)為基礎(chǔ)的干酪根鏡檢分析[9-10]。前者雖然對(duì)于無定形體部分分析不足[6,11]，但該分析方法周期短、速度快、費(fèi)用低、直觀，保存了有機(jī)質(zhì)原始結(jié)構(gòu)；與干酪根鏡檢相比較，能提供更多的信息，特別對(duì)成因、成烴母質(zhì)、烴類生成與運(yùn)移等方面的研究有明顯的優(yōu)越性[12]。因此，全巖光片有機(jī)巖石學(xué)分析廣泛應(yīng)用于烴源巖研究中[13-17]。

傳統(tǒng)全巖光片有機(jī)巖石學(xué)分析是將樣品磨碎，制成光片，利用反射光和熒光對(duì)有機(jī)顯微組分進(jìn)行鑒定，采用計(jì)數(shù)器來對(duì)有機(jī)顯微組分?jǐn)?shù)量進(jìn)行定量統(tǒng)計(jì)，顯微組分定量統(tǒng)計(jì)點(diǎn)網(wǎng)分布遵循S=0.5dmax公式規(guī)律: 當(dāng)樣品顆粒直徑(d) 為1 mm , 點(diǎn)距和行距(S) 都為0.5 mm。每塊樣品有效統(tǒng)計(jì)點(diǎn)需大于800個(gè)，其中顯微組分的總統(tǒng)計(jì)點(diǎn)數(shù)不少于16個(gè)[18-19]，根據(jù)統(tǒng)計(jì)點(diǎn)數(shù)占總有效點(diǎn)數(shù)的百分?jǐn)?shù)表示各顯微組分和礦物的體積分?jǐn)?shù)。因此，計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)工作量大，且對(duì)于有機(jī)顯微組分的體積分?jǐn)?shù)按有效點(diǎn)的百分?jǐn)?shù)表示存在一定的不足，尤其對(duì)于有機(jī)質(zhì)顆粒較大，但是數(shù)量較少的顯微組分，其百分?jǐn)?shù)含量會(huì)偏少。

本文采用德國(guó)Leica公司生產(chǎn)的QWin_V3圖像處理軟件，對(duì)具有相似光性特征的有機(jī)顯微組分進(jìn)行選取，并進(jìn)行相關(guān)定量計(jì)算，以期能從技術(shù)上提高全巖光片有機(jī)巖石學(xué)分析效率。

圖1 Leica QWin_V3 圖像軟件對(duì)圖片中不同光性特征礦物進(jìn)行選取 圖片由徠卡公司提供。Fig.1 Selection of minerals with different gray scales by means of Leica QWin_V3 image analysis software

1 Leica QWin_V3圖像處理軟件

1.1工作原理

Leica QWin_V3圖像處理軟件是對(duì)圖像進(jìn)行采集及顯微定量分析的軟件，采集過程中能對(duì)圖像的亮度及曝光時(shí)間進(jìn)行控制，最大限度地反映圖像的真實(shí)情況；同時(shí)，該圖像軟件還能對(duì)圖片中某些特殊區(qū)域進(jìn)行選取，且能定量計(jì)算選取區(qū)域的面積、灰度、周長(zhǎng)等物理參數(shù)。如圖1所示，對(duì)樣品中3種不同灰度的礦物顆粒A、B、C進(jìn)行選取，選取結(jié)果(圖1b)與原始照片(圖1a)具有很強(qiáng)的一致性，同時(shí)，對(duì)選取的A、B、C各區(qū)域進(jìn)行定量面積統(tǒng)計(jì)，可計(jì)算出各自占該視域的面積百分比分別為35.00%，3.50%，11.00%。該技術(shù)為有機(jī)顯微組分的選取及定量統(tǒng)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

1.2在有機(jī)巖石學(xué)定量分析中的應(yīng)用

全巖光片有機(jī)顯微組分鑒定主要根據(jù)樣品反光顯微鏡下，交替使用白光和熒光，根據(jù)反射色、反射強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)形態(tài)、突起、內(nèi)反射等反射光特征和熒光下顏色、形態(tài)及強(qiáng)度來進(jìn)行鑒定[3,18]。因此，不同顯微組分反射光下反射色具有一定的差異，反射色的差異可以體現(xiàn)在灰度上不同，而熒光下，不同顯微組分具有不同的熒光特征。據(jù)此，可利用Leica QWin_V3圖像處理軟件對(duì)不同灰度或顏色的顯微組分進(jìn)行選取，同時(shí)，對(duì)于具有相同灰度或顏色不同的顯微組分，可以進(jìn)行擦除，對(duì)于圖像處理軟件未選取的組分也可進(jìn)行選取，增加了軟件選取的靈活性，更準(zhǔn)確地對(duì)同一有機(jī)顯微組分進(jìn)行選取。

顯微組分定量計(jì)算的目的是為了得到不同組分的體積分?jǐn)?shù)，以此來進(jìn)行烴源巖類型指數(shù)判斷。目前，中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《全巖光片顯微組分測(cè)定方法》(SY/T 6414-1999)[18]采用計(jì)數(shù)器對(duì)不同顯微組分?jǐn)?shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，即用顯微組分統(tǒng)計(jì)點(diǎn)數(shù)占總的有效點(diǎn)數(shù)的分?jǐn)?shù)來代表不同顯微組分所占的體積分?jǐn)?shù)。如一個(gè)體積較大的碎屑鏡質(zhì)體與一個(gè)體積較小的孢粉體，以計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)，各占50%，但是碎屑鏡質(zhì)體顆粒較大，其體積分?jǐn)?shù)明顯大于孢粉體的體積分?jǐn)?shù)，因此，以計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)點(diǎn)數(shù)的方法存在一定的不足。由于顯微組分是在顯微鏡下進(jìn)行鑒定，所觀察到的只能是一個(gè)二維圖像，難以觀察到三維特征從而對(duì)不同顯微組分進(jìn)行準(zhǔn)確的體積計(jì)算。烴源巖中有機(jī)質(zhì)由于受強(qiáng)烈的壓實(shí)壓扁作用，其厚度較薄且差異較小，對(duì)于有機(jī)質(zhì)的二維圖像，其面積百分比能更真實(shí)地反映不同顯微組分所占的體積比。因此，本研究主要采用Leica QWin_V3圖像處理軟件進(jìn)行選取及面積定量計(jì)算，期望能更真實(shí)地反映烴源巖中有機(jī)質(zhì)的組成特征。

2 應(yīng)用實(shí)例

選取了濟(jì)寧太原組的一個(gè)煤樣品，樣品成熟度較低，鏡質(zhì)體反射率Ro=0.54%。將該煤樣粉碎至粒徑0.5～1.0 mm，用鋼篩篩分出較均一的顆粒，用502膠粘貼，經(jīng)粗磨、細(xì)磨及拋光制成光片。將光片滴上油浸，在50倍油浸物鏡下進(jìn)行觀察，每個(gè)光片采用反光與熒光交替對(duì)該樣品從上至下進(jìn)行觀察測(cè)定。反射光下，利用QWin_V3圖像處理軟件對(duì)深灰色鏡質(zhì)體和灰白色絲質(zhì)體(圖2a，b)分別進(jìn)行面積定量測(cè)定；同一視域上切換為熒光光路，并對(duì)發(fā)熒光的殼質(zhì)組組分進(jìn)行面積定量測(cè)定(圖2c，d)，這樣便得到同一點(diǎn)上鏡質(zhì)體、絲質(zhì)體和殼質(zhì)體分別占整個(gè)視域的面積百分比。如視域中有樹膠，可選中樹膠，測(cè)出其面積百分比并將其扣除，如遇到樹膠所占比例較大(大于50%)的視域視為無效點(diǎn)。

圖2 Leica Qwin_V3 圖像軟件對(duì)同一視域中絲質(zhì)組組分和殼質(zhì)組組分進(jìn)行選取及面積分析Fig.2 Selection and area quantitative analysis of fusinite and liptinite components in same sight by means of Leica QWin_V3 image analysis software

利用這種方法從上至下對(duì)煤樣進(jìn)行分析，將每個(gè)視域中的殼質(zhì)組、鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組組分所占的面積百分比列在Excel表中(表1)，統(tǒng)計(jì)所有有機(jī)質(zhì)的百分比之和除以有效視域數(shù)，可得到該煤樣的有機(jī)質(zhì)含量；再用總的殼質(zhì)組、鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組含量分別除以總有機(jī)質(zhì)含量，可得到殼質(zhì)組、鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組各占有機(jī)顯微組分的相對(duì)百分比(表1)。結(jié)果顯示，該煤樣中有機(jī)質(zhì)含量很高，有機(jī)質(zhì)占95.0%，殼質(zhì)組、鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組各占總有機(jī)質(zhì)的4.3%，84.7%，11.0%(表1)。研究表明，該軟件能較客觀較快速地對(duì)煤樣中有機(jī)顯微組分進(jìn)行定量分析。

3 結(jié)論

利用Leica Qwin圖像處理軟件能較客觀、快速地對(duì)全巖有機(jī)顯微組分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，值得推廣和應(yīng)用，但在操作中對(duì)于有機(jī)質(zhì)選取和視域統(tǒng)計(jì)的規(guī)范，還需要進(jìn)一步完善。此外，由于該軟件對(duì)同一顯微組分的選取依據(jù)圖片灰度和顏色來進(jìn)行，因此，對(duì)成熟度較低的烴源巖樣品能進(jìn)行較好的選取。而對(duì)于熱演化程度較高的樣品，由于有機(jī)顯微組分灰度差別不大，故難以進(jìn)行很好的選取，該軟件還有待進(jìn)一步完善。

表1 煤樣中各視域顯微組分面積定量統(tǒng)計(jì)Table 1 Area quantitative statistics of coal macerals

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(編輯徐文明)

ApplicationofLeicaQWin_V3imageanalysissoftwareinorganicpetrologicquantitativestudy

Xie Xiaomin1,2, Tenger1,2, Yang Yunfeng1,2, Hu Mingxia1,2, Bian Lizeng1,2

(1.SINOPECKeyLaboratoryofPetroleumAccumulationMechanisms,Wuxi,Jiangsu214126,China;2.WuxiResearchInstituteofPetroleumGeology,SINOPEC,Wuxi,Jiangsu214126,China)

The quantitative analysis of whole rock macerals is a complex job for organic petrology. The Leica QWin_V3 image analysis software can select the macerals with similar gray scale or color and make quantitative analysis in selected area, such as circumference, diameter and so on. Area quantitative statistics of whole rock macerals of coal samples have proved that this software succeeds in organic petrologic quantitative study.

Leica QWin_V3 image analysis software; area quantitative analysis; organic petrology; source rock

1001-6112(2013)04-0468-05

10.11781/sysydz201304468

TE135

A

2012-07-21；

2013-05-30。

謝小敏(1984—)，女，碩士，從事有機(jī)巖石學(xué)、油氣地球化學(xué)研究。E-mail: xiexm.syky@sinopec.com。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“地質(zhì)環(huán)境及生物演化與海相優(yōu)質(zhì)烴源巖形成”(40839910)資助。