(57)【要約】本発明は、データベース内のサンプル領域の元素マップにアクセスすることであって、各元素マップは、ピクセルのアレイを含み、各ピクセルは、ピクセルが化学元素に相関する近似度を表す、値を有する、ことと、化学元素を含む、複数の化学元素に関する閾値を記憶する、データベースにアクセスすることと、元素マップのそれぞれ内のピクセルの値が対応する化学元素に関する閾値を上回るかまたはそれ未満であるかを決定することによって、ピクセルに対応するサンプル領域の一部内の物質の存在を決定することと、ピクセル内の物質の存在に基づいて、ピクセルを標識化することと、グラフィカルインターフェース上にレンダリングするために、物質マップを表すデータを出力することとを含む、岩石のサンプル領域の画像から岩石を分析するための方法、コンピュータプログラム、およびシステムを提供する。
2020519901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
岩石のサンプル領域の画像から岩石を分析するための方法であって、前記方法は、
１つ以上の処理デバイスによって、データベース内の前記サンプル領域の元素マップにアクセスすることであって、各元素マップは、ピクセルのアレイを備え、各ピクセルは、前記ピクセルが化学元素に相関する近似度を表す値を有する、ことと、
１つ以上の処理デバイスによって、前記化学元素を含む複数の化学元素に関する閾値を記憶するデータベースにアクセスすることと、
１つ以上の処理デバイスによって、前記元素マップのそれぞれ内のピクセルの値が対応する化学元素に関する閾値を上回るかまたはそれ未満であるかを決定することによって、前記ピクセルに対応する前記サンプル領域の一部内の物質の存在を決定することと、
１つ以上の処理デバイスによって、前記ピクセル内の前記物質の存在に基づいて、前記ピクセルを標識化することと、
１つ以上の処理デバイスによって、グラフィカルインターフェース上にレンダリングするために、前記物質マップを表すデータを出力することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記画像は、走査電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）を使用して取得される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの元素マップは、後方散乱電子（ＢＳＥ）画像、エネルギー分散分光法（ＥＤＳ）画像、波分散分光法（ＷＤＳ）、またはマイクロＸ線蛍光（マイクロＸＲＦ）画像に基づいて生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
各元素マップは、未処理画像データに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記化学元素は、アルミニウム、カルシウム、炭素、塩素、鉄、酸素、カリウム、リン、マグネシウム、硫黄、ナトリウム、シリコン、またはチタニウムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記物質マップの分解能は、ピクセルあたり２５０ｎｍ以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記決定することは、
化学元素に関する元素マップを選択することと、
前記元素マップ内の前記ピクセルの値と第１の閾値を比較することと、
前記ピクセルの値が前記第１の閾値との所定の関係を有するかどうかを決定することによって、前記物質の存在を検出することと
を含み、
前記ピクセルの値が、第１の閾値との前記所定の関係を有していない場合、前記方法はさらに、異なる化学元素に関して、選択、比較、および決定を繰り返すことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記所定の関係は、前記ピクセルの値が前記第１の閾値を上回ることを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記所定の関係は、前記ピクセルの値が前記第１の閾値未満であることを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記決定することは、
第１の化学元素に関する元素マップを選択することと、
前記元素マップ内の前記ピクセルの値と第１の閾値を比較することと、
前記ピクセルの値が前記第１の閾値と第１の所定の関係を有することを決定することと、
第２の化学元素に関する元素マップを選択することと、
前記第２の元素マップ内の前記ピクセルの値と第２の閾値を比較することと、
前記ピクセルの値が前記第２の閾値と第２の所定の関係を有することを決定することと
を含み、
前記標識化することは、前記ピクセルの値が前記第１の閾値と前記第１の所定の関係を有することに基づいて、かつ前記ピクセルの値が前記第２の閾値と前記第２の所定の関係を有することに基づいて、前記ピクセルを物質として標識化することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記物質は、鉱物であり、前記物質マップは、鉱物マップである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記サンプル領域を表すデータを受信することであって、前記データは、撮像デバイスから受信され、前記ピクセルをナノスケール分解能で表し、前記決定することは、前記受信されたデータに基づき、前記物質マップは、前記ナノスケール分解能に基づく分解能である、ことと、
前記物質マップ内の物質の査定を実施することと、
前記査定に基づくデータを出力することと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記査定に基づくデータは、前記物質マップ内の物質の特性評価を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記物質の特性評価に基づいて、前記岩石サンプル中の炭化水素の可能性を決定することと、
前記岩石サンプル中の炭化水素の可能性に基づいて、炭化水素抽出プロセスの動作に影響を及ぼすことと
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
岩石のサンプル領域の画像から岩石を分析するための命令を記憶する、１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体であって、前記命令は、１つ以上の処理デバイスによって、
岩石のサンプル領域の画像から岩石を分析することと、
データベース内の前記サンプル領域の元素マップにアクセスすることであって、各元素マップは、ピクセルのアレイを備え、各ピクセルは、前記ピクセルが化学元素に相関する近似度を表す値を有する、ことと、
前記化学元素を含む複数の化学元素に関する閾値を記憶するデータベースにアクセスすることと、
前記元素マップのそれぞれ内の前記ピクセルの値が対応する化学元素に関する閾値を上回るかまたはそれ未満であるかを決定することによって、前記ピクセルに対応する前記サンプル領域の一部内の物質の存在を決定することと、
前記ピクセル内の物質の存在に基づいて、前記ピクセルを標識化することと、
グラフィカルインターフェース上にレンダリングするために、前記物質マップを表すデータを出力することと
を含む動作を実施するために実行可能である、１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体。
【請求項１６】
前記画像は、走査電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）を使用して取得される、請求項１５に記載の１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体。
【請求項１７】
少なくとも１つの元素マップは、後方散乱電子（ＢＳＥ）画像、エネルギー分散分光法（ＥＤＳ）画像、波分散分光法（ＷＤＳ）、またはマイクロＸ線蛍光（マイクロＸＲＦ）画像に基づいて生成される、請求項１５に記載の１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体。
【請求項１８】
各元素マップは、未処理画像データに基づく、請求項１５に記載の１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体。
【請求項１９】
前記化学元素は、アルミニウム、カルシウム、炭素、塩素、鉄、酸素、カリウム、リン、マグネシウム、硫黄、ナトリウム、シリコン、またはチタニウムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１５に記載の１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体。
【請求項２０】
前記物質マップの分解能は、ピクセルあたり２５０ｎｍ以下である、請求項１５に記載の１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体。
【請求項２１】
前記決定することは、
化学元素に関する元素マップを選択することと、
前記元素マップ内の前記ピクセルの値と第１の閾値を比較することと、
前記ピクセルの値が前記第１の閾値との所定の関係を有するかどうかを決定することによって、前記物質の存在を検出することと
を含み、
前記ピクセルの値が、第１の閾値との前記所定の関係を有していない場合、前記方法はさらに、異なる化学元素に関して、選択、比較、および決定を繰り返すことを含む、請求項１５に記載の１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体。
【請求項２２】
前記所定の関係は、前記ピクセルの値が前記第１の閾値を上回ることを含む、請求項２１に記載の１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体。
【請求項２３】
前記所定の関係は、前記ピクセルの値が前記第１の閾値未満であることを含む、請求項２１に記載の１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体。
【請求項２４】
決定することは、
第１の化学元素に関する元素マップを選択することと、
前記元素マップ内の前記ピクセルの値と第１の閾値を比較することと、
前記ピクセルの値が前記第１の閾値と第１の所定の関係を有することを決定することと、
第２の化学元素に関する元素マップを選択することと、
前記第２の元素マップ内の前記ピクセルの値と第２の閾値を比較することと、
前記ピクセルの値が前記第２の閾値と第２の所定の関係を有することを決定することと
を含み、
前記標識化することは、前記ピクセルの値が前記第１の閾値と前記第１の所定の関係を有することに基づいて、かつ前記ピクセルの値が前記第２の閾値と前記第２の所定の関係を有することに基づいて、前記ピクセルを物質として標識化することを含む、請求項１５に記載の１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体。
【請求項２５】
前記物質は、鉱物であり、前記物質マップは、鉱物マップである、請求項１５に記載の１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体。
【請求項２６】
前記動作は、
前記サンプル領域を表すデータを受信することであって、前記データは、撮像デバイスから受信され、前記ピクセルをナノスケール分解能で表し、前記決定することは、前記受信されたデータに基づき、前記物質マップは、前記ナノスケール分解能に基づく分解能である、ことと、
前記物質マップ内の物質の査定を実施することと、
前記査定に基づくデータを出力することと
を含む、請求項１５に記載の１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体。
【請求項２７】
前記査定に基づくデータは、前記物質マップ内の物質の特性評価を含む、請求項２６に記載の１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体。
【請求項２８】
前記動作は、
前記物質の特性評価に基づいて、前記岩石サンプル中の炭化水素の可能性を決定することと、
前記岩石サンプル中の炭化水素の可能性に基づいて、炭化水素抽出プロセスの動作に影響を及ぼすことと
を含む、請求項２７に記載の１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体。
【請求項２９】
システムであって、
岩石のサンプル領域の画像から岩石を分析するための命令を記憶する１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体と、
１つ以上の処理デバイスであって、
岩石のサンプル領域の画像から岩石を分析することと、
データベース内の前記サンプル領域の元素マップにアクセスすることであって、各元素マップは、ピクセルのアレイを備え、各ピクセルは、前記ピクセルが化学元素に相関する近似度を表す値を有する、ことと、
前記化学元素を含む複数の化学元素に関する閾値を記憶するデータベースにアクセスすることと、
前記元素マップのそれぞれ内の前記ピクセルの値が対応する化学元素に関する閾値を上回るかまたはそれ未満であるかを決定することによって、前記ピクセルに対応する前記サンプル領域の一部内の物質の存在を決定することと、
前記ピクセル内の物質の存在に基づいて、前記ピクセルを標識化することと、
グラフィカルインターフェース上にレンダリングするために、前記物質マップを表すデータを出力することと
を含む動作を実施するための前記命令を実行する、１つ以上の処理デバイスと、
を備える、システム。
【請求項３０】
前記画像は、走査電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）を使用して取得される、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
少なくとも１つの元素マップは、後方散乱電子（ＢＳＥ）画像、エネルギー分散分光法（ＥＤＳ）画像、波分散分光法（ＷＤＳ）、またはマイクロＸ線蛍光（マイクロＸＲＦ）画像に基づいて生成される、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３２】
各元素マップは、未処理画像データに基づく、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３３】
前記化学元素は、アルミニウム、カルシウム、炭素、塩素、鉄、酸素、カリウム、リン、マグネシウム、硫黄、ナトリウム、シリコン、またはチタニウムのうちの少なくとも１つを含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３４】
前記物質マップの分解能は、ピクセルあたり２５０ｎｍ以下である、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３５】
前記決定することは、
化学元素に関する元素マップを選択することと、
前記元素マップ内の前記ピクセルの値と第１の閾値を比較することと、
前記ピクセルの値が前記第１の閾値との所定の関係を有するかどうかを決定することによって、前記物質の存在を検出することと
を含み、
前記ピクセルの値が、第１の閾値との前記所定の関係を有していない場合、前記方法はさらに、異なる化学元素に関して、選択、比較、および決定を繰り返すことを含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３６】
前記所定の関係は、前記ピクセルの値が前記第１の閾値を上回ることを含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３７】
前記所定の関係は、前記ピクセルの値が前記第１の閾値未満であることを含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３８】
前記決定することは、
第１の化学元素に関する元素マップを選択することと、
前記元素マップ内の前記ピクセルの値と第１の閾値を比較することと、
前記ピクセルの値が前記第１の閾値と第１の所定の関係を有することを決定することと、
第２の化学元素に関する元素マップを選択することと、
前記第２の元素マップ内の前記ピクセルの値と第２の閾値を比較することと、
前記ピクセルの値が前記第２の閾値と第２の所定の関係を有することを決定することと
を含み、
前記標識化することは、前記ピクセルの値が前記第１の閾値と前記第１の所定の関係を有することに基づいて、かつ前記ピクセルの値が前記第２の閾値と前記第２の所定の関係を有することに基づいて、前記ピクセルを物質として標識化することを含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３９】
前記物質は、鉱物であり、前記物質マップは、鉱物マップである、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４０】
前記動作は、
前記サンプル領域を表すデータを受信することであって、前記データは、撮像デバイスから受信され、前記ピクセルをナノスケール分解能で表し、前記決定することは、前記受信されたデータに基づき、前記物質マップは、前記ナノスケール分解能に基づく分解能である、ことと、
前記物質マップ内の物質の査定を実施することと、
前記査定に基づくデータを出力することと
を含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記査定に基づくデータは、前記物質マップ内の物質の特性評価を含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記動作は、
前記物質の特性評価に基づいて、前記岩石サンプル中の炭化水素の可能性を決定することと、
前記岩石サンプル中の炭化水素の可能性に基づいて、炭化水素抽出プロセスの動作に影響を及ぼすことと
を含む、請求項４１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権出願）
本願は、２０１７年５月１５日に出願され“Ａｎａｌｙｚｉｎｇ  ａ  Ｒｏｃｋ  Ｓａｍｐｌｅ”と題された米国仮特許出願第６２／５０６，２６３号に対する優先権およびその利益を主張するものであり、該米国仮特許出願の開示は、その全体が参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
本明細書は、岩石サンプルを分析し、分析に基づいて、画像を出力するための例示的プロセスを説明する。
【背景技術】
【０００３】
岩石は、石油またはガス等の炭化水素を含有し得る。岩石中の炭化水素の存在および量を推定するために使用される基準は、例えば、岩石中の化学元素または鉱物のタイプと、岩石中のそれらの化学元素および鉱物の量とを含む。岩石中の炭化水素または油母等の有機材料の存在および量を決定するために、撮像技法が、岩石の画像を捕捉するために使用されてもよい。結果として生じる画像は、分析され、岩石中の有機材料の存在および量を識別することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書は、地質化学的関係を使用して、岩石サンプルの画像のピクセルあたりの可能性として考えられる鉱物特性を決定する、例示的プロセスを説明する。可能性として考えられる鉱物特性を決定するために分析され得る、画像のタイプの実施例として、限定ではないが、走査電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）を使用して入手された画像が挙げられる。これらの画像は、元素データと、例えば、エネルギー分散分光法（ＥＤＳ）、後方散乱電子（ＢＳＥ）画像、または波分散分光法（ＷＤＳ）を使用して測定および入手された「Ｚ」値とを統合する。例示的プロセスによって生成された出力は、２次元（２Ｄ）鉱物マップを含んでもよい。本鉱物マップは、鉱物学的査定のため、または３次元（３Ｄ）集束イオンビーム走査電子顕微鏡（ＦＩＢ−ＳＥＭ）断片を構築するために使用されてもよい。鉱物マップは、炭化水素に関する貯留層性を定量化する能力を改良し得る。例示的プロセスはまた、マイクロＸ線蛍光（マイクロＸＲＦ）を使用して、岩石サンプル中の鉱物を定量化するために使用されてもよく、フーリエ変換赤外線分光法（ＦＴＩＲ）等の他の技法と組み合わせて使用されてもよい。
【０００５】
いくつかの実装では、例示的プロセスを使用して取得される鉱物マップは、ナノスケールにおける岩石基質の分解能および定量化を有する。いくつかの実装では、ナノスケールは、１マイクロメートル（μｍ）より小さいピクセルを含み得る。
【０００６】
例示的方法は、岩石のサンプル領域の画像から岩石を分析することを含む。例示的方法は、データベース内のサンプル領域の元素マップにアクセスすることであって、各元素マップは、ピクセルのアレイを備え、各ピクセルは、ピクセルが化学元素に相関する近似度を表す、値を有する、ことと、化学元素を含む、複数の化学元素に関する閾値を記憶する、データベースにアクセスすることと、元素マップのそれぞれ内のピクセルの値が対応する化学元素に関する閾値を上回るかまたはそれ未満であるかを決定することによって、ピクセルに対応するサンプル領域の一部内の物質の存在を決定することと、ピクセル内の物質の存在に基づいて、ピクセルを標識化することと、グラフィカルインターフェース上にレンダリングするために、物質マップを表すデータを出力することとを含む。例示的方法は、単独で、または組み合わせてのいずれかにおいて、以下の特徴のうちの１つ以上のものを含んでもよい。
【０００７】
画像は、走査電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）を使用して取得されてもよい。少なくとも１つの元素マップは、後方散乱電子（ＢＳＥ）画像、エネルギー分散分光法（ＥＤＳ）画像、波分散分光法（ＷＤＳ）、またはマイクロＸ線蛍光（マイクロＸＲＦ）画像に基づいて生成されてもよい。各元素マップは、未処理画像データに基づいてもよい。化学元素は、アルミニウム、カルシウム、炭素、塩素、鉄、酸素、カリウム、リン、マグネシウム、硫黄、ナトリウム、シリコン、またはチタニウムのうちの少なくとも１つを含んでもよい。物質マップの分解能は、ピクセルあたり２５０ｎｍ以下であってもよい。
【０００８】
サンプル領域の一部内の物質の存在を決定することは、化学元素に関する元素マップを選択することと、元素マップ内のピクセルの値と第１の閾値を比較することと、ピクセルの値が第１の閾値との所定の関係を有するかどうかを決定することによって、物質の存在を検出することとを含んでもよい。ピクセルの値が、第１の閾値との所定の関係を有していない場合、本方法はさらに、異なる化学元素に関して、選択、比較、および決定を繰り返すことを含む。
【０００９】
所定の関係は、ピクセルの値が第１の閾値を上回ること、またはピクセルの値が第１の閾値未満であることを含んでもよい。
【００１０】
本方法は、第１の化学元素に関する元素マップを選択することと、元素マップ内のピクセルの値と第１の閾値を比較することと、ピクセルの値が第１の閾値と第１の所定の関係を有することを決定することと、第２の化学元素に関する元素マップを選択することと、第２の元素マップ内のピクセルの値と第２の閾値を比較することと、ピクセルの値が第２の閾値と第２の所定の関係を有することを決定することと、ピクセルの値が第１の閾値と第１の所定の関係を有することに基づいて、かつピクセルの値が第２の閾値と第２の所定の関係を有することに基づいて、ピクセルを物質として標識化することとを含んでもよい。
【００１１】
物質は、鉱物であってもよく、物質マップは、鉱物マップであってもよい。
【００１２】
本方法は、サンプル領域を表すデータを受信することであって、データは、撮像デバイスから受信され、データは、ピクセルをナノスケール分解能で表す、ことを含んでもよい。サンプル領域の一部内の物質の存在を決定することは、受信されたデータに基づいてもよい。物質マップは、ナノスケール分解能に基づく分解能であってもよい。本方法は、物質マップ内の物質の査定を実施することと、査定に基づくデータを出力することとを含んでもよい。査定に基づくデータは、物質マップ内の物質の特性評価を含んでもよい。本方法はさらに、物質の特性評価に基づいて、岩石サンプル中の炭化水素の可能性を決定することと、岩石サンプル中の炭化水素の可能性に基づいて、炭化水素抽出プロセスの動作に影響を及ぼすこととを含んでもよい。
【００１３】
本概要項におけるものを含む、本明細書に説明される特徴の任意の２つ以上のものは、本明細書に具体的に説明されない実施形態を形成するように組み合わせられてもよい。
【００１４】
本明細書に説明される方法、システム、および技法の全部または一部は、１つ以上の非一過性機械可読記憶媒体上に記憶される命令を含み、１つ以上の処理デバイス上で実行可能である、コンピュータプログラム製品として実装されてもよい。非一過性機械可読記憶媒体の実施例は、例えば、読取専用メモリ、光ディスクドライブ、メモリディスクドライブ、ランダムアクセスメモリ、および同等物を含む。本明細書に説明される方法、システム、および技法の全部または一部は、１つ以上の処理デバイスと、述べられた動作を実施するための１つ以上の処理デバイスによって実行可能な命令を記憶する、メモリとを含む、装置、方法、またはシステムとして実装されてもよい。
【００１５】
１つ以上の実装の詳細は、付随の図面および説明に記載される。他の特徴および利点は、説明および図面および請求項から明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、鉱物マップを生成するための例示的プロセスを示す。
【００１７】
【図２】図２は、例示的鉱物マップを示す。
【００１８】
【図３】図３は、鉱物学的分析を実施するための例示的プロセスを示す、フローチャートである。
【００１９】
【図４】図４は、鉱物学的分析を実施するための例示的プロセスを示す、フローチャートである。
【００２０】
【図５】図５は例示的鉱物マップおよび３つのＥＤＳ元素マップを示す。
【００２１】
【図６】図６は、同一サンプルに関する低分解能鉱物マップと比較した図５の鉱物マップを示す。
【００２２】
【図７】図７Ａは、図６Ｂに示される鉱物マップの精緻化されたバージョンを示し、図７Ｂは、図６Ｂに示される鉱物マップの例示的低分解能バージョンを示す。
【００２３】
【図８】図８は、あるサンプルの例示的な低分解能鉱物マップ（上）と、同一サンプルの例示的なより高い分解能の鉱物マップ（下）とを示す。
【００２４】
【図９】図９は、鉄サンプルに関する例示的鉱物マップおよび例示的低分解能元素マップ（上）と、鉄サンプルに関する例示的鉱物マップおよび例示的元素マップ（下）とを示す。
【００２５】
【図１０】図１０は、例示的鉱物マップを示す。
【００２６】
【図１１】図１１は、砕屑岩サンプルの例示的鉱物マップ（上）と、炭酸塩岩の例示的鉱物マップ（下）とを示す。
【００２７】
【図１２】図１２は、例示的鉱物マップ（左）と、対応するＢＳＥ画像でオーバーレイされた鉱物マップ（右）とを示す。
【００２８】
【図１３】図１３Ａ−１３Ｃは、同一サンプルの種々のタイプのＳＥＭ導出画像を示し、図１３Ｄは、図１３Ａ−１３Ｃにおける画像から導出される鉱物マップを示し、図１３Ｅは、サンプルの相互作用体積の略図を示す。
【００２９】
【図１４】図１４は、サンプルＢＳＥデータから生成された例示的鉱物マップを示す。
【００３０】
【図１５Ａ】図１５Ａは、アルミニウム、カルシウム、炭素、塩素、鉄、および酸素に関する例示的元素マップを示し、図１５Ｂは、カリウム、リン、マグネシウム、硫黄、ナトリウム、シリコン、およびチタニウムに関する例示的元素マップを示す。
【図１５Ｂ】図１５Ａは、アルミニウム、カルシウム、炭素、塩素、鉄、および酸素に関する例示的元素マップを示し、図１５Ｂは、カリウム、リン、マグネシウム、硫黄、ナトリウム、シリコン、およびチタニウムに関する例示的元素マップを示す。
【００３１】
【図１６】図１６は、図１５Ａおよび図１５Ｂに示される画像に基づく、グラフィカル表現を示す。
【００３２】
【図１７】図１７Ａは、あるサンプルに関する例示的鉱物マップを示し、図１７Ｂは、ＢＳＥ画像でオーバーレイされた図１７Ａの鉱物マップを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本開示は、岩石または鉱物等の構造のピクセルマップを生成するための例示的プロセス（「プロセス」）を含む。ある例示的プロセスでは、岩石の画像が、捕捉される。画像内のピクセルは、ナノスケール分解能である。いくつかの実装では、ナノスケール分解能画像は、１マイクロメートル（μｍ）より小さい、例えば、２５０ナノメートル（ｎｍ）の縁の長さを伴う、ピクセルを含んでもよい。画像の各個々のピクセルは、分析され、ピクセルが表す岩石の一部の化学組成を決定する。本分析に基づいて、プロセスは、岩石の一部の鉱物組成を決定する。プロセスは、ナノスケール分解能で分析を実施するため、より低分解能画像を使用して生成されたものより詳細なピクセルマップを生成するよりことが可能性として考えられ得る。
【００３４】
例示的プロセスが採用し得る技術として、限定ではないが、ＦＩＢ−ＳＥＭ、ＥＤＳ、ＢＳＥ、およびＷＤＳを含む、ＳＥＭ撮像技法が挙げられる。ある実施例では、ＳＥＭは、電子の集束ビームを使用して、サンプルの表面を走査する（または励起させる）ことと、表面の励起によって生じる信号に基づいて、画像を生成することとを含む。ある実施例では、ＦＩＢ−ＳＥＭは、ＳＥＭに類似する作用原理に基づくが、電子の代わりに、イオンの集束ビームを使用して、サンプルを励起させる、システムを含む。ある実施例では、ＥＤＳは、サンプルの特性Ｘ線励起（光子）を検出および測定することを含む。各化学元素は、一意の原子構造を有するため、サンプル元素毎の電磁放出スペクトル上の一意のピークのセットが、検出されることができる。ある実施例では、ＷＤＳは、Ｘ線を異なる元素から検出することと、元素の特性回折パターン（ブラッグ回折と呼ばれる）を使用して、それらを分離することとを含む。ある実施例では、ＢＳＥは、サンプルから反射された電子を検出することを含む。ＢＳＥ信号と原子数（「Ｚ」値）との間には、近似関係が存在し、より重い化学元素は、ビーム電子を軽い元素より強固に散乱させる。ＢＳＥ画像では、より重い元素は、より軽い元素より明るく現れ得る。
【００３５】
鉱物特性が、石油およびガス産業では、限定ではないが、炭化水素堆積物を含む、岩石堆積物の品質および量を推定するために使用される。例えば、頁岩の鉱物特性は、その（水圧）破断（「破砕」としても知られる）の受け易さを示す。岩石学的断片等の方法を用いた頁岩の分析は、頁岩が、主として、比較的に粒度の細かい鉱物から成るため、困難であり得る。ＳＥＭ等の高分解能撮像技法は、定質的情報、トポロジ情報、そして定量的情報を頁岩または他の岩石サンプルから取得するために有用であり得る。例えば、高分解能撮像技法は、油母等の有機物中の鉱物粒界および分布のサブミクロン分解能における撮像を可能にする。そのような撮像は、ＦＩＢ−ＳＥＭ画像等の画像からの向上された２次元（２Ｄ）鉱物学的マッピングおよび岩石区画の３次元（３Ｄ）再構成を可能にし得る。鉱物粒界のサブミクロン分解能は、頁岩サンプル等のサンプル中の鉱物特性、岩質、有機地質化学的性質、および石油物理の比較的に詳細な決定を可能にし得る。
【００３６】
いくつかの実施例では、プロセスは、元素データおよびグレースケール画像データを使用して、単独で、またはＢＳＥ画像と組み合わせて、ＳＥＭ／ＥＤＳ画像内のピクセルあたりの鉱物、有機物、または鉱物および有機物の両方の識別または定量化または両方を行う。図１は、岩石サンプルのサンプル領域の顕微鏡画像サンプルから岩石サンプルを分析するためのプロセス１００の例示的実装を示す。プロセス１００によると、岩石サンプルに関する元素マップが、ＥＤＳ分析、ＷＤＳ分析、または両方を使用して岩石サンプルを分析することによって、生成される（１０１）。いくつかの実装では、元素マップは、ピクセルのアレイを含む。アレイ内の各ピクセルは、具体的元素に関するＥＤＳ、ＷＤＳ、またはＢＳＥ信号の強度に対応する、グレースケール値を有する。この点において、岩石サンプルは、１つを上回る元素を含有し得るため、複数の元素マップが、同一岩石サンプルに関して生成されてもよい。各元素マップは、異なる元素マップからの同一ピクセルが、そのピクセルが１つ以上の異なる化学元素を表すかどうかを決定するために分析され得るように、元素マップと岩石サンプルの含有物との間の同一ピクセル毎相関を含んでもよい。元素マップは、１つ以上の適切なデータベースまたは他の記憶構造内に記憶されてもよい。
【００３７】
いくつかの実装では、岩石サンプルの鉱物特性の決定を促進するために、全ての元素マップが、テンソルモデルの中にロードされ、マップは、スタックされたページとして構成される。対応するＢＳＥ画像が、有機体および多孔性を決定することに役立てるために追加されてもよい。図１６は、例示的データセットのグラフィカル表現を示す。
【００３８】
画像データを編成するために、３インデックスシステムが、使用されてもよい。最初の２つのインデックスは、［行、列］の形態における画像上のピクセルの空間場所を表す。第３のインデックスは、全ての元素マップの値を読み取る、深度インデックスであってもよい。したがって、３インデックスシステムを使用して、スタック内の任意のピクセルが、位置特定されることができる。テンソルモデル内のＸＹ場所が、呼び出される場合、プロセスは、規定された場所における全てのピクセルの値を含有する、「元素ベクトル」を返す。これは、ある場合には、全ての元素の比較を並行して可能にする。
【００３９】
いくつかの実装では、各元素マップは、ピクセルのアレイを含み、各ピクセルは、ピクセルが化学元素を表す近似度を表す、値を有する。例えば、その値は、その元素に関する所定の閾値を上回るまたは下回る、例えば、０〜２５５のグレースケール値であってもよい。プロセス１００は、データベースにアクセスし、選択された元素マップの化学元素に関する閾値を取得する（１０２）。プロセス１００は、化学元素のセットに関する元素マップおよび対応する閾値にアクセスし、それを選択する。閾値および元素マップが選択され得る、化学元素は、所定の化学値の任意の適切なセットであってもよい。例えば、ユーザは、ユーザが試験することを所望する、化学値のリストを有してもよい。
【００４０】
この点において、鉱物は、特性元素組成を有するため、具体的鉱物を構成するある元素の強固な存在が、検出されることができる。閾値は、元素毎に確立されることができる。各元素は、ＥＤＳにおける電子ビーム励起に対して異なるように応答し、したがって、閾値は、元素間で普遍的ではあり得ない。例えば、鉄に関する「８０」の値は、チタニウムに関する「８０」の値と同一であることを意味し得ない。元素の存在または不在を示すであろうブール型変数を決定するための閾値が、確立される。いくつかの実装では、最も特徴的な鉱物を最初に探すことによって、パラメータが、検討中のピクセルによって表される岩石のサンプルの鉱物学的組成を決定するために、順次、試験されてもよい。
【００４１】
いくつかの実装では、選択された元素マップは、堆積岩の組成を表すデータを含有するが、他のタイプのマップが、選択されてもよい。そのデータは、ＳＥＭ導出ＥＤＳまたはＢＳＥ画像または両方から岩石サンプルの可能性として考えられる鉱物特性を決定するために使用されてもよい。例えば、データは、鉱物等の物質の分布およびそれらの物質の量を示す、鉱物マップ等の物質マップを生成するために使用されてもよい（再び、そのような鉱物は、岩石サンプル中に存在する）。例示的プロセスによって生成された鉱物マップの実施例は、図２に示される。いくつかの実装では、岩石サンプル中に存在する鉱物の分布および量は、全体的サンプルに対する鉱物の重量パーセント（重量％）または体積パーセント（体積％）で表されてもよい。岩石サンプルの可能性として考えられる鉱物特性を決定するために、プロセスは、元素マップからの化学元素に関するデータベースから閾値を取得する。
【００４２】
プロセス１００は、取得された閾値を使用して、岩石サンプル中の鉱物または有機材料等の物質の存在を決定する（１０３）。いくつかの実装では、プロセス１００は、岩石サンプルのＳＥＭ画像等の画像をピクセル毎に分析することによって、本決定を行う。図３および４は、そのような分析を実施するための例示的プロセスを示す。しかしながら、図３および４に示されるもの以外の分析も、実施されてもよい。いくつかの実装では、分析は、化学元素のセット毎に、異なる元素マップからの同一ピクセルの値と閾値を比較することと、化学元素毎に閾値との所定の関係が存在するかどうかを決定することと含んでもよい。例えば、所定の関係は、値が閾値を超えること、または値が閾値未満であることを含んでもよい。化学元素が岩石サンプルの一部中に存在するかどうかは、岩石サンプルの一部を表すピクセル値がその化学元素に関する閾値を上回るかまたは下回るかに基づいて決定される。
【００４３】
岩石サンプル中の化学元素の存在または不在（１０３）に基づいて、プロセス１００は、岩石サンプルに関する鉱物マップを表すデータを生成する（１０４）。いくつかの実装では、鉱物マップは、岩石サンプルの内部物を表す情報を含む。鉱物マップは、異なる色、テクスチャ、または他の適切な区別する印を使用して、異なる鉱物を表してもよい。前述のように、いくつかの実装では、プロセス１００を使用して生成された鉱物マップは、ナノスケールの岩石基質の分解能および定量化を有する。いくつかの実装では、ナノスケールは、１マイクロメートル（μｍ）より小さいピクセルを含み得る。いくつかの実装では、プロセス１００を使用して生成された鉱物マップは、ナノスケールを上回る、または１マイクロメートル（μｍ）より小さいピクセルを含む、分解能および岩石基質の定量化を有してもよい。
【００４４】
プロセス１００は、限定ではないが、コンピュータモニタまたはタブレットコンピュータまたはスマートフォンの画面等の適切なグラフィカルユーザインターフェース上に鉱物マップをレンダリングする際に使用するための鉱物マップを表す、データを出力する（１０５）。鉱物マップは、適切なグラフィカル処理デバイスによって、ユーザへの表示のために、データに基づいてレンダリングされる。
【００４５】
プロセス１００のいくつかの実装では、ＥＤＳおよびＢＳＥデータが、例えば、ＳＥＭを使用して収集される。本データは、処理され、未加工元素（スペクトル）データ等の元素情報を取得する。抽出および処理されたデータは、前述の元素マップを生成するために使用されてもよい。プロセス１００を含む、例示的プロセスのいくつかの実装では、個々のピクセル毎のデータが、化学組成に変換されず、続いて、鉱物データベースにマッチされる。代わりに、いくつかの実装では、例示的プロセスは、未加工元素（スペクトル）データまたはＳＥＭシステムの電子またはＸ線検出器からの他の未加工出力データを使用する。いくつかの実装では、記載されるように、未加工出力データは、例えば、０〜２５５のスケールに正規化されてもよい。いくつかの実装では、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）が、データの入手パラメータのリアルタイム調節を実装し、地質学的に一貫した鉱物マップを提供するために使用されてもよい。いくつかの実装では、ＳＥＭシステムのための入手パラメータは、表１に示される例示的設定を含む。
【表１】
2020519901.tif 000003
【００４６】
入手パラメータを調節することによって、黄鉄鉱フランボイドに関して比較的に平滑円形形状を有する、画像が、取得されることができ、比較的に鋭的縁の偏菱形である、続成作用苦灰石結晶の画像が、取得されることができる。いくつかの実装では、本情報は、例えば、黄鉄鉱フランボイドまたは苦灰石偏菱形の形状および配向が、周囲岩石が形成された時代および方法を示し得るため、岩石サンプルを特性評価するために有用であり得る。この点において、正確な形態学は、鉱物を視覚的に区別することに役立ち得る。加えて、各鉱物の明確に定義された境界、したがって、表面積は、定量的および定質的正確度を増加させ得る。比較的に高分解能撮像およびパラメータ柔軟性の組み合わせから取得される、視覚的結果は、岩石サンプルの化学組成、したがって、鉱物の正確な決定を促進する。いくつかの実装では、約７５０，０００ピクセルを伴うＳＥＭ画像に関して、十分に多数の決定が、検討中の岩石サンプルに関する統計的に正しい全体的鉱物組成を確実にするために行われ得る。結果は、比較的に高分解能鉱物マップに表示されてもよい。
【００４７】
いくつかの実装では、プロセス１００は、ピクセル毎に鉱物特性を決定するための「ルールベースの」プロセスを含む。いくつかの実装では、ピクセルは、ナノスケールであって、これは、比較的に高分解能を有する、鉱物マップをもたらし得る。そのようなプロセスのための算出時間は、ピクセルの数に比例するため、より大きい画像は、ある場合には、処理により長い時間がかかり得る。処理時間の量を低減させるために、プロセスは、単一コマンドに応答して動作するように自動化されてもよい。ある例示的実装では、例示的プロセスは、１  Ａｐｐｌｅ  Ｈｉｌｌ  Ｄｒｉｖｅ（Ｎａｔｉｃｋ，  Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）のＭａｔｈｗｏｒｋｓ（登録商標）によって生産されたＭＡＴＬＡＢ（登録商標）を使用して実装されてもよい。
【００４８】
前述のように、プロセス１００は、閾値を使用して、岩石サンプル中の鉱物または有機物質等の物質の存在を決定する（１０３）。図３は、岩石サンプルを分析し、本決定を行うための例示的プロセスを示す。図３の実施例では、１つ以上の着目元素に関する値は、ＳＥＭデータから取得される。これらの値は、ピクセルが化学元素に対応する近似度に対応する。この点において、ＳＥＭ元素マップ内のピクセルの各元素値は、ピクセルによって表されるサンプル面積内のその元素の存在に対応する。ある実施例では、元素値は、０〜２５５のスケールで正規化された画像グレースケール値に対応する。これらの元素値は、閾値のセットに関連して元素値を分析する際に使用するための入力として使用されることができ、その実施例は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｋ、およびＪと称される。ある実施例では、図３のプロセスは、アルミニウム（閾値「Ａ」に関連して）およびカリウム（閾値「Ｂ」に関連して）の査定を実施し、イライトの存在が可能性として考えられるかどうかを決定する（３０１）。いくつかの実装では、鉱物の存在は、比較がピクセルの元素値と閾値との間の所定の関係を示す場合、可能性として考えられると見なされる。例えば、鉱物の存在は、元素値が閾値を上回るかまたはそれ未満である場合、可能性として考えられると見なされ得る。
【００４９】
図３の分析を継続すると、アルミニウムおよびカリウムがそれぞれ、ある閾値未満である場合、アルミニウム（閾値「Ｃ」および「Ｄ」に関連して）が、ピクセル値がカオリナイト（３０２）またはスメクタイト（３０３）に対応するかどうかを決定するために検討される。これらの基準が満たされない場合、シリコン（閾値「Ｅ」に関連して）に続いて、チタニウム（閾値「Ｆ」に関連して）が、石英（３０５）または鋭錐石（３０４）が可能性として考えられるかどうかを決定するために評価される。元素のいずれも閾値基準を満たさない場合、カルシウム（閾値「Ｇ」に関連して）およびマグネシウム（閾値「Ｈ」に関連して）が、ピクセルが方解石（３０６）または苦灰石（３０７）を表すかどうかを決定するために検討される。鉱物が、方解石または苦灰石のいずれでもないと決定される場合、炭素およびカルシウム（閾値「Ｉ」に関連して）強度値間の差異が、油母（３０８）、または硫黄（閾値「Ｊ」に関連して）の評価に応じて、黄鉄鉱（３０９）のいずれかを選択する経路を提供する。図３の鉱物および化学組成は、実施例であって、他の鉱物および化学組成も、他の実装では使用されてもよい。
【００５０】
図３のプロセスの例示的実装では、元素毎の例示的閾値は、表２の通りである。
【表２】
2020519901.tif 000004
【００５１】
前述のように、いくつかの実装では、各閾値は、例えば、０〜２５５のグレースケール値であってもよい。これらの値は、ＥＤＳまたはＢＳＥ画像内の特定の元素を表す、ピクセルデータの最大強度、最小強度、または平均強度等の要因に基づいて、選定または調節されてもよい。他の閾値も、必要に応じて使用されることができる。加えて、または代替として、他の元素および鉱物も、図３の例示的プロセスと併用されることができ、その実施例は、限定ではないが、アルミニウム、カルシウム、炭素、塩素、鉄、酸素、カリウム、リン、マグネシウム、硫黄、ナトリウム、シリコン、およびチタニウムを含む。
【００５２】
前述のように、プロセス１００は、閾値を使用して、岩石サンプル中の鉱物または有機物質等の物質の存在を決定する（１０３）。図４は、岩石サンプルを分析し、本決定を行うための例示的プロセスを示す。図４の例示的プロセスでは、着目ピクセル内の１つ以上の元素の存在に対応する値が、ＳＥＭ画像データ等の適切な画像データから取得される。値は、強度値であってよく、これは、ピクセルが化学元素に相関する近似度を表す。例えば、強度値が特定の化学元素に関して大きいほど、そのピクセルによって表される岩石のサンプルがその化学元素を含有する可能性がより高い。これらの値は、サンプルを分析し、サンプルの鉱物学的組成を決定するために使用されることができる。図４のプロセスと併用され得る、閾値の例示的セット（パラメータとも呼ばれる）は、表３に示される。いくつかの実装では、具体的鉱物の存在の決定は、１つを上回る元素の分析、例えば、２つ、３つ、またはそれよりも多い元素の分析に基づく。故に、例示的パラメータ１、２、および３が、異なる例示的元素に関して表３に示される。
【表３−１】
2020519901.tif 000005
【表３−２】
2020519901.tif 000006
【００５３】
本実施例では、図４のプロセスは、ＢＳＥ画像の査定を実施後、ＥＤＳデータの分析が続く。ＢＳＥ画像のピクセルが、閾値未満のグレースケール値を有する場合、かつカルシウムに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る値を有する場合、鉱物マップのピクセルは、有機体／細孔として標識される（４０１）。鉄に関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、かつ硫黄に関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、かつカルシウムに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値より小さい元素値を有する場合、鉱物マップのピクセルは、黄鉄鉱（４０２）として標識される。亜鉛に関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、かつ硫黄に関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、鉱物マップのピクセルは、閃亜鉛鉱（４０３）として標識される。ナトリウムに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、かつアルミニウムに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、鉱物マップのピクセルは、曹長石（４０４）として標識される。リンに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、鉱物マップのピクセルは、燐灰石（４０５）として標識される。鉄に関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、かつマグネシウムに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、鉱物マップのピクセルは、緑泥石（４０６）として標識される。チタニウムに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、鉱物マップのピクセルは、鋭錐石（４０７）として標識される。マグネシウムに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、かつカルシウムに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、鉱物マップのピクセルは、苦灰石（４０８）として標識される。カルシウムに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、かつ硫黄に関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、鉱物マップのピクセルは、硬石膏（４０９）として標識される。カルシウムに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、かつ硫黄に関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値より小さい元素値を有する場合、かつシリコンに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値より小さい元素値を有する場合、鉱物マップのピクセルは、方解石（４１０）として標識される。カリウムに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、鉱物マップのピクセルは、カリ長石（４１１）として標識される。カリウムに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、かつアルミニウムに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、鉱物マップのピクセルは、イライト（４１２）として標識される。アルミニウムに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、かつカリウムが不在の場合、鉱物マップのピクセルは、カオリナイト（４１３）として標識される。アルミニウムに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、鉱物マップのピクセルは、スメクタイト（４１４）として標識される。シリコンに関する元素マップの対応するピクセルが、ある閾値を上回る元素値を有する場合、鉱物マップのピクセルは、石英（４１５）として標識される。そうでなければ、鉱物マップのピクセルは、未分類（４１６）として標識される。他の閾値も、必要に応じて、使用されることができる。加えて、または代替として、限定ではないが、他の元素および鉱物も、前述のものを含む、図４の例示的プロセスと併用されてもよい。いくつかの実施形態では、分析のシーケンスは、分析される元素に応じて、または使用される閾値パラメータに応じて、異なってもよい。
【００５４】
前述のように、プロセス１００は、閾値を使用して、岩石サンプル中の鉱物または有機物質等の物質の存在を決定する（１０３）。他のプロセスも、岩石サンプルを分析し、本決定を行うために使用されてもよい。例えば、ピクセルに対応するＢＳＥ画像のグレースケール値が、ある閾値未満である場合、鉱物マップのピクセルは、有機体／細孔として標識されてもよい。ピクセルに対応するサンプル面積が、鉄および硫黄を含有することが決定される場合、鉱物マップのピクセルは、黄鉄鉱として標識されてもよい。ピクセルに対応するサンプル面積が、カリウム、アルミニウム、シリコン、およびある閾値未満のマグネシウムおよび鉄の量を含有することが決定される場合、鉱物マップのピクセルは、イライトとして標識されてもよい。ピクセルに対応するサンプル面積が、アルミニウムを含有する（かついくつかの実施形態では、ある閾値を上回るチタニウムの量を含有する）ことが決定される場合、鉱物マップのピクセルは、スメクタイトとして標識されてもよい。ピクセルに対応するサンプル面積が、アルミニウムおよびシリコンを含有することが決定される場合、鉱物マップのピクセルは、カオリナイトとして標識されてもよい。ピクセルに対応するサンプル面積が、マグネシウムを含有し、ある閾値未満のカルシウムの量を含有することが決定される場合、鉱物マップのピクセルは、苦灰石として標識されてもよい。ピクセルに対応するサンプル面積が、ある閾値を上回るリンおよびカルシウムの量を含有することが決定される場合、鉱物マップのピクセルは、燐灰石として標識されてもよい。ピクセルに対応するサンプル面積が、カルシウムおよび硫黄を含有することが決定される場合、鉱物マップのピクセルは、硬石膏として標識されてもよい。ピクセルに対応するサンプル面積が、ある閾値を上回るチタニウムの量を含有することが決定される場合、鉱物マップのピクセルは、鋭錐石として標識されてもよい。ピクセルに対応するサンプル面積が、ある閾値を上回るシリコンの量を含有することが決定される場合、鉱物マップのピクセルは、石英として標識されてもよく、ピクセルが、カルシウムを含有することが決定される場合、鉱物マップのピクセルは、方解石として標識されてもよい。
【００５５】
図５は、例示的プロセス１００を使用して取得される、例示的鉱物マップ５０１を示す。鉱物マップ５０１は、３つの元素、すなわち鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）、およびマグネシウム（Ｍｇ）からの画像データの合成である。本実施例では、図３のプロセスは、対象岩石サンプル中において、適切な元素マップ５０２、５０３、または５０４内のこれらの元素のそれぞれの存在を識別する。これらの元素の存在に起因して、プロセスは、サンプル中の鉱物およびそれらが位置する場所を含む、サンプルの鉱物学的組成を決定する。本実施例では、鉱物マップ５０１は、色を使用して、異なる鉱物を表す。しかしながら、任意の適切な区別する特性または属性が、異なる鉱物を表すために使用されてもよい。例えば、図５では、赤色陰影が、黄鉄鉱を表すために使用される。
【００５６】
図６は、同一サンプル６０１に関する低分解能鉱物マップと比較した図５の鉱物マップ５０１を示す。本実施例では、鉱物マップ５０１は、ナノスケール分解能である。その結果、鉱物マップ５０１は、岩石サンプルに関する比較的に粒度の細かいトポロジおよび定量化を含有する。対照的に、低分解能鉱物マップ６０１は、鉱物マップ５０１と同一量の詳細を提供しない。低分解能鉱物マップ６０１は、本書に説明されるもの以外のプロセスを使用して生成され得る、鉱物マップのタイプである。
【００５７】
いくつかの実装では、例示的プロセスを使用して生成される、鉱物マップは、ユーザ入力に応答して、さらに精緻化または更新されることができる。例えば、図７Ａは、鉱物マップ５０１の精緻化されたバージョン７０１を示す。図７Ａの実施例では、黄鉄鉱領域７０２および苦灰石領域７０３は、図５の鉱物マップ５０１に対して更新され、図７Ｂに示されるより低分解能画像と比較してより明確に輪郭が描かれる。
【００５８】
図８は、例示的プロセス１００を使用して取得される同一断片の公知の低分解能鉱物マップ８０１と鉱物マップ８０２との間の分解能の対比を示す。本実施例では、鉱物マップ８０２は、苦灰石８０３の領域を示すことに留意されたい。示されるように、画像８０１、すなわち、公知の低分解能画像は、苦灰石領域８０３を識別せず、代わりに、同一領域を炭酸塩として標識し、これは、鉱物の代わりに、岩質を指す。
【００５９】
図９は、鉄に関するサンプル画像９０１および公知の低分解能鉱物マップ９０２と鉄に関するサンプル画像９０３および例示的プロセス１００を使用して生成された鉱物マップ９０４との間の分解能の対比を示す。本実施例では、鉄９０５の小領域は、鉱物マップ９０４では、明確に輪郭が描かれる一方、それらの同一面積は、画像９０２では、不明瞭に定義される。
【００６０】
図１０は、例示的プロセス１００を使用して取得される、鉱物マップ１００１を示す。いくつかの実装では、プロセス１００を使用して生成された鉱物マップ内の鉱物量は、鉱物マップの総面積に対する材料マップ内のある鉱物によって占有される面積を計算することによって決定される。いくつかの実装では、プロセス１００を使用して生成された鉱物マップ内の鉱物場所は、鉱物マップのトポロジを検査することによって決定された。図１０に示される本鉱物マップは、撮像される岩石サンプルの層化構造を含み、これは、例えば、岩石堆積または岩石の機械的性質の観点から、岩石の特性評価および査定に関する含意を有し得る。
【００６１】
図１１は、例示的プロセス１００を使用して取得される砕屑岩の鉱物マップ１１０１と炭酸塩岩の鉱物マップ１１０２との間の対比を示す。
【００６２】
図１２は、例示的プロセス１００を使用して取得される鉱物マップ１２０１と、対応するＢＳＥ画像１２０２のオーバーレイを伴う同一画像とを示す。いくつかの実装では、本オーバーレイは、個々の粒度の精細度を向上させることができる。本向上された精細度の実施例は、円形面積１２０３の内側の粒度によって示される。
【００６３】
図１３Ａ−１３Ｃは、例示的プロセス１００に関連して使用され得る、種々のタイプのＳＥＭ導出画像を示す。図１３Ａは、岩石サンプルの表面の二次電子（ＳＥ）画像１３０１を示す。本実施例では、１−５として標識される、５つの黄鉄鉱結晶が存在する。二次電子は、相互作用体積、すなわち、電子ビームを受けるとき検出可能信号を放出する、サンプルの体積の最浅領域から放出される（図１３Ｅ参照）。図１３Ｂは、同一領域のＢＳＤ画像１３０２を示す。後方散乱された電子は、相互作用体積のより深い領域から放出されるため、７つの黄鉄鉱結晶が、検出されることができる。図１３Ｃは、この場合、鉄に関する元素マップの形態において、同一サンプルのＸ線画像（ＥＤＳ画像）１３０３を示す（黄鉄鉱は、硫黄および鉄から形成される）。Ｘ線は、相互作用体積のさらにより深い領域から放出されるため、９つの黄鉄鉱結晶が、検出されることができる。図１３Ｄは、例示的プロセス１００を使用してＥＤＳ画像から生成された鉱物マップ１３０４を示す。本実施例では、入力データは、０〜２５５のスケールで正規化され、２５５は、元素マップ内の最高強度であった。黄鉄鉱領域６−９は、比較的に低強度（元素値）を有し、例えば、鉱物マップのディスプレイ閾値を制御することによって、鉱物マップから除去されてもよい。これは、相互作用体積を効果的に減少させる。したがって、黄鉄鉱領域１−５のみが、鉱物マップに示され、これは、二次電子マップにより近似する。
【００６４】
いくつかの実装では、例示的プロセスはまた、単独で、またはＥＤＳと組み合わせて、ＢＳＥ画像を使用して、グレースケールおよび「Ｚ」（原子数）値の差異に基づいて、鉱物を識別し、粒界および鉱物空間関係をさらに解明することができる。例えば、図１４は、鉱物特性を決定するために、「Ｚ」値を使用して、ＢＳＥデータのみから生成された例示的鉱物マップ１４０１を示す。
【００６５】
図１５Ａは、アルミニウム１５０１、カルシウム１５０２、炭素１５０３、塩素１５０４、鉄１５０５、および酸素１５０６に関する例示的元素マップ画像を示す。図１５Ｂは、カリウム１５０７、リン１５０８、マグネシウム１５０９、硫黄１５１０、ナトリウム１５１１、シリコン１５１２、およびチタニウム１５１３に関する例示的元素マップ画像を示す。図１５におけるマップの組み合わせられたデータセットは、図１６に示される。
【００６６】
図１７Ａは、例示的鉱物マップ１７０１を示す。鉱物マップは、概して、ＢＳＥ画像のようなテクスチャを示さないため、透明度が、鉱物マップに追加されることができ、画像は、ＢＳＥ画像でオーバーレイされてもよい。これは、形状に関するさらなる詳細を提供し得、その鉱物マップの正確度を評価するための「サニティーチェック」を実施するために使用されてもよい。オーバーレイマップ１７０２は、図１７Ｂに示される。図１７Ｂでは、鉱物の形状は、ＢＳＥ上の特徴と良好に相関する。これは、元素存在の決定のために選定される閾値が正しかったことを示し得る。
【００６７】
ＳＥＭ撮像技法に加え、または代わりに、例示的プロセスはまた、種々の他の撮像技法と併用されてもよい。例えば、プロセスは、マイクロＸ線蛍光（マイクロＸＲＦ）またはフーリエ変換赤外線分光法（ＦＴＩＲ）を使用して生成された画像を使用して、鉱物定量化を実施することに適用されることができる。
【００６８】
いくつかの実装では、プロセスは、岩石サンプル中の炭化水素の可能性を決定するために使用されることができ、物質の特性評価のため、および岩石サンプル中の炭化水素の可能性に基づいて、炭化水素抽出プロセスの動作に影響を及ぼすために使用されることができる。例えば、岩石中のある鉱物組成は、岩石の掘削または破砕の受けやすさを示すことができ、掘削または破砕のためのプロセス（例えば、炭化水素を抽出するためにそれらのプロセスを実施すべきかどうかおよびその場所）に影響を及ぼし得る。
【００６９】
いくつかの実装では、閾値および他のパラメータがサンプルまたは化学元素検出方法間で変動し得るため、自動化された閾値決定システムが、実装されてもよい。例えば、自動化された閾値決定システムは、元素マップ毎に最小、最大、または平均強度を使用して、プロセスのための閾値の決定を誘導してもよい。いくつかの実装では、ニューラルネットワークが、プロセスを誘導し、各場合において使用されるべき閾値を認識するために使用されてもよい。例えば、指針は、類似材料に関して以前に使用された閾値に基づいてもよい。例えば、プロセスが、以前に分析された他の頁岩の画像に類似する画像を検出する場合、プロセスは、画像を「頁岩」として識別し、類似画像からの閾値を使用することができる。同一原理は、必要に応じて、他のタイプの材料にも適用され得る。
【００７０】
本明細書に説明されるプロセスの全部または一部およびその種々の修正は、少なくとも部分的に、データ処理装置、例えば、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、または複数のコンピュータによる実行のための、またはその動作を制御するための１つ以上の情報担体、例えば、１つ以上の有形機械可読記憶媒体内に有形的に具現化される、コンピュータプログラム製品、例えば、コンピュータプログラムを介して、実装されることができる。
【００７１】
コンピュータプログラムは、コンパイルまたは解釈言語を含む、任意の形態のプログラミング言語で書き込まれることができ、独立型プログラムとして、またはモジュール、構成元素、サブルーチン、またはコンピューティング環境において使用するために好適な他のユニットとしてを含む、任意の形態で展開されることができる。コンピュータプログラムは、１つの施設における１つのコンピュータまたは複数のコンピュータ上で実行されるように展開される、または複数の施設を横断して分散され、ネットワークによって相互接続されることができる。
【００７２】
プロセスの実装と関連付けられた作用は、１つ以上のコンピュータプログラムを実行し、較正プロセスの機能を実施する、１つ以上のプログラマブルプロセッサによって実施されることができる。プロセスの全部または一部は、特殊目的論理回路、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、または両方として実装されることができる。
【００７３】
コンピュータプログラムの実行に好適なプロセッサは、一例として、汎用マイクロプロセッサおよび特殊目的マイクロプロセッサと、任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１つ以上のプロセッサの両方を含む。概して、プロセッサは、命令およびデータを読取専用記憶面積またはランダムアクセス記憶面積または両方から受信するであろう。コンピュータ（サーバを含む）の構成元素は、命令を実行するための１つ以上のプロセッサと、命令およびデータを記憶するための１つ以上の記憶面積デバイスとを含む。概して、コンピュータはまた、データを受信する、またはデータを転送する、または両方を行うために、データを記憶するための大容量記憶デバイス、例えば、磁気、磁気光ディスク、または光ディスク等の１つ以上の機械可読記憶媒体を含む、またはそれに動作可能に結合されるであろう。コンピュータプログラム命令およびデータを具現化するために好適な非一過性機械可読記憶媒体は、一例として、半導体記憶面積デバイス、例えば、消去可能プログラマブル読取専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能プログラマブル読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、およびフラッシュ記憶面積デバイス、磁気ディスク、例えば、内部ハードディスクまたはリムーバブルディスク、磁気光ディスク、およびＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤ−ＲＯＭディスクを含む、あらゆる形態の不揮発性記憶面積を含む。
【００７４】
タブレットコンピュータ等の各コンピューティングデバイスは、データおよびコンピュータプログラムを記憶するためのハードドライブと、コンピュータプログラムを実行するための処理デバイス（例えば、マイクロプロセッサ）およびメモリ（例えば、ＲＡＭ）とを含んでもよい。各コンピューティングデバイスは、静止カメラまたはビデオカメラ等の画像捕捉デバイスを含んでもよい。画像捕捉デバイスは、内蔵される、または単に、コンピューティングデバイスにアクセス可能であってもよい。
【００７５】
各コンピューティングデバイスは、ディスプレイ画面を含む、グラフィックシステムを含んでもよい。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）またはＣＲＴ（ブラウン管）等のディスプレイ画面は、ユーザに、コンピューティングデバイスのグラフィックシステムによって生成される、画像を表示する。周知のように、コンピュータディスプレイ上のディスプレイ（例えば、モニタ）は、コンピュータディスプレイを物理的に変換させる。例えば、コンピュータディスプレイが、ＬＣＤベースである場合、液晶の配向が、バイアス電圧の印加によって、ユーザに視覚的に明白な物理的変換において、変化されることができる。別の実施例として、コンピュータディスプレイが、ＣＲＴである場合、蛍光性画面の状態は、同様に視覚的に明白な物理的変換において、電子の影響によって変化されることができる。各ディスプレイ画面は、タッチセンサ式であって、ユーザが仮想キーボードを介して情報をディスプレイ画面上に打ち込むことを可能にしてもよい。デスクトップまたはスマートフォン等のいくつかのコンピューティングデバイス上では、物理的ＱＷＥＲＴＹキーボードおよびスクロールホイールが、情報をディスプレイ画面上に打ち込むために提供されてもよい。各コンピューティングデバイスおよびそのようなコンピューティングデバイス上で実行されるコンピュータプログラムはまた、承認音声コマンドを受け取り、そのようなコマンドに応答して、機能を実施するように構成されてもよい。例えば、本明細書に説明されるプロセスは、音声コマンドを介して、可能な限り、クライアントにおいて開始されてもよい。
【００７６】
本明細書に説明される異なる実装の構成元素は、組み合わせられ、本明細書に具体的に記載されない他の実装を形成してもよい。構成元素は、その動作に悪影響を及ぼさずに、本明細書に説明されるプロセス、コンピュータプログラム、データベース等から除外されてもよい。加えて、図に示される論理フローは、望ましい結果を達成するために、示される特定の順序または順次順序を要求しない。種々の別個の構成元素は、１つ以上の個々の構成元素の中に組み合わせられ、本明細書に説明される機能を実施してもよい。
【００７７】
本特許または出願は、カラーで作成された少なくとも１つの図面を含有する。カラーの図面を伴う本特許または出願のコピーは、要請および必要料金の支払に応じて、特許庁によって提供される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【国際調査報告】
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