3-XRF岩芯扫描技术-
一种岩心CT扫描图像的处理方法[发明专利]
![一种岩心CT扫描图像的处理方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/0aa4c4f6a76e58fafbb00341.png)
专利名称：一种岩心CT扫描图像的处理方法专利类型：发明专利
发明人：周枫
申请号：CN201811018026.3
申请日：20180903
公开号：CN110873723A
公开日：
20200310
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种岩心CT扫描图像的处理方法，该处理方法包括以下步骤：S1、利用CT 仪对岩心进行原始扫描；S2、对原始扫描的图像进行反投影，以获得灰度图像；S3、对获得的灰度图像进行滤波处理，以去除噪点；S4、对滤波去燥后的图像进行分割，识别图像中不同的矿物组分，将岩心图像刻度为岩心组分的集合，获得多组分的数字岩心模型；S5、存储并管理所述数字岩心模型。
本发明可直接用于微观结构分析和数字岩心建模的三维图像，从而为数字岩石物理技术的发展提供技术支撑。
申请人：中国石油化工股份有限公司,中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院
地址：100728 北京市朝阳区朝阳门北大街22号
国籍：CN
代理机构：北京聿宏知识产权代理有限公司
更多信息请下载全文后查看。
Itrax Core Scanner XRF岩芯扫描仪
The dynamic averaging tool
Dynamic averaging can effectively be used to suppress the stocastic variation in the XRF signal from elements of low concentration. Alternatively, a longer exposure time can be used to reduce the stocastic variation.
7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000
0
1 39 77 115 153 191 229 267 305 343 381 419 457 495 533 571 609 647 685 723 761 799
A typical analysis: Sample length; Time for analysis;
Exposure time;
1 meter from 5 minutes with 1 centimeter footprint , i.e. 100 measurements from 3 hours with 200 µm footprint, i.e. 5.000 measurements from 1 sec per point, depending on required sensitivity and precision
Sediment/Water interface analysis
Published in NGU report series
Analysis of frozen sediments to study the top part for environmental applications.
3D数字岩芯技术有效提升勘探成功率
3D数字岩芯技术有效提升勘探成功率作者：张良爽来源：《石油知识》 2017年第6期当前，油气公司都在不断努力寻找更加经济高效的油气勘探开发方式。
在勘探开发过程中，必须首先解决不同阶段可能存在的问题，才能最终确认油藏潜力并为每个勘探项目制定最佳的生产计划。
为了应对这些不确定因素，作业人员需要对地下情况有一个更加清晰的认识，对地层岩石特性及其内部结构间的相互作用有更深入的了解。
Repsol（雷普索尔）公司成立于1987年9月，是西班牙最大的工业公司，其经营业务包括勘探与生产、炼制与销售、化工、天然气等四个方面。
按国际通用的石油储量、石油产量、天然气储量、天然气产量、炼制能力、油品销售量等六项指标综合测算，雷普索尔石油公司在世界石油公司中排名第47位。
Repsol正致力于勘探开发前沿技术的研究工作，其中，Repsol技术中心( RTC)是开展研发工作的中心。
RTC成立于2002年，它将Repsol位于西班牙不同地区的价开发机构联合在一起，共同推动Repsol战略项目的发展，力图以更高效、环保可持续的能源系统满足当前和未来的能源需求。
RTC基地有300多位科研人员，他们充分利用这里的设施，开发出能源勘探过程中使用的新工具和新方法。
通过这些工具的应用，Repsol成功地探测到多个新油藏，使其勘探成功率高于全球平均水平。
探寻更多能源Repsol能源探索计划背后，是一系列旨在提高油气勘探开发效率的开拓项目。
从油气的勘探到其转换成有价值的产品，Repsol能够为能源开发过程的各个领域提供创新性的解决方案。
随着研究项目不断推动油藏勘探技术的发展，2014年Repsol的勘探成功率达到33%，位列行业第一。
Sherlock IRepsol的研发目标是提高勘探成功率，以及通过对油气藏的地质评价、验证和校准减少不确定因素的影响，一项名为Sherlock的创新项目因此应运而生。
项目中使用的独特方法论由RTC和地质勘探学科团队联合开发。
XRF使用手册
1.2主要组成部分的概述X射线荧光光谱的核心扫描仪由五个主要部分组成：1）核心扫描器与直流电动机致动的X-轴和Z轴为Z-轴，不锈钢轴承，不锈钢透视安全外壳透视安全窗口进行目视检查，电机驱动门和机械的核心配件。
2）智能扫描电子与精确定位功能，集成安全联锁、触摸屏故障的发现和手动控制机制，可编程逻辑控制功能。
3）强制空气冷却牛津100瓦特透视源与阳极铑的电压范围是4......50 kV和电流范围0...2毫安。
4）堪培拉X - 点子1500-1.5检测器：8毫米²准直到5 mm²，晶体厚度1.5毫米窗口：0.5密耳（焊接，涂）堪培拉DSA1000（MCA）5）个人电脑运行在Windows XP下完全自动化的数据采集和处理软件。
注：在X-射线源和X射线检测器中含有铍作为窗户透视透明剥离之间的真空和大气条件。
铍是有毒的材料！2 安装2.1要求电力：XRF核心的扫描仪需要一个电连接到230 V / 50 - 60Hz的电源净值。
“连接应融合与16安培。
请参阅附录4.1的电气规格。
氦气：在X射线荧光光谱测量氦气是必要的。
其X-射线吸收率很低。
氦气的压力应该调整在0.5 (1)巴的压力调节器。
在X射线荧光测量的所需的氦气流是约10 ...30毫升/分钟，大约200天可以使用一瓶（200bar/50L）3 运行3.1警告产生的X射线源是危险的，如果遇到了，可能是致命的。
要特别注意工作时，该设备必须行使。
任何人都必须佩戴辐射剂量计工作或观察该设备操作。
买家计划安装的辐射机应确保他们遵守当地法规。
见附录4.4辐射安全数据表。
3.2功能描述在切换之前对核心扫描器的压缩的空气从外部空气源，例如压缩机应连接。
氦气瓶必须打开。
主开关切换到位置“ON”（请务必将‘EMERGENCY STOP’按钮复位）主开关启动大约30秒后Avaatech的标志将出现在触摸屏幕上。
通过触摸屏幕主菜单页会显示出来。
用个人电脑来操作扫描仪，扫描仪应设置在“REMOTE”模式。
XRF,这个既有科技感又有神秘感的东西是什么？
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
XRF，这个既有科技感又有神秘感的东西是什么？
XRF，近十几年来快速发展，已经应用在很多物品的定性，定量的分析中，那这个听起来既有科技感又有神秘感的东西是什么呢?
XRF(X Ray Fluorescence)就是荧光分析，又称X 射线次级发射光谱分析。
当能量高于原子内层电子结合能的高能X 射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层电子而出现一个空穴，使整个原子体系处于不稳定的激发态，然后外层电子自发地由能量高的状态跃迁到能量低的状态。
当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收，而是以辐射形式放出，便产生X 射线荧光，其能量等于两能级之间的能量差。
X 射线荧光的波长是特征性的，与元素有一一对应的关系(定性分析基础);依据谱线强度与元素含量的比例关系进行定量分析
XRF 岩芯扫描法的基本原理与常规XRF 相同，基本上是基于定量分析。
区
别在于XRF 岩芯扫描在常规XRF 系统的基础上加入了电子机械传动系统。
XRF 岩芯扫描法扫描的是岩芯中的化学成分变化，包括主要、次要元素以及微量元素，痕量元素。
该方法可以直接扫描岩芯剖面来获得样品中的元素含量，具有快速、无破坏性、连续、样品制备要求低及分辨率。
那这种研究方法在地学，海洋学中都有哪些应用呢?
其实XRF 方法在1963 年，成都地质学院就开始实际试验测量，1975 年至1980 年研制完成了便携式找磷仪;1977 年至1979 年研制完成了X 射线荧光测井仪，很多地学前辈将这种技术应用在野外金属矿勘查中，并获得了巨大的成功。
而且该方法对沉积物扫描结果、古气候、对环境的重建有很强的指导意义。
XRF元素分析技术在岩性识别中的应用
58一、引言近些年，随着春风油田、阿拉德油田等油田的发现，准噶尔盆地、敦煌盆地、六盘山盆地等西部新勘探区块已经成为研究区增储上产重点区域。
但这些区块勘探程度较低，存在地层构造复杂、岩性难以识别等难点，给钻井、录井工程的施工造成较大的难点。
XRF元素录井作为近些年发展起来的一项录井新型技术，该项技术主要通过对岩屑、岩心、井壁取心等录井实物中的重点元素特征近些分析，辅助现场录井工作。
二、元素录井技术1.岩石元素特征。
地层岩石主要是由矿物组成，不同岩性的岩石矿物成分及含量不同，导致其对应的元素特征不同。
例如，石英的化学成分主要为SiO 2，元素主要反射Si和O；石膏的化学成分主要为CaSO 4，有少量的Cr和Sr，元素主要反射Ca、S、Cr、Sr等。
因此元素含量的不同可反射出各种矿物在岩石中的含量。
表2为中国各地区的一些岩浆岩和沉积岩的氧化物质量分数统计数据转换为元素质量分数的数据表。
从表2可看出，不同的岩性在元素分配比例上存在差异。
表2 中国各地区主要岩石类型的元素质量分数三、岩性识别1.火成岩。
笔者对研究区钻遇的安山岩、凝灰岩、火山角砾岩及流纹岩4种常见火成岩样品进行了元素分析，总结出区块内常见火成岩岩性对应元素特征如下：表3 准噶尔盆地西部隆起HS山前构造带常规岩性元素特征表2.沉积岩沉积岩中，砂岩、泥岩以及碳酸盐岩都有其典型的元素特性。
（1）砂岩较泥岩相比，Si元素含量明显偏高，且由于砂岩具备一定的孔隙性和渗透性，其内部充填物质的不同，微量元素上的表现也与泥岩不尽相同，比如砂岩水层，其中的Cl元素含量明显偏高。
（2）泥岩主要由黏土矿物等组成，其所含的Si元素含量较砂岩明显偏低，而Al、Fe、K等元素含量较砂岩明显增高，而Sr、Cr元素也是含膏泥岩的主要元素特征。
（3）在碳酸盐岩的区分上，其所含的Mg、Ca含量远远高于砂岩、泥岩。
3.变质岩。
研究区当前钻遇的变质岩岩性主要有石英岩、片岩、片麻岩，三种岩变质岩的微量元素（Ti、V、Ni、Cu、Zn、Ba、Sr等）变化特征指向性不同。
xrf 原理
xrf 原理XRF原理。
XRF（X射线荧光）是一种常用的非破坏性分析技术，广泛应用于金属、矿石、化工、环境、地质、建材等领域。
它通过测定材料中元素的特征X射线荧光强度来分析样品的成分，具有快速、准确、无损、多元素分析等优点。
下面将详细介绍XRF的原理。
XRF分析的原理是利用入射X射线激发样品，样品中的元素吸收X射线后会发出特征X射线荧光。
这些特征X射线的能量和强度与元素的种类和含量有关，通过测量特征X射线的能谱图，就可以确定样品中各种元素的含量。
XRF分析主要包括激发和检测两个过程。
首先是激发过程。
XRF分析中常用的激发源有放射性同位素源和X射线管两种。
放射性同位素源常用的有锗-125、钴-57等，它们通过衰变产生的γ射线作为激发源。
X射线管则是通过加速电子产生X射线来激发样品。
无论是哪种激发源，其作用都是使样品中的原子内部电子跃迁，从而产生特征X射线。
接下来是检测过程。
检测系统通常包括X射线检测器、能谱仪和数据处理系统。
X射线检测器接收样品发出的特征X射线，并将其转换成电信号。
能谱仪对这些信号进行能量分析，得到特征X射线的能谱图。
数据处理系统根据能谱图进行峰面积计数，再通过内标法或外标法计算出样品中各元素的含量。
XRF分析的原理可以用荧光原理和能谱原理来解释。
荧光原理是指样品受到激发X射线后，元素内部的原子核激发态电子会跃迁到基态，放出特征X射线。
能谱原理是指特征X射线的能量是固定的，不同元素的特征X射线能量不同，因此可以通过能谱图来识别元素。
总的来说，XRF分析的原理是基于样品中元素吸收入射X射线后发出特征X射线荧光的现象，通过测量特征X射线的能谱图来分析样品的成分。
它是一种快速、准确、无损、多元素分析的技术，广泛应用于各个领域。
希望本文能够对XRF的原理有所了解，谢谢阅读。
XRF芯体扫描仪简介
X荧光芯体扫描仪（XRF）一、XRF芯体扫描仪简介Itrax芯体扫描仪是瑞典COX公司提供的一种平直束X射线扫描仪，2013年开始正式运行，主要用于湖芯、岩石等柱样剖面的原位、无损、快速、高分辨表面分析。
二、仪器主要功能和技术指标1、RGB光学图像，反映样品表面形貌。
2、显微X光图像，可以反映样品的密度情况，最高分辨率200μm。
3、元素组成，不同的X光管元素测量范围不一样，按需选择，最高分辨率200μm。
4、磁化率分析，也可用于样品段拼接，最高分辨率4mm。
三、仪器使用注意事项1、每周至少开机一次，记录Radiographic Signal信号，对比前一次结果，偏差应小于10%，如发现偏差较大，联系COX公司。
记录标准Silica板Ref Spectra，定期发给COX公司检查。
2、主机打开前先打开循环水开关，防止X光管过热关闭。
3、做XRF和MS分析前样品必须覆膜，防止样品水分丢失及污染仪器。
4、磁化率探头通常处于悬挂固定状态，测样前应松开探头。
5、如需做MS分析，样品做XRF分析样品放置时应空出10cm，XRF结束后做原位分析。
选择扫描区间时，前后应至少各空出4mm小段，防止探头高度骤变。
6、仪器XRF扫描最大间隔为1mm，更大的扫描间隔可能损坏检测器。
7、长岩芯分段扫描过程中不要改变仪器参数，否则将导致数据无法拼接。
8、每三个月为光管端高压电缆接头涂抹P4硅脂，每六个月为高压电源端电缆接头涂抹P4硅脂。
9、样品剖开后应立即上机，防止样品表面形貌变化。
样品扫描完毕后可进行分样，进行其他分析。
amplifier andmulti-channelanalyserenergy (KeV)channelcountssampleX-raytubedetector。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、连续X射线：撞击阳极靶的电子或照射样品的X射线，
若其能量不越过一定限度，则这些大量不同的电子或X 从光谱上看是连续的，称为连续X射线。所产生的光谱与 靶的材料性质无关。
射线只能产生大量强度较低，能量和波长均不同的X射线，
强度最高。该入射线束就适宜分析较重（原子序数较高）
的元素。
因此，根据所要分析的样品或元素的性质，以及实验
目的，选择合适的电压、电流（入射能量）、滤波片、 或分析X荧光的波长，或分析其能量，以测得样品中的 元素组成及其含量。 通常波长色散型XRF可对轻重元素进行较精确的分析，
但对样品预处理质量要求较高，能量色散型XRF对较重
Bi
Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf
Lα1
Lα1 Lα1 Lα1 Lα1 Lα1 Lα1 Lα1 Lα1 Lα1 Lα1 Lα1 Lα1 Lα1 Lα1 Lα1
0.1144
0.1114 0.1085 0.1057 0.1031 0.1005 0.0980 0.0956 0.0933 0.0911 0.0888 0.0868 0.0847 0.0828 0.0809 0.0791
优点：可得到较为精确的绝对含量数据
缺陷：预处理工作量庞大，耗时耗成本，致使
高分辨率的测试分析无法实现；可损坏珍贵的
样品。
Scanner的样品预处理
XRF Core Scanner的预处理，仅需将样品表面 处理平整，铺上专用薄膜，量好尺寸即可入机 测试。
优点：高分辨率测试；获得绝大多数元素的含量； 预处理简单；无损测试。 缺陷：得到的是相对含量；样品未经物理、化学 预处理，受到一些因素干扰，如水、颗粒效应等。
X Ray Fluorescence Spectrometer —— “XRF”
各种 XRF
XRF Core Scanner
X射线，伦琴射线，是电磁辐射波的一种，波长
约0.06～20×10-8cm，介于紫外线和γ射线 。
波长短，频率高，能量强。
电磁场中不偏转，说明不带电。
X射线光管（ X-ray tube)，基本上由阴极、阳极组成的 管心与管套组成,管心与管套间为真空或绝缘油。阴极 一般有大小两组灯丝,阳极是一个固定或旋转的靶面。 管套留有一个X光窗，X光由此窗射出。
Cr
Mn Fe
Kα1
Kα1 Kα1
0.2290
0.2102 0.1936
In
Sn Sb
Lα1
Lα1 Lα1
0.3772
0.3600 0.3439
W
Re Os
Lα1
Lα1 Lα1
0.1476
0.1433 0.1391
Es
Fm Md
Lα1
Lα1 Lα1
0.0773
0.0756 0.0740
Co
Kα1
0.1789
Te
Lα1
0.3289
Ir
Lα1
0.1351
No
Lα1
0.0724
为更精确的获得不同元素的特征X射线（Kα或Lα等），
可利用吸收限特性制作滤片。
吸收限
X射线波长越短，穿透力越大，对于均匀的纯物质，
质量吸收系数越小，即被吸收的X射线越少。 但当波长小到一定程度，质量吸收系数会突然升高 7～10倍，即被吸收的X射线大量增加；若波长继续 减小，质量吸收系数逐渐减小。突变处的波长称为 吸收限。
产生电子的阴极，一般为螺旋状钨丝，通电加热后可 发射电子。
用几万伏至几十万伏的高压加速电子，电子束轰击靶极。 阳极靶，用高熔点金属制成，用来吸收阴极电子，当被 高速电子撞击时，产生X射线。
X射线具有很强的穿透力，医学上常用作透视检查， 工业中用来探伤，其它如测厚钢板、骨密度、安全
检查，X光相机等。
电子跃迁入K层形成K系特征X射线，分别由L、M、N层电子跃迁 入K层所产生的K系特征X射线分别称为Kα、Kβ、Kγ。
ΔE/E，即荧光产额，是某一 层释放出的有效X射线能量与 这一层吸收初始能量之比， 其值<1。
电子跃迁时，多余能量既可以X射线形式释放，也可以 导致外层一个或多个电子射出，称为俄歇效应， Auger electron。
2.362
1.832 1.461 1.191 0.989 0.834 0.7126 0.6158 0.5373 0.4729 0.4193 0.3742 0.3359 0.3032 0.2749 0.2504
As
Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd
Kα1
Kα1 Kα1 Kα1 Kα1 Kα1 Kα1 Kα1 Kα1 Kα1 Kα1 Kα1 Kα1 Kα1 Kα1 Kα1
0.1176
0.1105 0.1040 0.09801 0.09256 0.08753 0.08288 0.07859 0.07462 0.07094 0.06751 0.06433 0.06136 0.05859 0.05599 0.05357
可对数据进行校正。
海洋地质国家重点实验室XRF Core Scanner基本性能：
1、 可测元素Al13～U92。为能量色散型XRF。
2、 对1.5米长的岩芯可在6小时完成全部元素的测试。 3、 测试分辨率1～10 mm。 4、 长度为2 m以下的岩芯均可测。 5、 X光斑为矩形，长度为1～10 mm，宽度固定为 16mm，因此可对U-Channel样品（通常宽度为 20mm）进行测试。
Hg
Tl Pb
Lα1
Lα1 Lα1
0.1241
0.1207 0.1175
O
F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V
Kα
Kα1,2 Kα1,2 Kα1,2 Kα1,2 Kα1,2 Kα1,2 Kα1,2 Kα1,2 Kα1,2 Kα1,2 Kα1,2 Kα1,2 Kα1,2 Kα1,2 Kα1
元素的分析效果较好，较轻元素的效果相对较差，对 样品的预处理质量相对要求较低。
XRF的结构简图
传统XRF 的预处理
X射线荧光分析法的特点
1、非破坏性或少破坏性分析。 2、与化学结合态无关。如有机碳和无机碳中的碳一起 被分析出来。 3、对气、固、液态，以及晶体、非晶体均可分析。 4、分析的元素种类较全，Be4～U92（限波长色散型 XRF，配齐晶体）。 5、对样品最表层进行分析，通常深度小于几百um（视 入射能量和元素种类）。 6、制样较简单，相对于ICP-OES、ICP-MS等仪器。
同济大学海洋与地球科学学院
现代分析测试技术之——X射线荧光分析与
X荧光光谱岩芯扫描仪（XRF Core Scanner）
授 课 人： 谢 昕
课程目的：
了解仪器的测试原理和性能
能够对常规样品进行测试
能够处理和使用数据
三次课时：
一、X射线荧光光谱分析原理
二、数据的处理、校正及使用；XRF Core Scanner参观 三、PANalytical公司上海实验室常规XRF 教学实习
部分天体可辐射X射线，如X 射线双星、脉冲星、伽玛射线暴、超新星遗迹、活动 星系核、太阳活动区，以及星系团周围的高温气体等等
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
X射线荧光
X ray fluorescence
当X射线（一次X射线）照射到物质上时，物质中原子的 K、L等层电子被逐出，外层电子跃迁以填补内层空位， 多余能量以X射线形式释放，即二次X射线，或称X荧光。
随原子序数降低，产生俄歇效应的几率增大，而 荧光产额显著减小。 对于同一原子，荧光产额随K、L、M、N层的顺序递减。 因此，对于原子序数低的原子通常用K系特征谱线作为 分析线，而原子序数较高的原子，考虑到激发条件（如 激发能量增高），连续X射线（增多）和分辨率，一般
选用L系特征谱线作为分析线。高低分界在原子序数
element line Pt Au Lα1 Lα1
wavelength - nm 0.1313 0.1276
B
C N
Kα
Kα Kα
6.76
4.47 3.16
Zn
Ga Ge
Kα1
Kα1 Kα1
0.1435
0.1340 0.1254
Cs
Ba La
Lα1
Lα1 Lα1
0.2892
0.2776 0.2666
因此X荧光也是一种X射线；其能量小于一次
X射线。 Gamma射线照射样品也可产生X荧光。 二次X射线是否还会产生三次、四次X射线？。
月球X射线荧光照片
X射线分为两类：
1、特征X射线：撞击阳极靶的电子或照射样品的X射线，
若能量达到一定限度，可将原子内层电子逐出，如将K
层电子逐出，则L、M、N层电子逐级跃入空位，多余能
7、分析速度较快。 8、作绝对分析时，需要标样标定。 9、原子序数低的元素，其检出限及误差一般比原子 序数高的元素差。 10、阳极靶的金属发出的X射线特征谱会混入最终的 X荧光分析结果，如Scanner使用的Rh极X光管。
XRF Core Scanner —— Scan Core 的 XRF
传统的XRF需对岩芯样品进行分样、烘干、 研磨至200目、经压片机压制成薄片、熔样 等预处理步骤才可上机测试。
被吸收。
在入射线束CuKα的波长为某种元素原子K层吸收限波长
或比其稍小的情况下，该元素K层被激发的几率最大，
产生的K系谱线强度最高。此入射线束就适宜分析较轻 （原子序数较低）的元素。 若入射线束（比如 Cu Kβ）稍大于K层吸收限波长， 而为L层吸收限波长或比其略小时，K层的激发几率和 K系谱线强度都大量减小。此时L层的激发几率和谱线