微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置、系统及方法制造方法及图纸

本申请提供一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置、系统及方法，该装置包括：用于防止X射线外泄的罩体、分别设置在罩体内的岩石样本容纳装置、X射线接收板和X射线生成装置，以使X射线生成装置发出的具有散射角的X射线穿过位于岩石样本容纳装置内的目标岩石样本；X射线生成装置、岩石样本容纳装置和X射线接收板沿罩体的长度方向依次设置；X射线接收板用于在岩石样本容纳装置与罩体一侧内壁之间的区域内沿罩体的长度方向和/或宽度方向移动，以对经由X射线穿过的目标岩石样本进行放大成像。能够有效实现针对岩石样本的放大成像，有效提高岩石样本放大成像的清晰度，进而能够提高对岩石孔隙空间的微气泡识别的便捷性、准确性及清晰度。

【技术实现步骤摘要】
微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置、系统及方法
本申请涉及油田开发
，尤其涉及一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置、系统及方法。
技术介绍
注气驱油是目前大幅度提高采收率技术的主要发展方向，随着驱油机理的逐步深入，气体在渗流过程中形态尚无明确认识。涉及气体在油/水流体中以溶解或气泡形式的判断，气泡在孔隙空间内的状态，气泡尺寸及变化等多项内容。显然可视化检测是最为直接的方法，现有技术通常采用光学可视方法，检测流体在孔隙结构与玻璃夹层内的流动，来近似孔隙内的流动。该方法利用光学显微镜实现放大检测，由于孔隙、孔道尺度通常在0.1μm～1mm主体范围内，兼顾到孔隙和孔道尺寸的差异较大，在选择物镜时，通常有效的物镜检测倍数不高于10倍，使得有效检测孔隙尺度大于10μm。这种方法有一定的效果，可以检测10μm以上微气泡的形态及运动状态。由于玻璃表面与流体的界面张力严重干扰着流动过程，图1(a)和图1(b)显示出流体、微气泡2a、孔隙空间3a及岩石颗粒4a之间的关系，由图可知，岩石颗粒的孔隙空间内的微气泡2a在流体中稳定通过孔隙空间的状态，流体可以是水1a。图1(c)和图1(d)显示常规方法存在的玻璃表面6a干扰，微气泡2a易被玻璃表面6a吸附而展现出复杂的形态，贴壁气泡5a的泡径相较于孔隙内气泡7a的泡径明显偏大，这与孔隙内部的情况是根本不同的，现有技术还存在明显的缺陷。随着CT技术的发展及装置的普及，利用CT装置检测岩石孔隙空间内流体状态已逐步开展。现有技术通常采用医用CT扫描岩心，其有效直径达到80cm，优点是可以容纳耐压装置，有效保护岩心。缺点是由于岩心模型尺寸相对较小，CT扫描结果不足以显示孔隙结构特点，气泡/气相通常与油、水相混合在一起，分辨率不足以识别出微气泡主体及边界。目前具有检测孔隙结构的纳米CT技术，其有效分辨率达到了微米尺度，但该技术要求的样品尺寸不足毫米，因而限制性极强，无法在岩心级别的实验中应用。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本申请提出了一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置、系统及方法，能够有效实现针对岩石样本的放大成像，并能够有效提高岩石样本放大成像的清晰度效果，且放大过程可靠且高效，进而能够提高对岩石孔隙空间内的微气泡识别的便捷性、准确性及清晰度。为了解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：第一方面，本申请提供一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置，包括：用于防止X射线外泄的罩体、分别设置在该罩体内的岩石样本容纳装置、X射线接收板和X射线生成装置，以使该X射线生成装置发出的具有散射角的X射线穿过位于该岩石样本容纳装置内的目标岩石样本；所述X射线生成装置、岩石样本容纳装置和X射线接收板沿所述罩体的长度方向依次设置；所述X射线接收板用于在所述岩石样本容纳装置与所述罩体一侧内壁之间的区域内沿所述罩体的长度方向和/或宽度方向移动，以对经由所述X射线穿过的目标岩石样本进行放大成像。第二方面，本申请提供一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统，包括：驱油装置、图像采集装置、X射线控制装置和所述的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置；所述X射线控制装置与所述X射线生成装置连接；所述图像采集装置与所述X射线接收板连接；所述驱油装置与所述岩石样本容纳装置连接。第三方面，本申请提供一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像方法，应用所述的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统实现，该方法包括：接收所述X射线接收板采集的所述目标岩石样本的目标区域的初始状态图像信息；分别控制所述驱油装置的微量泵向所述目标岩石样本中注入油液和含有微气泡的水，同时控制所述目标岩石样本按照预设的旋转速度绕所述罩体内的可旋转载物台的中心轴旋转，以分别得到驱油图像信息和所述目标岩石样本的多个预设区域的饱和油图像信息和驱油图像信息；根据所述初始状态图像信息、饱和油图像信息和驱油图像信息调整所述X射线接收板与目标岩石样本之间的位置，以实现对所述目标岩石样本的放大成像倍数的调整。由上述技术方案可知，本申请实施例提供一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置、系统及方法，其中，该微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置包括：用于防止X射线外泄的罩体、分别设置在该罩体内的岩石样本容纳装置、X射线接收板和X射线生成装置，以使该X射线生成装置发出的具有散射角的X射线穿过位于该岩石样本容纳装置内的目标岩石样本；所述X射线生成装置、岩石样本容纳装置和X射线接收板沿所述罩体的长度方向依次设置；所述X射线接收板用于在所述岩石样本容纳装置与所述罩体一侧内壁之间的区域内沿所述罩体的长度方向和/或宽度方向移动，以对经由所述X射线穿过的目标岩石样本进行放大成像。本申请能够有效实现针对岩石样本的放大成像，并能够有效提高岩石样本放大成像的清晰度效果，且放大过程可靠且高效，进而能够提高对岩石孔隙空间内的微气泡识别的便捷性、准确性及清晰度。具体地，通过微气泡在孔隙空间内的X射线几何放大成像，分析微气泡在完全的孔隙空间内的微气泡形态和运移状态等；能够实现泡径大于10μm微气泡的形态观察、分析及识别，应用成像叠加的方法识别微气泡；本申请提供的微气泡的X射线放大成像实验流程，具备成本低、使用安全性强和便捷程度高等优势；与大型CT机对比，应用本申请提供的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置、系统及方法获得的放大的图像能够清晰识别岩石孔隙结构、微气泡、水和油相细节，可以判断出气体边界，能够分析10μm以上泡径的气泡形态、气体与油相界面等。另外，还能够提高微气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统的灵活性和可操作性。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1(a)为微气泡在流体中稳定通过空隙空间的状态和本申请实施例中微气泡在岩石孔隙空间的放大成像效果的侧视图；图1(b)为微气泡在流体中稳定通过空隙空间的状态的主视图；图1(c)为微气泡在流体中被玻璃表面吸附的形态的侧视图；图1(d)为微气泡在流体中被玻璃表面吸附的形态的主视图；图2为医用CT机X射线扫描岩心的扫描方式示意图；图3为本申请实施例中微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置的结构示意图；图4为X射线几何放大原理示意图；图5为本申请实施例中微气泡在岩石孔隙空间的放大成像效果主视图；图6为本申请实施例中X射线生成装置的结构示意图；图7为本申请实施例中载物台的结构示意图；图8为本申请实施例中微气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统的结构示意图；图9为本申请实施例中微气泡在岩石孔隙空间的放大成像方法的流程示意图；图10为本申请实施例中微气泡在岩石孔隙空间的放大成像方法中步骤101和步骤102的流程示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置，其特征在于，包括：/n用于防止X射线外泄的罩体、分别设置在该罩体内的岩石样本容纳装置、X射线接收板和X射线生成装置，以使该X射线生成装置发出的具有散射角的X射线穿过位于该岩石样本容纳装置内的目标岩石样本；/n所述X射线生成装置、岩石样本容纳装置和X射线接收板沿所述罩体的长度方向依次设置；/n所述X射线接收板用于在所述岩石样本容纳装置与所述罩体一侧内壁之间的区域内沿所述罩体的长度方向和/或宽度方向移动，以对经由所述X射线穿过的目标岩石样本进行放大成像。/n

【技术特征摘要】
1.一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置，其特征在于，包括：
用于防止X射线外泄的罩体、分别设置在该罩体内的岩石样本容纳装置、X射线接收板和X射线生成装置，以使该X射线生成装置发出的具有散射角的X射线穿过位于该岩石样本容纳装置内的目标岩石样本；
所述X射线生成装置、岩石样本容纳装置和X射线接收板沿所述罩体的长度方向依次设置；
所述X射线接收板用于在所述岩石样本容纳装置与所述罩体一侧内壁之间的区域内沿所述罩体的长度方向和/或宽度方向移动，以对经由所述X射线穿过的目标岩石样本进行放大成像。


2.根据权利要求1所述的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置，其特征在于，所述X射线生成装置包括：
壳体，该壳体的一端设有通孔；
X射线球管，该X射线球管设置在所述壳体内；
导向筒，该导向筒与所述壳体的一端卡接以完全遮挡所述通孔，所述X射线球管的X射线出口面与该导向筒相对设置以使所述X射线球管发出的具有散射角的X射线仅从该导向筒射出。


3.根据权利要求1所述的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置，其特征在于，还包括：
可旋转载物台，所述岩石样本容纳装置固定设置在该可旋转载物台上。


4.根据权利要求3所述的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置，其特征在于，所述可旋转载物台包括：沿所述罩体的高度方向依次连接的样品固定台、旋转控制台、伸缩架和载物台水平滑轨；
所述岩石样本容纳装置的一端固定设置在所述样品固定台上；
所述载物台水平滑轨设置在所述罩体的底端。


5.根据权利要求1所述的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置，其特征在于，还包括：
设置在所述罩体内的第一可调支架、第二可调支架和水平滑轨，其中，该水平滑轨设置在至少两个该第二可调支架上；
所述X射线生成装置设置在所述第一可调支架上；
所述X射线接收板设置在所述水平滑轨上，用于沿所述罩体的长度方向、宽度方向和高度方向中的至少一个方向移动。


6.一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统，其特征在于，包括：
驱油装置、图像采集装置、X射线控制装置和如权利要求1至5任一项所述的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置；
所述X射线控制装置与所述X射线生成装置连接；
所述图像采集装置与所述X射线接收板连接；
所述驱油装置与所述岩石样本容纳装置连接。


7.根据权利要求6所述的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统，其特征在于，所述驱油装置包括：
微量泵、中间容器和收集杯；
所述中间容器分别与所述微量泵和目标岩石样本的一端连接；
所述收集杯与所述目标岩石样本的另一端连接；
连接方式均...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴隆，吕伟峰，鞠斌山，刘楠楠，李彤，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11