【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油页岩加热采油，具体涉及一种基于ct原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的装置和方法。
技术介绍
1、当x射线穿过某一物体时，经过与物质的相互作用，x射线发生反射、散射或被物质吸收等现象，从而产生一定程度的衰减，根据这一现象，研究人员提出了ct扫描技术。ct扫描技术能在不改变岩心外部形态、内部结构的情况下对岩心内部孔隙结构、流体分布情况进行观测。因此借助ct实验技术，对不同驱替条件的岩心进行扫描，获取其图片，对图片进行处理以获得相应的油页岩的接触角等各种物性。但现今ct扫描仪器的x射线探测器使用半导体晶体管作为x射线感光元件，正常工作温度仅为室温25℃，使得ct扫描仪器只能在常温常压下工作。
2、现阶段对能进行岩芯扫描测量接触角的例如，授权公告号为cn206497006u的一种基于ct扫描的油-盐水接触角测量系统，可以实现对油水两相接触角的测量；但此专利不能实验岩芯高温高压下对接触角测量，且对接触角的测量通过图像测量，没有考虑油污、表面粗糙等问题，精度较低。另外如授权公告号为cn203672749u的一种超高压、高温下测试接触角和界面张力的测试装置，可以分析不同压力情况下的接触角和界面张力值等，在油田、石化、新材料研究等领域具有极广的推广价值；但此专利通过摄像机拍摄后测量接触角，不能对岩芯内部的接触角进行测量，且对接触角测量通过图像测量，没有考虑油污、表面粗糙等问题，精度较低。
3、另外，对ct扫描图片进行处理即可得到流体与储层的流固相互作用，目前通常采用润湿性来表征流体与储层的流固相互
4、原位加热开采是开发油页岩的有效手段，评价油页岩加热过程中流体与油页岩界面相互作用是探究产出的页岩油流动能力的重要内容。而接触角法无法实现高温条件下的润湿性测量，因此目前无法原位测量油页岩加热过程中的润湿性。
5、因此，亟需建立一种基于ct高温高压或加热测量页岩油接触角的方法，能够对岩心孔隙内部进行表征。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：克服现有技术中存在的问题，提供一种基于ct原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的装置和方法，采用荧光纸和微光相机作为感光元件代替半导体晶体管，实现了高温高压条件下的ct扫描，扫描结果使用灰度阈值法处理，对处理好的图像采用先局部后整体、局部根据实验要求进行网格加密，使得实验结果更精确，从而实现了ct原位实验进行岩心孔隙内接触角的计算。
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于ct原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的装置，该装置包括：
3、ct扫描装置，包括设置在试验箱外壳下部的u型钢制x射线入口和x射线箱，以及设置在试验箱外壳上部的高压玻璃观察窗和微光相机；
4、高温高压实验装置，包括设置在试验箱外壳中部且能承受高温高压的陶瓷制岩芯夹持器，陶瓷制岩芯夹持器的上方外壁上贴合有用于感光x射线的荧光纸，陶瓷制岩芯夹持器的内部设置有页岩岩心、用于传递温度和压力的温压探头、用于加热岩心的电加热棒、用于温度追踪和热量补偿的热电偶；
5、数据收集处理及控制系统，包括设置在试验箱外壳外部并连接在陶瓷制岩芯夹持器内的压力/回压泵和温压显示器，以及分别与两者通过传感线连接并用于处理图像信息的计算机系统。
6、进一步地，所述荧光纸为用ｘ射线荧光粉涂抹而成的x射线探测纸。
7、进一步地，所述陶瓷制岩芯夹持器内还设置有利用石墨膨胀变形密封腔内压力的石墨密封圈，页岩岩心的两侧与石墨密封圈接触连接。
8、进一步地，所述压力/回压泵包括一个压力泵和一个回压泵并分别设置在陶瓷制岩芯夹持器的两侧，压力/回压泵通过管路连接在陶瓷制岩芯夹持器内，位于陶瓷制岩芯夹持器外部的管路上还设置有开关。
9、进一步地，所述温压显示器为即时显示当前陶瓷制岩芯夹持器腔内温度和压力的温度和压力显示器，通过线路与陶瓷制岩芯夹持器内的温压探头连接。
10、进一步地，位于所述x射线箱上部的试验箱外壳内壁上还设置有能隔绝x射线辐射的铅皮防护层，铅皮防护层与试验箱外壳之间通过螺栓连接固定。
11、本专利技术还公开了一种基于ct原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的方法，该方法结合上述装置进行实验，具体包括以下步骤：
12、s1、岩心取样并放入岩芯夹持器中进行高温高压ct扫描：
13、对页岩进行岩心取样，并将取样完成的页岩岩心放入在陶瓷制岩芯夹持器中进行高温高压实验，采用u型钢制x射线入口结构在陶瓷制岩芯夹持器下方对其进行x射线照射，选用荧光纸作为感光元件扑捉透过陶瓷制岩芯夹持器表面的x射线发光并成像，微光相机透过高压玻璃观察窗进行采集图像。
14、s2、ct扫描处理得到高温高压条件下的岩芯二维图像：
15、微光相机拍摄到荧光纸受x射线照射后的变化，经ct扫描获得岩心切片二维图片，通过岩心切片二维图片计算岩心内部和表面孔隙接触角，并将岩芯切片二维图像传递给计算机系统，计算机系统对所有岩芯切片二维图像按照原本立体岩心的空间顺序进行叠加生成岩芯三维图像。
16、s3、采用灰度阈值法对计算机系统生成的岩芯三维图像进行图像处理：
17、s31、对计算机系统生成的岩芯三维图像进行归一化处理：
18、由于经ct扫描处理的岩芯图像数据较大，且ct特性导致数据体中各处的灰度阈值相差较大，因此在灰度数据体中截取一较小数据体，并将其中灰度阈值变化较大的值剔除，后进行归一化处理，使其灰度区间转换为0~255。
19、s32、对归一化处理后的岩芯三维图像进行分割处理：
20、根据上述得到的灰度区间范围选定实验需求的灰度阈值，采用先局部再整体的分割方法对岩芯三维图像的两相区进行分割，两相区包括岩芯表面或内部孔隙表面和液体区域，把两相界面分割出来。
21、s33、对分割出来的局部区域进行加密划分：
22、采用局部加密的网格划分方法，对分割出来的不同相接触面进行加密划分，使得划分后的每个小网格的面积大小都满足实验数据精度的要求。
23、s34、对局部加密划分后的图像标记不同相之间的接触线，得到不同位置不同时刻下多孔介质的接触角：
24、采用边界提取算法标记不同相之间的接触线，其中相为在驱替模拟实验中的地下流体或驱替流体以及岩石骨架，包含所有标记类型的点为三相接触点，选取出经过三相交界点的图像，并对标记的接触线进行平滑处理，根据接触线确定出不同位置不同时刻下多孔介质的接触角。
25、s35、重复上述步骤s31~s34，处理整个图像，并将所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于CT原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的方法，其特征在于：该方法通过基于CT原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的装置实现，该装置包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于CT原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的方法，其特征在于：所述步骤S1中，微光相机（10）的采集帧数小于7.2帧/秒。
3.根据权利要求1所述的一种基于CT原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的方法，其特征在于：所述步骤S32中，实验需求的灰度阈值选定为一个或多个，多个灰度阈值进行计算后对结果进行比较，最终以较佳结果的灰度阈值进行分割处理。
4.根据权利要求1所述的一种基于CT原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的方法，其特征在于：所述步骤S33中，在局部区域进行加密划分过程中，若存在一个小网格的面积大于实验数据精度，则需对网格进行再次加密，直至每一个小网格的面积都小于实验数据精度。
5.根据权利要求1所述的一种基于CT原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的方法，其特征在于：所述荧光纸（2）为用Ｘ射线荧光粉涂抹而成的X射线探测
6.根据权利要求1所述的一种基于CT原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的方法，其特征在于：所述陶瓷制岩芯夹持器（1）内还设置有利用石墨膨胀变形密封腔内压力的石墨密封圈（8），页岩岩心（5）的两侧与石墨密封圈（8）接触连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于CT原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的方法，其特征在于：所述压力/回压泵（15）包括一个压力泵和一个回压泵并分别设置在陶瓷制岩芯夹持器（1）的两侧，压力/回压泵（15）通过管路连接在陶瓷制岩芯夹持器（1）内，位于陶瓷制岩芯夹持器（1）外部的管路上还设置有开关（14）。
8.根据权利要求1所述的一种基于CT原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的方法，其特征在于：所述温压显示器（12）为即时显示当前陶瓷制岩芯夹持器（1）腔内温度和压力的温度和压力显示器，通过线路与陶瓷制岩芯夹持器（1）内的温压探头（3）连接。
9.根据权利要求1所述的一种基于CT原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的方法，其特征在于：位于所述X射线箱（19）上部的试验箱外壳（17）内壁上还设置有能隔绝X射线辐射的铅皮防护层（16），铅皮防护层（16）与试验箱外壳（17）之间通过螺栓（11）连接固定。
...【技术特征摘要】
1.一种基于ct原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的方法，其特征在于：该方法通过基于ct原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的装置实现，该装置包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于ct原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的方法，其特征在于：所述步骤s1中，微光相机（10）的采集帧数小于7.2帧/秒。
3.根据权利要求1所述的一种基于ct原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的方法，其特征在于：所述步骤s32中，实验需求的灰度阈值选定为一个或多个，多个灰度阈值进行计算后对结果进行比较，最终以较佳结果的灰度阈值进行分割处理。
4.根据权利要求1所述的一种基于ct原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的方法，其特征在于：所述步骤s33中，在局部区域进行加密划分过程中，若存在一个小网格的面积大于实验数据精度，则需对网格进行再次加密，直至每一个小网格的面积都小于实验数据精度。
5.根据权利要求1所述的一种基于ct原位实验的页岩油加热改质流固界面作用表征的方法，其特征在于：所述荧光纸（2）为用ｘ射线荧光粉涂抹而成的x射线探测纸。
6.根据权利要求1所述的一种基于ct原...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔德彬，杨星星，姚连鹏，朱维耀，周振宇，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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