微納顆粒*技術(shù)之 ——圓度球度計(jì)算模塊在石油天然氣行業(yè)的應(yīng)用
開發(fā)背景
石油天然氣行業(yè):支撐劑的作用在于充填壓裂產(chǎn)生的人工裂縫,在地層形成具有高導(dǎo)流能力的油氣滲流通道,支撐劑的性能和在不同地層條件對(duì)支撐裂縫的滲透率的影響差異較大。支撐劑的球度和圓度對(duì)支撐劑的性能評(píng)價(jià)有很重要的影響,是正確選擇和使用支撐劑的基礎(chǔ)之一。
一直以來(lái),依據(jù)中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5108-1997《壓裂支撐劑性能測(cè)試推薦方法》定義:支撐劑的圓度是指其棱角的相對(duì)銳角和曲率的量度。實(shí)際測(cè)定使用本標(biāo)準(zhǔn)推薦的API RP56和API RP60中Krumbein與Sloss(美)1963年發(fā)表的球度、圓度圖版。(如下圖)
采用這種人工比照的方法,對(duì)于實(shí)際操作具有以下問(wèn)題:
1. 人員主觀因素誤差:測(cè)試人員對(duì)于顆粒樣品的感官印象是不能*一樣的,因此獲得的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)就不同,換了不同的測(cè)試人員,就可能獲得*不同 的測(cè)試結(jié)果。
2. 無(wú)明確判斷依據(jù):人員判斷時(shí)無(wú)非常明確的判斷依據(jù)和計(jì)算方法,只能靠大概感覺,這樣也增加了測(cè)試的不穩(wěn)定性和差異性。
3. 人員工作量大:以往的方法是任意取20到30粒樣品顆粒進(jìn)行測(cè)試,取樣數(shù)量不足以獲得具有代表性的數(shù)據(jù)。但是如果想要獲得更多顆粒的圓度、球度數(shù)據(jù),則會(huì)大大增強(qiáng)測(cè)試人員的工作量。
濟(jì)南微納科技有限公司推出針對(duì)顆粒圓度、球度進(jìn)行自動(dòng)分析的算法模塊,配合動(dòng)態(tài)或靜態(tài)圖像儀,即可輕松獲得穩(wěn)定可靠的支撐劑的球度和圓度數(shù)據(jù)。
在上面的介紹中可以看到,球度算法已有較為通用的公式表達(dá),可以直接采用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行計(jì)算,難點(diǎn)是對(duì)于圓度計(jì)算,并沒有一個(gè)獲得通用認(rèn)可的計(jì)算公式,所以此模塊并非一般性的套用公式計(jì)算,而是真正的針對(duì)顆粒的輪廓進(jìn)行分析;
技術(shù)簡(jiǎn)介
之所以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)、國(guó)內(nèi)國(guó)外幾乎沒有對(duì)于圓度的自動(dòng)分析模塊,主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)方式的計(jì)算機(jī)圖像數(shù)字化技術(shù),無(wú)法應(yīng)用于此類針對(duì)輪廓曲線的計(jì)算與判斷上。因?yàn)閷D形數(shù)字離散化之后,就會(huì)出現(xiàn)如下情況;
由上圖可以看到這樣的狀態(tài)是無(wú)法進(jìn)行尖銳程度的計(jì)算的。因此,必須采用一種創(chuàng)新的數(shù)字化方法,我們稱之為基本矢量化處理。整個(gè)處理過(guò)程如下:
1. 使用我們的基本矢量化算法,將離散的圖形輪廓處理成帶有特征的連貫線條。
2. 找到其輪廓上的特征點(diǎn)位置。
3. 算出特征點(diǎn)的曲率數(shù)值,再對(duì)每一個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化,然后就可根據(jù)每一個(gè)特征點(diǎn)的數(shù)值大小,表示出這個(gè)點(diǎn)的棱角鋒利程度,
4. 通過(guò)擬合算法對(duì)所有特征點(diǎn)進(jìn)行擬合處理,進(jìn)而算出此顆粒的總的圓度表征數(shù)值。
因此,使用此模塊計(jì)算出來(lái)的支撐劑圓度數(shù)值,*可以替代并超越以往人的感官評(píng)價(jià)方法。如果配合濟(jì)南微納的WINNER100D動(dòng)態(tài)顆粒圖像儀,則可以針對(duì)成千上萬(wàn)的支撐劑顆粒進(jìn)行分析,從而獲得真正的、具有很強(qiáng)代表性的圓度和球度數(shù)據(jù)。