岩石薄片放大成像装置、系统及方法与流程

文档序号:26491684发布日期:2021-08-31 17:45阅读:127来源:国知局
岩石薄片放大成像装置、系统及方法与流程
本申请涉及油田开发
技术领域
,尤其涉及一种岩石薄片放大成像装置、系统及方法。
背景技术
:随着驱油机理的逐步深入,认识孔隙内流体运移特点越来越受到关注,其中可视化观察是认识最为直接的方法。但孔隙和孔道尺度通常在0.1μm~1mm主体范围内,直接观察受到多种条件的限制,如何建立放大观察方法和突破条件限制是需要攻克的问题。流体在孔隙结构内流动的观察方法通常采用光学可视方法。利用反射光线观察驱油模型表面的流动状态,利用透射光线可以观察透明型或很薄的孔隙型模型内的流体流动情况,利用光学显微镜即可实现放大的观察,最大可采用50倍物镜观察。通常光学观察方法适用于玻璃刻蚀模型,观察透明孔道内的流体分布。该方法也能适应一定条件下的填砂模型,利用反射光线观察与玻璃平面接触孔隙内的流动情况。岩石模型具有真实的孔隙结构及复杂的矿物组成,透光性通常很差;达到100μm级别时,在强光条件下,岩石模型才具有一定的观察可行性。为了达到该厚度,磨制岩石的过程通常会破坏真实的孔隙结构。无论是填砂模型还是真实岩石薄片模型,表面均由玻璃封装,流体与玻璃表面的界面张力对孔隙内流体的流动过程影响严重,干扰了流体在孔隙内的真实流动条件。随着ct技术的发展及装置的普及,利用ct装置观察岩石模型已逐步开展,在岩心级别通常采用医用ct,其有效直径通常为80cm,能够有效保障岩心耐压装置等部分的使用。ct扫描结果促进了岩石孔隙和流体渗流等研究的发展。但是,由于岩心模型尺寸相对较小,ct扫描结果的放大性不强,不足以显示孔隙结构特点。而纳米ct技术则受到样品只有微米尺度的影响,而无法在岩心级别的实验中应用。技术实现要素:针对现有技术中的上述问题中的至少一个问题,本申请提出了一种岩石薄片放大成像装置、系统及方法,能够有效实现针对岩石薄片的放大成像,并能够有效提高岩石薄片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结构及内部流体识别的便捷性、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,本申请提供一种岩石薄片放大成像装置,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薄片样本容纳装置、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薄片样本容纳装置内的目标岩石薄片样本;所述x射线生成装置、岩石薄片样本容纳装置和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薄片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薄片样本进行放大成像。第二方面,本申请提供一种岩石薄片放大成像系统,包括:所述的岩石薄片放大成像装置、射线控制器、驱油装置和图像采集装置;所述射线控制器与所述x射线生成装置连接;所述驱油装置与所述目标岩石薄片样本连接;所述图像采集装置与所述x射线接收板连接。第三方面,本申请提供一种岩石薄片放大成像方法,应用所述的岩石薄片放大成像系统实现,该方法包括:接收所述图像采集装置采集的所述目标岩石薄片样本的目标区域的初始状态图像信息;分别向所述目标岩石薄片样本内注入油液和气体,以分别得到目标区域的饱和油图像信息和驱油图像信息;根据所述饱和油图像信息、驱油图像信息和初始状态图像信息调整所述x射线接收板与目标岩石薄片样本之间的位置,以实现对所述目标岩石薄片样本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岩石薄片放大成像装置、系统及方法,其中,该岩石薄片放大成像装置包括:用于防止x射线外泄的罩体、分别设置在该罩体内的岩石薄片样本容纳装置、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薄片样本容纳装置内的目标岩石薄片样本;所述x射线生成装置、岩石薄片样本容纳装置和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薄片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薄片样本进行放大成像。本申请实施例提供的岩石薄片放大成像装置、系统及方法,能够有效实现针对岩石薄片的放大成像,并能够有效提高岩石薄片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结构及内部流体识别的便捷性、准确性及清晰度;具体地,在提高岩石薄片放大成像的基础上,还能够保证岩石薄片成像的质量;利用x射线的几何放大原理分析岩石薄片的驱油实验流程,能够实现对微米级孔隙结构的检测分析,可以检测孔隙及流体界面;装置结构简单、能够避免外界环境的干扰,安全性强且成本低。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)为常规医用ct机扫描岩心的扫描方式示意图;图1(b)为纳米ct装置扫描岩心的扫描方式示意图;图2为本申请实施例中的岩石薄片放大成像系统结构示意图;图3为x射线的几何放大原理示意图;图4为本申请实施例中的x射线生成装置的结构示意图;图5为本申请实施例中的载物台的结构示意图;图6(a)为本申请实施例中的岩石薄片样本容纳装置的主视示意图;图6(b)为本申请实施例中的岩石薄片样本容纳装置的a-a’切线的剖面示意图;图6(c)为本申请实施例中的岩石薄片样本容纳装置的侧视示意图;图7(a)为本申请具体应用实例中低压岩石薄片样本容纳装置的主视示意图;图7(b)为本申请具体应用实例中低压岩石薄片样本容纳装置的侧视示意图;图8为本申请实施例中的岩石薄片放大成像的流程示意图。符号说明1、x射线源;2、岩心样品;3、成像;4、x射线接收板;5、ct机内框内的载物台;6、ct机内框;7、调制后的x射线源;8、聚焦波带片;9、成像波带片;10、探测器;11、透射区域;12、射线控制器;13、x射线生成装置;14、第一可调支架;15、第二可调支架;16、载物台;17、岩石薄片样本容纳装置;18、水平稳定实验台;19、水平滑轨;20、罩体;21、图像采集装置;22、驱油装置;23、微量泵;24、中间容器;25、入口管线;26、出口管线;27、收集杯;28、屏幕控制模块;29、x射线球管;30、x射线出口面;31、导向筒;32、电路控制模块;33、壳体;34、目标岩石薄片样本;35、环氧树脂外壳;36、固定台;37、伸缩架;38、载物台水平滑轨;39、端盖;40、耐压筒体;41、平面区域;42、围压空间;43、堵头;44、通道;45、密封筒体;46、压力监测接口;47、围压液注入口;48、围压液。具体实施方式为了使本
技术领域
的人员更好地理解本说明书中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。发明人发现现有技术的发展情况和研究如下:在岩石结构分析领域中,利用x射线穿透能力的特点,岩石结构扫描的方式通常有常规和显微两种方式,参见图1(a)和图1(b)。图1(a)是医用类大型ct机结构,包含有:x射线源1、ct机内框6、x射线接收板4以及设置在ct机内框内的载物台5和岩心样品2;ct机内框6直径较大,扫描岩心样品2尺寸相对较小,且居于ct机内框6的中心;x射线源1发射的x射线经由岩心样品2在x射线接收板4上成像3;设x射线源1有效长度为ss,样品截面宽度为wob,成像长度为lima,则成像放大倍数为lima/wob。由几何关系可知,成像放大倍数等于2-ss/wob。当样品截面<ss时,成像不起放大作用。参见图1(b),反映纳米ct装置的扫描方式,经调制后的x射线源7将x射线经过聚焦波带片8的作用汇聚,穿透岩心样品2后在成像波带片9的作用下,在远距离的探测器10处成放大像,这是纳米ct装置的放大原理。但是该方式严重的缺陷是要求样品满足微米级尺寸,而通常波带片直径在10~200μm范围内,要求样品尺寸小于该直径,适用范围受到严重限制。因此,为了提高岩石薄片放大成像的效果,进而提高对岩石孔隙结构及内部流体识别的清晰度,从考虑改变现有的x射线源和x射线接收板的设置方式出发,利用x射线的几何放大原理,在保证岩石薄片的厚度处于有效渗流孔隙的厚度时,对岩石薄片内的流体进行可视化观察,并设计一种岩石薄片放大成像装置;采用的x射线源是具有出射角的球管,通过利用该发散角度及提高物像距离可以获得放大成像的效果。基于此,为了能够有效实现针对岩石薄片的放大成像,并能够有效提高岩石薄片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结构及内部流体识别的便捷性、准确性及清晰度,本申请提供一种岩石薄片放大成像装置的实施例,参见图2,所述岩石薄片放大成像装置具体包含有如下内容:用于防止x射线外泄的罩体20、分别设置在该罩体内的岩石薄片样本容纳装置17、x射线接收板4和x射线生成装置13,以使该x射线生成装置13发出的具有散射角的x射线穿过位于该岩石薄片样本容纳装置17内的目标岩石薄片样本34;所述x射线生成装置13、岩石薄片样本容纳装置17和x射线接收板4沿所述罩体20的长度方向依次设置;所述x射线接收板4用于在所述岩石薄片样本容纳装置17与所述罩体20一侧内壁之间的区域内沿所述罩体20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薄片样本34进行放大成像。可以理解的是,为了保证罩体20能够防止x射线外泄,所述罩体20的底部应为一密封底,具体可以为,地面或固定台,所述罩体内的x射线生成装置13、岩石薄片样本容纳装置17和x射线接收板4都设置在地面或固定台上,在本申请一个举例中,为了在保证防止x射线外泄基础上,还能够提高岩石薄片放大成像装置的应用便捷性,所述密封底可以是水平稳定实验台18,该水平稳定实验台18可以是一光学实验台,能够保证岩石薄片放大成像装置放置的水平程度和稳定性,该水平稳定实验台底部可以设有移动装置,例如:滑轮,便于岩石薄片放大成像装置的移动。所述罩体20可以是一铅制保护罩。在本实施例中,所述x射线接收板4与岩石薄片样本容纳装置17之间的距离可以调节;并且所述x射线生成装置13与岩石薄片样本容纳装置17之间的距离可以调节,尤其,可以减小x射线生成装置13与岩石薄片样本容纳装置17之间的距离;所述x射线生成装置13可以生成具有散射角的x射线,所述x射线散射角的数值范围可根据实际情况进行设置,本申请对此不作限制。结合x射线几何放大原理,能够提高岩石薄片放大成像的效果,进而提高对岩石孔隙结构及内部流体识别的清晰度。通过将x射线生成装置13和x射线接收板4设置在所述罩体20内,缩短x射线生成装置13与岩石薄片样本容纳装置17之间的距离,能够提高岩石薄片放大成像的效果,防止外界环境对生成x射线和接收x射线产生的干扰,还能够防止x射线外泄对人体和环境造成的危害。具体地,可以应用以下公式来获取目标岩石薄片样本34的放大倍数,参见图3,其中,s为x射线生成装置13与目标岩石薄片样本34之间的距离;l为目标岩石薄片样本34与x射线接收板4之间的距离;h为目标岩石薄片样本的透射区域11的高度,其与距离s和x射线的散射角a有关;hima为x射线接收板上的成像高度;作为优选,l的取值范围为1~150cm,a的取值范围为±12°,h的取值范围与距离s和x射线的散射角a有关。由岩石薄片样本容纳装置17、x射线接收板4和x射线生成装置13的几何关系可知,放大倍数k:由于h和a为定值,则放大倍数k与距离l线性相关。理论上,单纯增加距离l,可得到无限放大像。但是受射线强度、射线持续时间、样品材质和样品厚度等影响,存在最优的距离l值,兼顾放大倍数和成像质量。为了在保证x射线生成装置13生成的x射线具有倾斜角范围的基础上,提高发出的x射线的可靠性,参见图4,在本申请岩石薄片放大成像装置的一个实施例中,所述x射线生成装置13包含有:壳体33,该壳体的一端设有通孔;x射线球管29,该x射线球管29设置在所述壳体33内;导向筒31,该导向筒31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30与该导向筒31相对设置以使所述x射线球管29发出的具有散射角的x射线仅从该导向筒31射出。具体地,所述x射线球管29可以固定设置在所述壳体33内,所述x射线生成装置13还包含有电路控制模块32和屏幕控制模块28;电路控制模块32控制x射线球管29发射时长,该电路控制模块32是一硬件结构,如,电路控制器,该电路控制器与所述x射线球管通信连接,该屏幕控制模块28可以是一物理遥控按键,用于实现定时拍摄等拍摄时间设置等;由于x射线球管29的阳极激发区域具有倾斜角度,x射线的方向不能全部集中在中心方向,存在散射角a,利用该散射特点,能够实现x射线的几何放大。所述x射线接收板4的成像尺寸hw(高度和宽度)和像距l之间为线性关系,可由下式表示,式中c和r均为与x射线生成装置13相关的常数:hw=c×l+r由于x射线衰减具有指数特征,见下式:i(x)=i0·eμx式中:i(x)——距离x处x射线强度;i0——x射线初始强度;μ——射线衰减系数,若距离x增加,应该相应提高x射线强度。对于固定的x射线球管,在x射线球管功率一定的情况下,可以通过增加x射线持续时间,提高x射线强度。作为优选,成像尺寸与像距关系式为:hw=0.2328l+2.9006,像距与建议的射线持续时间关系参照表1。当150cm距离时,图像尺寸放大倍数12.6,该性能与光学体视显微镜的性能处于同一级别。可观察10μm以上的孔隙结构,能够实现微米级孔隙结构的观察能力。表1距离cm射线持续时间s1~300.130~500.250~700.470~900.890~1201.4120~1502.0在本申请一个具体应用实例中,所述x射线生成装置13可以是一种微型x射线生成装置,x-12q型高频x射线机,具有体积小,运用灵活方便的优点,主要参数如下:管电压:60kv;管电流:1ma;x射线管焦点尺寸:0.7×0.7mm;冷却方式:油冷;靶面角:12°;阳极材料:钨;曝光时间:0.1至2s;x射线照射面积:50mm;机身尺寸:180×70×130mm。为了进一步提高岩石薄片样本容纳装置的固定可靠性,参见图2,在本申请岩石薄片放大成像装置的一个实施例中,所述岩石薄片放大成像装置还包含有:载物台16,所述岩石薄片样本容纳装置17固定设置在该载物台16上。为了进一步提高岩石薄片样本容纳装置的位置的灵活可调性,参见图5,在本申请岩石薄片放大成像装置的一个实施例中,所述载物台16包含有:沿所述罩体的高度方向依次连接的固定台36、伸缩架37和载物台水平滑轨38;所述载物台水平滑轨38设置在所述罩体的底端。具体地,载物台16是岩石薄片样本容纳装置17的安置平台,岩石薄片样本容纳装置17固定在固定台36上,伸缩架37沿罩体20高度方向上下可微调,载物台水平滑轨38可以使固定台36及伸缩架37整体沿罩体20长度方向和/或宽度方向移动。所述伸缩架37和载物台水平滑轨38的移动均由程序控制完成,保证x射线接收板4采集的图像能够连续拼接。为了实现x射线生成装置和x射线接收板位置的灵活可调性,进而提高岩石薄片放大成像的效果,参见图2,在本申请岩石薄片放大成像装置的一个实施例中,所述的岩石薄片放大成像装置还包含有:设置在所述罩体20内的第一可调支架14、第二可调支架15和水平滑轨19,其中,该水平滑轨19设置在至少两个该第二可调支架15上;所述x射线生成装置设置在所述第一可调支架14上;所述x射线接收板4设置在所述水平滑轨19上,用于沿所述罩体20的长度方向、宽度方向和高度方向中的至少一个方向移动。具体地,所述第一可调支架14设置在所述岩石薄片样本容纳装置17与所述罩体一侧内壁之间的区域内;所述第二可调支架15设置在所述岩石薄片样本容纳装置17与所述罩体另一侧内壁之间的区域内,所述岩石薄片放大成像装置包含有至少两个所述第二可调支架15,用于支撑所述水平轨道19和调节水平轨道的高度;通过调整第一可调支架14和所述第二可调支架15之间的相对位置,可以获得最佳的岩石薄片放大成像效果;另外,通过调整所述第一可调支架14和第二可调支架15可以保证x射线生成装置的导向筒31和x射线接收板4同轴设置,提高x射线接收板采集图像的效果。为了提高岩石薄片样本容纳装置17的密封性和耐压性,进而保证正常执行岩心岩石薄片放大成像的过程,参见图6(a)、图6(b)和图6(c),在本申请岩石薄片放大成像装置的一个实施例中,所述岩石薄片样本容纳装置17包含有:耐压筒体40、设置在该耐压筒体40两端的端盖39、设置在该耐压筒体40内用于放置目标岩石薄片样本34的密封筒体45、以及设置在该密封筒体45两端的堵头43,所述端盖39与堵头43均设有通孔;一驱油装置22的入口管线25经由一端盖39和靠近该端盖39的堵头43与所述密封筒体45内部导通;所述驱油装置22的出口管线26经由另一端盖39和靠近该端盖39的堵头43与所述密封筒体45内部导通。具体地,x射线可以穿透所述耐压筒体40;所述密封筒体45可以是橡胶密封筒体45;所述耐压筒体40用于对岩石薄片进行围压保护。能够便于x射线生成装置13及x射线接收板4分别与所述岩石薄片样本容纳装置17的紧密接触,提高x射线扫描时x射线透射的均匀程度。各个所述端盖39和堵头43均设有通孔,以使任一端盖和靠近该端盖的堵头之间设有通道44,便于入口管线25和出口管线36分别与所述密封筒体45内部导通。为了进一步减少x射线生成装置与岩石薄片样本容纳装置之间的距离,进而提高岩石薄片放大成像效果,在本申请一个实施例中,所述耐压筒体中的沿长度方向延伸的两个端面均为平面,其中,该两个端面为与所述岩石薄片的两个端面分别相邻的面。在图6(a)和图6(b)中,a-a’为剖面的切线,所述密封筒体45可以是长方体结构,所述耐压筒体40承载有密封筒体45的区域设有平面区域41,可以减小x射线生成装置13与岩石薄片样本容纳装置17之间的距离。在本实施例中,作为优选,所述耐压筒体40和密封筒体45之间的围压不高于30mpa,可以设置为20mpa。为了提高岩石薄片放大成像装置的安全性与可靠性,在本申请岩石薄片放大成像装置的一个实施例中,所述耐压筒体40的外壁分别设有围压液注入口47和压力监测接口46,该围压液注入口47和压力监测接口46与该耐压筒体40内导通。具体地,驱油装置22通过管线与所述围压液注入口47连接;所述压力监测接口46可以连接一压力检测器。可以经过所述围压液注入口47向所述耐压筒体和密封筒体之间的围压空间42注入围压液48。为了提高岩石薄片样本容纳装置的耐压性与可靠性,在本申请岩石薄片放大成像装置的一个实施例中,所述岩石薄片样本容纳装置17包含有:环氧树脂外壳35。具体地,参见图7(a)和图7(b)在本申请一个具体应用实例中提供了一种低压岩石薄片样本容纳装置,该低压岩石薄片样本容纳装置包含有环氧树脂外壳35,具体描述如下:将岩石切割、磨平处理后形成薄片,在两侧布设入口管线25和出口管线26,整体用环氧树脂封装,待环氧树脂固化后,将岩石薄片样本容纳装置17整体固定在固定台36上,该环氧树脂固化后的部分即为所述环氧树脂外壳35。低压岩石薄片样本容纳装置的耐压程度与环氧树脂外壳的厚度及岩石薄片样本的面积有关;作为优选,岩石薄片样本的面积不大于20mm×50mm,环氧树脂外壳的厚度不大于30mm,耐压不高于5mpa。通常入口管线25和出口管线26为耐压钢制管线,其安装深度以不进入扫描区域为限。基于上述的岩石薄片放大成像装置,为了提高岩石薄片放大成像的效果,进而提高对岩石孔隙结构及内部流体识别的清晰度,本申请还提供一种岩石薄片放大成像系统的实施例,参见图2,所述岩石薄片放大成像系统具体包含有如下内容:所述的岩石薄片放大成像装置、射线控制器12、驱油装置22和图像采集装置21;所述射线控制器12与所述x射线生成装置13连接;所述驱油装置22与所述目标岩石薄片样本34连接;所述图像采集装置21与所述x射线接收板4连接。具体地,所述射线控制器12和图像采集装置21设置在所述岩石薄片放大成像装置外部。所述图像采集装置21可以是一计算机,具有采集图像的分析图像功能,还可以与射线控制器12连接以控制x射线生成装置13。进一步地,所述图像采集装置21可以分别与所述载物台16、第一可调支架14和第二可调支架15连接,用于控制调整所述载物台16、第一可调支架14和第二可调支架15的位置;所述x射线接收板4可以采用小型数字x射线ccd成像,例如可以采用rsv5型接收板,x射线接收板4与计算机usb连接,有图像接收、成像和简单处理分析等功能。rsv5型接收板的有效面积为22.5mm×30mm,适用于岩石薄片分析。为了提高对岩石孔隙结构及内部流体识别的清晰度,在本申请岩石薄片放大成像系统的实施例中,参见图2,所述驱油装置22包含有:微量泵23、中间容器24和收集杯27;所述中间容器24分别与所述微量泵23和目标岩石薄片样本34的一端连接;所述收集杯27与所述目标岩石薄片样本34的另一端连接;其中,连接方式均为管线连接,各个所述管线设有阀门。具体地,所述驱油装置22能够将油、气和水等流体分别注入岩石薄片,并控制产出。基于上述岩石薄片放大成像装置和/或岩石薄片放大成像系统的实施例,参见图8,本申请还提供一种岩石薄片放大成像方法的实施例,本实施例中的执行主体可以是所述图像采集装置,该岩石薄片放大成像方法具体包含有如下内容:步骤100:获取所述x射线接收板采集的所述目标岩石薄片样本的目标区域的初始状态图像信息。具体地,x射线接收板紧贴内置有目标岩石薄片样本的岩石薄片样本容纳装置,射线控制器控制x射线生成装置发射x射线的时长,并且图像采集装置获取x射线接收板采集的目标区域的图像信息,该图像信息即为初始状态图像信息,所述目标岩石薄片样本的目标区域的大小可以为x射线接收板与x射线生成装置同轴设置时,x射线接收板接收到的图像对应的目标岩石薄片样本中的区域大小;可根据实际需要确定所述目标岩石薄片样本中的目标区域。步骤200:分别向所述目标岩石薄片样本内注入油液和气体,以分别得到目标区域的饱和油图像信息和驱油图像信息。具体地,所述驱油装置包含有微量泵、中间容器和收集杯;可以通过控制所述微量泵将中间容器中的油液注入所述目标岩石薄片样本,直至注入油液的速度等于所述收集杯采集到的从目标岩石薄片样本输出油液的速度相同,获得所述饱和油图像信息;还可以通过控制所述微量泵将中间容器中的气体注入所述目标岩石薄片样本,直至所述收集杯采集到均为气体,获得所述驱油图像信息。步骤300:根据所述饱和油图像信息、驱油图像信息和初始状态图像信息调整所述x射线接收板与目标岩石薄片样本之间的位置,以实现对所述目标岩石薄片样本放大成像倍数的调整。具体地,输出所述初始状态图像信息、饱和油图像信息和驱油图像信息,可以将所述初始状态图像信息、饱和油图像信息和驱油图像信息发送至图像采集装置的显示屏并输出显示,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薄片样本之间的位置,直至能够清晰识别岩石孔隙结构、以及气体和油相细节;可以判断出气体边界、10μm以上泡径的气泡形态、以及气体与油相界面等。为了提高岩石薄片的x射线放大成像结果的准确性,在本申请岩石薄片放大成像方法的一个实施例中,步骤200包含有:步骤201:向所述目标岩石薄片样本内注入油液直至该目标岩石薄片样本输出油液的速度与注入油液的速度相同,并按照预设的第一时间间隔采集所述目标区域的饱和油图像信息。具体地,所述预设的第一时间间隔可根据实际情况进行设定,本申请对此不作限制;在注入油液的过程中,可以控制所述x射线接收板采集目标岩石薄片样本的所述目标区域的饱和油图像信息。步骤202:向所述目标岩石薄片样本内注入气体直至该目标岩石薄片样本输出的均为气体,并按照预设的第二时间间隔采集所述目标区域的驱油图像信息。具体地,所述预设的第二时间间隔可根据实际情况进行设定,本申请对此不作限制;在注入气体的过程中,可以控制所述x射线接收板采集所述目标区域的驱油图像信息。为了在调整所述目标岩石薄片样本放大成像的倍数的基础上,提高成像的清晰度,在本申请一个实施例中,步骤100包含有:步骤101:将所述x射线生成装置与x射线接收板同轴设置并将该x射线接收板与所述岩石薄片样本容纳装置贴合设置。具体地,将所述岩石薄片放大成像装置设置在水平光学实验台上,将x射线生成装置和x射线接收板对齐,且均与该水平光学实验台垂直;可以调整岩石薄片样本容纳装置的位置并定位,使岩石薄片样本容纳装置在罩体的长度方向、宽度方向和高度方向至少一个方向运动后形成的图像有序处理。步骤102:控制所述x射线生成装置发射预设时长的x射线,同时应用所述x射线接收板采集所述目标岩石薄片样本的目标区域的初始状态图像信息。为了进一步说明本案,本申请提供一种岩石薄片放大成像系统的具体应用实例,具体包含有如下内容:(1)仪器结构仪器由微型x射线生成装置、物理模型、实验台架、图像采集系统和驱油模块组成。①微型x射线生成装置微型x射线生成装置包含有屏幕控制模块、x射线球管、x射线出口面、导向筒、电路控制模块和外壳。电路控制模块控制x射线球管发射时长,因为x射线球管的阳极激发面具有倾斜角,x射线的方向不能全部集中在中心方向,存在散射角a。利用该散射特点,能够实现x射线的几何放大。②实验台架实验台架包含有:载物台、稳定实验台、可调支架以及铅制保护罩。载物台是岩石薄片模型的安置平台。模型固定在样品固定台上,伸缩架在纵向上可微调,水平滑轨可使样品固定台及伸缩架整体水平、横向移动。该横向和纵向移动均由程序控制完成,保证射线接收板采集的图像能连续拼接。稳定实验台为普通光学实验台,水平且稳定。可调支架用来调整对应仪器的纵向位置及水平。铅制保护罩是保护x射线散失射线对环境的污染以及保护人员安全。③岩心模型岩心薄片模型按照耐压能力可分为低压模型和高压模型。相应地,岩石薄片的密封方法不同。在低压模型中,将岩石切割和磨平处理后形成薄片,在两侧布设入口和出口管线,整体用环氧树脂封装,待环氧树脂固化后,将模型整体固定在样品固定台上。低压模型的耐压程度与环氧树脂层厚度、岩石薄片面积有关;通常情况下,岩石薄片面积不大于20mm×50mm,环氧树脂层厚度不大于30mm,耐压不高于5mpa。通常入口和出口管线为耐压钢制管线,其安装深度以不进入扫描区域为限。在高压模型中,岩石薄片需安装在有围压保护的装置内。首先,岩石薄片装入橡胶密封筒内,两端安装模型堵头(堵头中部有通孔),且有管线连接。其次,将其装入耐压外筒内,并装好两侧端盖,模型堵头上的管线由端盖密封引出。最后,由围压液入口注入围压流体并加压至设定压力(例如20mpa)即可。高压模型的耐压外筒中部设计了平面区,有利于x射线生成装置及接收板的紧密接触,并有利于扫描时射线的均匀透射。高压模型的耐压程度仅与耐压外筒设计有关,通常情况下,实验研究条件耐压不高于30mpa。④图像采集系统图像采集系统包含有:x射线接收板和控制计算机。x射线接收板采用小型数字x射线ccd成像。例如本实验室采用了rsv5型接收板,与计算机usb连接,有图像接收、成像、简单处理分析等功能。rsv5型接收板有效面积22.5mm×30mm,适用于岩石薄片分析。控制计算机具有采集图像、分析图像以及控制x射线生成装置的功能。⑤驱油模块驱油模块是驱油实验中最为基础的装置集合,由微量泵、中间容器、收集杯以及管阀件组成。其功能是将油、气和水等流体注入岩石薄片,并控制产出。为了进一步说明本方案,结合上述具体应用实例中的驱油实验系统,本申请提供一种岩石薄片放大成像方法的具体应用实例,用于观察驱替过程中岩石薄片内的渗流情况。在本具体应用实例中,注入压力为1mpa,岩石渗透率为200md,薄片尺寸为15mm×30mm×3mm,环氧树脂封装厚度为20mm;具体描述如下:①流程准备及样品安装安装设计要求,准备好岩石薄片,用环氧树脂封装好后。将样品固定在载物台上。调整实验装置,使微型x射线生成装置和x射线接收板对齐,且均与实验台垂直。通过控制计算机调整薄片模型位置并定位,使模型在水平和垂直方向运动后形成的图像能有序处理。安装后将铅制保护罩放置到位,注意不要碰到内部装置。②x射线发射及成像调整将x射线接收板紧贴样品,计算机控制x射线发射时长,记录初始状态图像信息。③驱油实验a.饱和油过程:微量泵以0.1ml/min的速度驱替,油相逐步进入岩石孔隙内,间隔5min拍照成像。当收集杯内产出的流量与注入速度相同时,认为岩石孔隙内已全部饱和油。b.气体驱油过程:微量泵以0.02ml/min的速度驱替,气体逐步进入岩石孔隙内驱替内部油相,间隔2min拍照成像。当收集杯内产出的流体不再含油时,气驱过程结束。饱和油过程以及气体驱油过程,需要根据驱替过程中的成像分析结果进行放大倍数的调整,即调整接收板位置即可。④实验结束实验结束后,查看x射线生成装置剩余电量,及时充电。整理实验流程,分析图像数据。由上述描述可知,本申请提供的岩石薄片放大成像装置、系统及方法,能够有效实现针对岩石薄片的放大成像,并能够有效提高岩石薄片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结构及内部流体识别的便捷性、准确性及清晰度;具体地,本申请提供的岩石薄片放大成像方法,能够利用x射线的几何放大原理分析岩石薄片的驱油实验流程,实现对微米级孔隙结构的检测分析,可检测孔隙及流体界面;本申请提供的岩石薄片放大成像装置及系统,结构简单且成本低;大型ct机采集的图像通常是200μm以上的平均效果,不足以显示微气泡状态等细节,而本申请采集的图像能清晰识别岩石孔隙结构、气体和油相细节,可以判断出气体边界,10μm以上泡径的气泡形态、气体与油相界面等。本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。本申请中应用了具体实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。当前第1页12
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1