用于高温微观渗流实验的复眼式图像采集装置及分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于高温微观渗流实验的复眼式图像采集装置及分析方法，其包括夹持有微观可视模型的模型夹持器、驱替系统、回压系统、围压系统、压力监视系统、温度控制系统以及图像采集系统；图像采集系统包括复眼式图像采集系统和图像分析系统，复眼式图像采集系统对微观可视物理模型进行图像信息采集记录，并且输送到图像分析系统对微观可视模型内的剩余油进行定量分析。本装置可以同时跟踪多个点位，后期数据可拼接，实现全场综合分析，因此，采集的图像数据比较全面；其次，本装置能够在有限空间中同时跟踪多点的动态图像，实时记录实验过程的图像的动态变化，克服了单一摄像头图像采集在动态过程中顾此失彼的问题。

Compound eye type image acquisition device and method for high temperature micro seepage experiment

The invention relates to a method for high temperature micro seepage experiment of compound eye image acquisition device and analysis method, which is composed of clamping microscopic visual model hold model of gripper, displacement system, back pressure system, confining pressure system, pressure monitoring system, temperature control system and image collection system; image acquisition system including a compound eye the image acquisition system and image analysis system, a compound eye image acquisition system for image information acquisition to record the micro visual physical model, and transported to the remaining oil microscopic visual image analysis system in the model for quantitative analysis. The device can simultaneously track multiple points, data can be spliced, realize the comprehensive analysis, the result, image data acquisition more comprehensive; secondly, the device can be dynamic image in a limited space at the same time tracking point, image real-time recording of the experiment process of the dynamic changes in the dynamic process of care for this and lose that overcome the problem of single camera image acquisition.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种用于高温微观渗流实验的复眼式图像采集装置及分析方法，属于渗流力学研究的微观实验方法领域，通过多个光纤摄像头组合成复眼式图像采集装置，实现了模拟地层高温条件下，追踪捕捉流体微元动态，同时兼顾全渗流场的宏观现象。
技术介绍
目前，多相流体渗流力学研究中，微观渗流机理主要依靠的微观渗流实验获得第一手资料，作为微观实验系统的核心部件，图像采集系统主要由常规光学显微镜与CCD组成，能够实现固定点、固定放大倍数的微观图像的放大与采集。但是，随着渗流力学理论研究的日渐深入以及研究对象逐渐向深层地质环境拓展，该系统面临两方面主要问题：1）光学显微镜的镜头组的工作温度为室温范围，在高温环境中会因镜头变形、屈光异常而无法正常使用甚至损坏，使得整个微观实验系统无法模拟数百甚至数千米深地层的温度条件（>60℃），成为了限制微观渗流研究向深层地质环境拓展的重要瓶颈问题；2）此外，单一镜头能获得固定点、固定放大倍数的动态图像，但流体微元在多孔介质的孔、喉网络中的运动方向难以预测，单镜头难以跟踪流体微元在微观渗流网络中的随机运动，现有系统虽然可以依靠手动移动镜头，但镜头移动会使图像模糊，同时人手操作很难实现稳定的跟踪，极容易丢失目标；3）并且，固定的放大倍数无法兼顾全局（全流场）和局部细节（单一孔喉）信息。上述问题都已成为严重限制了微观渗流机理与宏观尺度特征结合的瓶颈问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于高温微观渗流实验的复眼式图像采集装置。针对目前的图像采集装置会在图像采集中无法兼顾多点动态、信息不全，手动跟踪、视频不稳定，重复性差等诸多问题；利用本专利技术方法能够有效克服。首先，本装置可以同时跟踪多个点位，后期数据可拼接，实现全场综合分析，因此，采集的图像数据比较全面；其次，本装置能够在有限空间中同时跟踪多点的动态图像，实时记录实验过程的图像的动态变化，克服了单一摄像头图像采集在动态过程中顾此失彼的问题；另外，本装置而且可以根据需要观察的图像范围进行放大倍数的调节，解决的整体与局部图像采集时的矛盾。因此，本装置是一种方便有效的图像采集装置。本专利技术的技术方案如下：一种用于高温微观渗流实验的复眼式图像采集装置，其包括夹持有微观可视模型的模型夹持器、驱替系统、回压系统、围压系统、压力监视系统和温度控制系统；其中，所述驱替系统用于驱替微观可视模型；所述回压系统与模型夹持器连通，以使所述微观可视模型的出口增压到预定的压力；所述围压系统与模型夹持器连通，使所述微观可视模型始终处于预定压力的环境中；压力监测系统用于监测围压压力、回压压力；温度控制系统与所述夹持器连通，为夹持器内部的微观可视模型提供一个定温环境；该系统包括图像采集系统，所述图像采集系统包括复眼式图像采集装置和图像分析子系统，所述复眼式图像采集系统对微观可视物理模型进行图像信息采集记录，并且输送到图像分析系统对微观可视模型内的剩余油进行定量分析。进一步，所述复眼式图像采集装置为若干摄像头，其中1个摄像头位于中间位置，另外其它摄像头沿圆周方向均匀设置。进一步，若干所述摄像头还可采用X式布置，四个点分别设置一个摄像头，中间位置一个摄像头。进一步，所述摄像头为复眼式光纤摄像头或可调焦的针式摄像头，摄像头适应温度范围为-80℃～200℃。其中1个摄像头位于中间位置，另外4个摄像头沿圆周方向均匀设置，微观可视模型为正方形，其中1个摄像头定位正方形的中心位置，另外4个摄像头定位正方形的四个角的位置。本专利技术的另一目是提供一种采用上述的装置的对于剩余油进行定量分析方法，具体包括以下步骤：步骤一：打开微观模型夹持器的上密封盖，装入微观可视化刻蚀模型于微观模型夹持器缸体内壁中部环状台阶上，过程中保证下缸体与微观可视化刻蚀模型之间无气泡、微观可视化刻蚀模型进出口之间相互连通，缓慢拧紧微观模型夹持器上密封盖，最后保证整个系统内的气泡完全排除，关闭微观模型夹持器的放空阀。步骤二：调节与微观模型夹持器相连的温度控制仪，设定温度为90℃，待温度达到稳定半个小时，开始实验，首先，选定微观可视化刻蚀模型中的多个特征位置A～E，布置复眼式图像采集装置，打开光源，准备进行实时数据采集；然后，开始向微观可视化刻蚀模型中注入流体，通过微量泵把中间容器中的地层水注入模型内随着围压的升高，调整回压阀，通过手摇泵增加回压，保证中间容器注入模型的压力与回压的压力相等。同理对所述微观可视化刻蚀模型进行饱和油，至微观可视化刻蚀模型出口微观模型夹持器的出口处无水流出，即将流出油为止，在此过程中，通过复眼式图像采集装置和图像分析系统，对微观可视物理模型进行图像信息采集记录；步骤三、饱和油完成后，待整个系统稳定一段时间，关闭微观模型夹持器出口，根据微观实验驱替类型和实验压力，注入驱替地层水，在此过程中，利用复眼式图像采集装置对于微观可视化刻蚀模型的特征区域进行动态实时图像采集，记录不同时间和驱替阶段的图像信息，以备后续处理和分析；步骤四、实验结束后，通过温度控制器缓慢降低夹持器和微观模型的温度，待温度降到室温后缓慢降压，保证模型4的围压、进出口压力同时降低，压差保持在0.5Mpa，直到压力降低到大气压为止；步骤五、对实验结果整理和后续分析；即利用图像预处理和对微观模型中的驱油效果进行分析，其分析方法为：第一步：取得微观可视模型所形成的图形的像素点个数，读取每个像素点的灰度值；第二步：检测每个像素点灰度值的大小，判断灰度值每个像素点是否小于135，如果记录满足，则记录，否则不记录；第三步：统计灰度值小于135的像素点个数与图形中所有像素点总数之比，即得到含油饱和度，从而用于对微观可视模型内的剩余油进行定量分析。本专利技术的有益效果是，由于采用上述技术方案，本专利技术系统中利用多只光纤摄像头组合成类似于昆虫的复眼的装置，同时采集多点动态变化，与计算机相连，进行数据的传输和储存；所述的光纤摄像头是可调焦的针式摄像头，其适应温度范围为-80℃～200℃；用耐高温丙烯酸涂层光纤进行连接和数据传输的，其可以适应的高温环境温度范围是80℃～150℃，并可以长期稳定使用。并且根据复眼摄像头对应提出了对微观可视模型内的剩余油进行定量分析的步骤，可以精确并且快速的计算剩余油量。附图说明图1为本专利技术高温微观渗流复眼式图像采集装置示意图。图2为本专利技术微观可视化模型整体示意图。图中，1、微量泵；2、中间容器；3、微观模型夹持器；4、刻蚀可视化微观模型；5、复眼式显微摄像头；6、光源；7、图像分析系统；8、回压阀；9、量筒；10、手摇泵。具体实施方式该方法以镜头小型化、多镜头同时多点采集为思路，依托大量图像信息的综合采集与分析，实现对渗流场的全覆盖、兼顾全局与细节的实时记录、以及流体微元的全程动态追踪，并且有效地克服了目前镜头组工作只能在常温工作的局限。下面结合附图对本专利技术做进一步描述：一种模拟微生物驱油的可视化装置，其包括夹持有微观可视模型4的模型夹持器3、驱替系统、回压系统、围压系统、压力监视系统、温度控制系统以及图像采集系统；其中，模型夹持器3包括夹持器上密封盖、夹持器下密封盖、上石英玻璃、下石英玻璃以及缸体；缸体上具有流体流入孔、流体流出孔、围压孔、以及测温孔。微观可视模型4包括进口和出口，流体流入孔与所述进口相通，流体流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高温微观渗流实验的复眼式图像采集装置，其包括夹持有微观可视模型的模型夹持器、驱替系统、回压系统、围压系统、压力监视系统和温度控制系统；其中，所述驱替系统用于驱替微观可视模型；所述回压系统与模型夹持器连通，以使所述微观可视模型的出口增压到预定的压力；所述围压系统与模型夹持器连通，使所述微观可视模型始终处于预定压力的环境中；压力监测系统用于监测围压压力、回压压力；温度控制系统与所述夹持器连通，为夹持器内部的微观可视模型提供一个定温环境；其特征在于，该系统包括图像采集系统，所述图像采集系统包括复眼式图像采集装置和图像分析子系统，所述复眼式图像采集系统对微观可视物理模型进行图像信息采集记录，并且输送到图像分析系统对微观可视模型内的剩余油进行定量分析。

【技术特征摘要】
1.一种用于高温微观渗流实验的复眼式图像采集装置，其包括夹持有微观可视模型的模型夹持器、驱替系统、回压系统、围压系统、压力监视系统和温度控制系统；其中，所述驱替系统用于驱替微观可视模型；所述回压系统与模型夹持器连通，以使所述微观可视模型的出口增压到预定的压力；所述围压系统与模型夹持器连通，使所述微观可视模型始终处于预定压力的环境中；压力监测系统用于监测围压压力、回压压力；温度控制系统与所述夹持器连通，为夹持器内部的微观可视模型提供一个定温环境；其特征在于，该系统包括图像采集系统，所述图像采集系统包括复眼式图像采集装置和图像分析子系统，所述复眼式图像采集系统对微观可视物理模型进行图像信息采集记录，并且输送到图像分析系统对微观可视模型内的剩余油进行定量分析。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述复眼式图像采集装置为若干摄像头，其中1个摄像头位于中间位置，另外其它摄像头沿圆周方向均匀设置。3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，若干所述摄像头还可采用X式布置，四个点分别设置一个摄像头，中间位置一个摄像头。4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述摄像头为复眼式光纤摄像头或可调焦的针式摄像头，摄像头适应温度范围为-80℃～200℃；其中1个摄像头位于中间位置，另外4个摄像头沿圆周方向均匀设置，微观可视模型为正方形，其中1个摄像头定位正方形的中心位置，另外4个摄像头定位正方形的四个角的位置。5.一种采用如权利要求1-4任意一项所述的装置的对于剩余油进行定量分析方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一：打开微观模型夹持器（3）的上密封盖，装入微观可视化刻蚀模型（4）于微观模型夹持器（3）缸体内壁中部环状台阶上，过程中保证下缸体与微观可视化刻蚀模型（4）之间无气泡、微观可视化刻蚀模型（4）进出口之间相互连通，缓慢拧紧微观模型夹持器（3）上密封盖，最后保证整个系统内的气泡完全排除，关闭微观模型夹持...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱维耀，宋智勇，韩宏彦，范盼伟，陈震，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11