岩心扫描系统建设

操作岩心管理与扫描系统~

实物资料管理数据库是岩心库馆藏目录，学会进入系统库，检索实物地质资料目录。
岩心扫描系统库是实物资料扫描图像查询分析应用库，学会使用图像库才能观察到岩心图像，才能对图像进行技术操作和分析。如在图像上进行曲线对比，对孔洞进行测量等。

20世纪90年代后期，由于数码技术和数据库技术的发展，给岩心提供远距离图像观察的方便和利用可能。目前，矿山企业在岩心管理上，使用扫描技术保存岩心图像基本普及，特别是探井类岩心扫描技术已被广泛使用。

CISS型岩心扫描仪

岩心扫描是为地质研究技术人员提供了一个间接而又简捷的观测岩心方法。
岩心在施工现场经过清洁、晾干、整理和标注工序后，即可扫描。国内多家厂家开发出“车载岩心扫描仪”，适用于到现场扫描。有录井公司、实验室、岩心库专门配备了岩心扫描设施。在岩心库配备的扫描仪，多用于扫描历史上库存的没有经历过扫描的岩心与岩屑。
目前的专用岩心扫描仪分辨率可达1200DPI，最高可达每米47000多像素。对岩心的外表面进行图像采集。采集方式一般有荧光下扫描和白光下扫描两种。白光可360度滚动扫描。扫描图像管理系统可将扫描数据设置为自动压缩入库，目前的压缩比达100倍，这为图像数据网上传输带来方便。

白光扫描柱状、岩性描述图

研究与决策人员可在第一时间观察到现场传回的岩心图像。高分辨率的岩心图像甚至比肉眼直接观察岩心更清楚。此外还能通过数据库系统，在同一平台上与测井曲线对比，进行地质技术分析。
如：四川大学开发的CISS系列岩心扫描成像系统将岩心扫描成像，运用自动控制技术、图像处理和识别技术、计算机技术和数学地质方法，实现岩心平面普光和360°外表面圆柱状岩心普光，荧光图像的自动采集；能宏观和显微岩心图、文资料及相关地质资料的快速存储、查询及综合管理；可以通过调整图像的亮度、对比度、饱和度、色度等，使处理后的图像特征更清楚，图像更清晰。相关数据库形式的运用管理，能加载岩心的相关描述、地层参数、测井曲线等，嵌入分析研究岩心图像中地质信息(裂缝、孔洞、孔隙、层理、粒度、荧光含油)的定量分析计算与评价；基于高速局域网、互联网，对岩心图、文资料及相关地质资料的共享。将查询功能与矿山勘探开发的数据融为一体。
在钻井过程中，取心是为了弄清地下地质情况，大部分地质情况是通过采集样品进行化验分析获取的。如岩性分析、矿物成分分析、物性分析、地层中的古生物分析等。岩心经过采样后会破坏原态，岩心扫描确保了岩心的原态图像的存在。因此，在现场进行岩心扫描，能使岩心原始姿态最大限度地得以保存。但气泡等易挥发性物质状态，在自然管理情况下，很难保存的。
岩心扫描图像的整理。图像扫描后进入数据库，还需要采集相关数据，对图像进行物性描述。这一切都是以实物岩心为依据的。这一点上，同纸质录井柱状图资料及其电子文本要求对应。

岩心柱状、测井曲线组合图

岩心与岩屑的数据库管理，在20世纪90年代陆续出现。主要有：岩心实验分析数据库、岩心扫描图像数据库、自动化立体岩心库管理系统，还有勘探开发数据库中的岩心岩屑库。这些库各有侧重，数据重复，理应整合。矿山企业的数据中心建设应该设计有岩心管理模块，其中包括：岩心数据标准化、数据源入库的分工协作化、日常实物资料数据的维护正常化、数据的调用的规范化等。
与岩心、岩屑等实物资料有关的数据源，应该采集的数据主要有：
单井基础数据、取心数据、扫描图像数据、岩心库管理数据、岩心岩屑化验分析数据。辅助以测井、测试数据。
单井基础数据可通过数据池共享，主要有单井地理位置及坐标、构造名称、井名、类别(探井、普查井、开发井；直井、水平井、侧钻井等)、设计井深、终孔井深、钻井队、钻机型号、录井队、录井仪型号等；
取心基础数据主要有：取心目的层、取心回次、各回次的起止井深、心长、岩心描述、取心率、取心时间、录井单位；
岩屑数据主要有：每包间距、迟到时间、对应井深、包数、岩屑文字描述；
扫描图像数据主要有：图像数据和围绕图像产生的相关重要数据。如图像的岩心对应井深、扫描岩心实际长度、图像分辨率、扫描方式(如白光扫描或荧光扫描)、数据格式、扫描设备、扫描时间、扫描单位等；
岩心管理数据主要有：入库时间、实物资料在岩心库中的架号、箱号、回次号；入库心长、岩屑入库包数、接收人和移交人等；
实物资料的化验分析数据(以石油勘探开发业为例)主要有：
荧光薄片、铸体薄片分析鉴定、孔隙度、渗透率、含油水饱和度分析、X射线衍射分析鉴定、岩矿分析鉴定、干酪根分析鉴定、镜质体反射率分析鉴定、氯仿沥青“A”族组分分析、饱和烃色谱分析鉴定、有机碳分析鉴定、热解色谱分析鉴定、生油岩热解评价分析、气相色谱分析鉴定、介形虫鉴定、牙形石鉴定、轮藻化石鉴定、孢粉鉴定、粒度分析鉴定、碳酸盐分析鉴定、润湿性分析鉴定、油分析、水分析、气分析、古生物鉴定、微体古生物鉴定、黏土矿物分析、扫描电镜分析、同位素测定、沥青A 族组分、红外光谱、重矿分析、包裹体分析、镜煤反射率分析、三敏(水敏、酸敏、油敏)分析、驱油试验、压汞分析、荧光分析、地磁测量等；
如果以上基础数据在矿山的数据池中都包含了进去，那么岩心扫描应用平台需要单井基础数据就可从数据池中获得共享了。
实物资料的前期整理，主要为了清洁、理顺、标注和扫描，达到准确、有序、规范和方便之目的。

邓会娟 王浩 姜爱玲 田荣军

（国土资源实物地质资料中心）

摘要 本文概述了岩心扫描技术国内利用现状和岩心图像采集工作原理，重点介绍了实物地质资料中心岩心扫描系统的总体结构、图像采集主要工作流程，以及岩心扫描技术在实物地质资料管理与服务中的应用前景。

关键词 实物地质资料；岩心扫描

一、国内岩心扫描技术利用现状

近年来，岩心扫描技术和图像分析技术在石油勘查与开采领域已经广泛应用，研究不断深入，在石油钻井岩心管理与利用以及指导油气勘查和开采方面，已经初见成效。大庆油田研究院岩心资料中心、华北油田研究院、胜利油田地质院岩心室、玉门油田研究院岩心室等单位均在利用此项技术进行岩心管理，并对岩心扫描图像进行了开发利用，对扫描图像中的裂缝、孔洞、层理、荧光含油等地质特征进行分析，为油气开采提供了重要信息。利用岩心图像数据库系统实现了岩心图文资料的永久性保存和有效管理。通过利用油田内部网络进行图文传输，实现岩心资料共享。

大陆科学深钻项目利用扫描技术，采取岩心表面图像信息并综合管理。建立了中国大陆科学钻探工程岩心图像数据库，2500张图片通过互联网向社会提供服务。

国土资源部实物地质资料中心于2005年引进了彩色岩心扫描仪，开始对库藏岩心进行图像采集数字化研究，建立岩心图像数据库扫描工作，将岩心扫描与图像管理技术引用到实物地质资料管理领域。

二、岩心图像采集工作原理及图像采集系统

岩心图像数字化工作是通过机电一体化的图像采集控制系统，由线阵CCD构成的数字图像采集系统和岩心扫描机械装置组成，对岩心进行连续的扫描。数字图像采集系统将模拟的岩心表面图像信息转化为数字图像信息通过高速USB接口传送并存储在计算机中（图1）。

图1 系统基本结构图

1.岩心图像采集控制系统

岩心图像采集控制系统采用嵌入式机电控制系统设计。使用多单片机集成电路板来分别控制平动、滚动、光检测、照明等相关功能。它包括平动扫描控制部分和滚动扫描控制部分。

岩心图像采集控制系统使用三片单片机对平动电机、滚动电机和光检测挡板电机进行控制。单片机控制系统属于从机设备，采用中断控制方式通过UART串行口与PC主机进行通信。通过PC主机对单片机的控制来实现对多个电机的分别控制。单片机程序使用汇编语言编写，具有代码简洁、可控制性高、程序稳定等优点。

单片机程序在上电启动后立即进入初始化程序，在初始化程序中清空程序存储单元内容，并设定波特率等固定参数，最后开启串口并进入循环等待PC主机通过串口下达指令。在接收到所有PC机输入的控制信息后，如果检验信息正确，则开始根据控制信息设定片内定时器的参数并开启片内定时器，通过片内定时器产生步进电机的控制波形，达到机电一体化控制的目的。在所有程序运行过程中还实时检测行程开关信号来保证电机的正常运行。

（1）岩心滚动扫描控制

滚动扫描岩心表面图像时，步进电机经皮带驱动A 辊和B 辊同步转动，两辊的转动通过摩擦力带动岩心同步转动（图2）。A、B 两根辊与岩心之间没有相对滑动，所以采集头在给定分辨率的情况下所要求的岩心表面转动速度是一定的，它和胶辊表面的转动速度相等，由辊的直径和减速器的传动比可算出步进电机所需的转速。长距离滚动扫描图像由多幅滚动扫描图像拼接而成，滚动扫描控制过程见图3。

图2 岩心滚动扫描时A、B 胶辊与岩心放置位置示意图

图3 滚动扫描控制框图

值得注意的是：①岩心的直径不同并不影响步进电机的转速，因为辊与岩心之间没有相对滑动，采集头所要求的速度实际上就是辊表面的速度，当岩心直径变化时需要做的只是适当调整A、B 辊的中心距；②因为岩心的直径有多种规格，所以要精确控制电机的步数也就是控制岩心转过的角度比较困难。用户通过采集预览窗口观察所采集到的图像，只要图像有重复部分就说明岩心已转过了360 °，岩心图像录入软件，可以自动裁减掉多余的部分。

（2）岩心平动扫描控制

平动扫描采集岩心剖面图像时，辊不转动，岩心也就不动，而此时采集头沿着岩心轴线方向以与当前分辨率相匹配的速度移动，自然也就实现了图像的采集过程。采集头通过一系列保障机构安装在滑道上，然后由丝杆驱动着左右移动，丝杆则是由另外一个步进电机控制运动。

2.线阵CCD数字图像采集系统

CCD器件的主要功能是把二维光学图像信号转变成一维视频信号输出，它的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其他大多数器件的是以电流或者电压为信号。一般分为线阵CCD和面阵CCD两大类。CCD的基本功能是信号电荷的产生、存储、传输和检测。其中光电荷的产生是CCD的首要功能，其作用是当光入射到CCD的光敏面时，产生与入射的光谱辐量度呈线性关系的光电荷，入射光越强，通过电荷积分所得到的光电荷量越大。产生的光电荷被储存在构成CCD的基本单元MOS（金属－氧化物－半导体）结构中。当完成对光敏元阵列的扫描后，CCD将光电荷从光敏区域转移至屏蔽存储区域，而后，光电荷被按顺序转移至读出寄存器。在光电荷转移通道的末端，CCD再将电荷信号转换为电压或电流信号输出，也称为光电荷的检测。目前CCD的输出方式主要有电流输出、浮置扩散放大器输出和浮置栅放大器输出。岩心图像采集系统应用的是线阵 CCD NEC μPD8872。CCD 的控制心片采用的是 LM9833，48 位彩色，1200dpi USB图像扫描心片。

线阵CCD数字图像采集系统最后将处理后的图像信息通过符合USB2.0 协议接口芯片，使用USB数据线传输给PC机。

三、岩心扫描图文管理系统

岩心扫描是利用岩心扫描仪对岩（矿）心表面信息进行采集形成图像的过程，岩心图像通过图文数据管理系统保存到图像数据库中之后，再录入与岩心相关地质信息（岩石名称、岩性描述等），构成岩心综合图文图像库，实现图文图像信息的统一管理。用户可以利用计算机进行浏览、查询、观察。

1.系统硬件

多功能扫描平台（含平动、转动、滑动平台、宏观台；电路控制组件；三种扫描成像组件）；三台计算机，CPU时钟频率为2.6G，硬盘120G，内存1024M；D-Link交换机一个。

2.系统软件

岩心扫描系统以Windows 2000 Server、SQL Server为系统平台，包括图像录入、图文数据管理与查询、SQL Server2000数据库维护、图像信息提取、传输与浏览系统等五个模块。系统总体结构见图4。

3.用户权限管理

在本系统中，用户包括系统管理员和普通用户两种类型。系统管理员能够增加、删除和修改全部用户信息，能够查询全部的岩心图像信息，并具有删除和修改数据的权限，而普通用户只能查询和浏览岩心图文图像信息。

图4 岩心扫描系统结构图

4.系统主要功能

1）该系统的核心部件是用德国产每行2098 象元线阵CCD，在单片机和计算机控制下对宏观圆柱岩心、平面岩心、起伏不平的岩心表面进行高分辨率（150dpi—400dpi 或 150dpi—800dpi）、高保真地快速扫描成像、存储、管理、传输。

2）用特制的实时超低照度CCD，在计算机控制下对宏观岩心的荧光图像扫描成像、存储、管理、传输。

3）用2560×1920带电子快门的数码相机，配合专用的宏观台，在计算机控制下对团块状岩心表面进行扫描成像、存储、管理、传输。

4）利用岩心图像管理库对岩心图像信息及相关地质资料进行永久性储存及综合管理。

5）按地区、井名、井段、井深、层位、入库时间、等条件查询相关管理数据。

6）岩心图文图像浏览观察。系统采用B/S模式，用户可利用Web浏览器对岩心图像及岩心综合柱状图进行浏览观察。

四、岩心扫描工作流程

岩心扫描工作内容包括岩（矿）心图像扫描、图像处理、图像入库、相关资料入库、综合柱状图生成等，具体工作内容和主要工作流程见图5。

图5 岩心扫描工作流程图

1）根据岩心图像的不同技术要求，进行不同的扫描，扫描方式包括白光平动扫描、白光滚动扫描。平动扫描主要是采集岩心上表面图像信息，滚动扫描是采集岩心整个外表面图像信息。扫描参数主要是扫描分辨率的选择，扫描仪最高分辨率可达1200dpi，一般情况选择200dpi，特殊情况需要特别清晰时也在600dpi以下。

2）扫描图像进行处理包括剪裁、拼接、亮度调节等。

3）岩心图像入库是指将岩心图像按井段孔深录入到管理数据库中，集中管理。

4）录入岩心相关地质信息是将与岩心相关的地质信息如岩石名称、岩性描述等录入到数据库中，形成图文图像数据库。

5）以钻孔为单位形成综合柱状图，见图6。

图6×××矿区部分钻孔综合柱状图

岩心扫描作为新兴的技术，在实物地质资料管理与服务方面有广阔的应用空间。实物地质资料中心岩心扫描系统中，钻孔岩（矿）心表面地质信息以图像形式保存，与文本地质资料信息结合，构成完整的信息资源，利用现代信息网络技术，观察者可以在任何地区和任何时间访问，对其进行观察，实现实物地质资料信息共享。

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涉县19282228651： HyLogger岩心扫描仪系统怎么样?哪里可以找到相关服务? - ？
势股瑞泰： HyLogger岩心扫描仪系统由HyLogger岩心扫描仪和TSG(The Spectral Geologist) 光谱地质分析软件组成,由澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)设计,中科遥感在国内最先代理并进行推广.HyLogger系统基于反射光谱分析技术,采集和分析岩心、碎屑和粉末等样品的反射波谱,实现矿物的自动识别,同时获取样品的高分辨率图像信息,方便岩心的数字化存档;基于配套的TSG软件,实现集成管理和分析样品的岩矿地球化学测试等数据,帮助用户建立虚拟岩心数据库,进而建立光谱找矿应用模型

涉县19282228651： 岩心ct图像扫描系统 大概多少钱 - ？
势股瑞泰： 这个要看具体的品牌,你是需要检测什么类型的岩心,如果是整岩心检测,比较好的有德国ProCon 垂直扫描系统,可以做注流检测,如果不做注流检测,光是一般的检测,可以选择美国的Universal.但是德国普光在中国有售后,美国universal还没有.这两个设备都在一千多万人民币.

涉县19282228651： 有没有条码扫描模块可以二次开发的? - ？
势股瑞泰： 可以的,深圳远景达的条码扫描模块是可以做二次开发的,而且他们的价格比同行更有优势

涉县19282228651： 何谓＂岩心＂?钻取＂岩心＂有何意义? ？
势股瑞泰： 准确的说应该是＂岩芯＂,是为研究地球在地质历史过程中的发展情况而打井得到的产物,是地下岩石的剖面截取物.通过对其研究可以了解地壳在漫长的地质历史进程中的变化情况,是抬升还是下降,是剥蚀还是沉积等等. 还有一个很重要的作用就是可以了解地下的流体资源分布储存情况,例如:石油 天然气 地热等.

涉县19282228651： 何谓＂岩心＂?钻取＂岩心＂有何意义? - ？
势股瑞泰：[答案] 岩心是岩石的剖面截取物,是为更好研究地球地壳在演化过程中的进程而开展的研究活动.从井场运回岩心,用清水清洗后晾干;在岩心槽中对岩心块进行仔细的对接,量出归位后的岩心长度,在岩心表面画出方位参考线,该参考线有红黑两条平行线...

涉县19282228651： 怎样设置扫描仪的共享文件详细步骤? - ？
势股瑞泰： 安装的具体步骤和安装本地打印机类似,不过需要注意的是:1、当安装界面出现“安装方式”选择提示框时,我们只有选中“一般安装”选项才能实现扫描仪的网络共享功能;当安装向导程序在提示我们选择需要的安装时,我们必须将界面中...

涉县19282228651： ricoh打印机扫描共享怎么设置 - ？
势股瑞泰： 扫描文件夹: 1- 电脑设置共享文件夹(SCAN),权限设置everyone完全控制 2- 打印机编入新用户:用户工具——系统设置——管理员工具——通讯簿——添加用户—— 输入共享夹PC路径(\\IP址或计算机名\共享文件夹名) 3- 打印机弹登陆界面验证PC输入计算机用户名密码(管理员权限) 4- 各要素必须输入确连接即功

涉县19282228651： 岩心取样由建设单位取样还是施工队伍取样? - ？
势股瑞泰： 岩心取样是受建设单位委托的勘察单位的工作内容之一,以完成工程建设场地的地质勘测评估的报告文件.所以既不是建设单位取,也不是施工队伍取.可能不是题主想要的答案,但是,我是对准了题目回答的!别说文不对题哈.