一种基于Matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法

本发明属于石油与天然气开发，主要用于测量支撑剂嵌入岩柱程度，特别涉及一种基于matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法。

背景技术：

1、水力压裂技术作为油气田增产的一项重要措施，在各类油气藏的开发过程中作用重大。水力压裂是在储层压裂施工过程中利用地面高压泵组将大量的支撑剂与压裂液一起泵入地层，使得储层在压裂开后形成大量的人工裂缝网络，进而提高储层的渗透率，达到压裂增产的目的。然而，在压裂施工作业后，压裂液从裂缝中返排出，支撑剂则留在裂缝中，在地层闭合压力影响下，支撑剂不可避免会与岩石发生作用出现一定程度的嵌入裂缝壁面现象，造成裂缝有效宽度的减小，严重影响压裂效果，进而引起裂缝导流能力的下降。因此，研究并准确计算支撑剂在目标闭合压力条件下的嵌入程度，对优化水力压裂施工参数设计从而提高油气藏产量有着重要意义。

2、通过对现有技术进行调研，发现目前常用的表示支撑剂嵌入程度的方法主要为在目标闭合压力条件下测量支撑剂嵌入岩柱的深度，在目标闭合压力条件下计算支撑剂嵌入岩柱的面积研究较少。而在压裂过程中所有嵌入裂缝中的支撑剂嵌入深度并不完全一致，所以用测量支撑剂嵌入岩柱的深度表示支撑剂嵌入程度有一定的误差。

技术实现思路

1、为了解决上述难题，本发明的目的在于提供一种基于matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法。本发明能够通过matlab解析数字图像技术精确计算水力压裂过程中不同地层闭合压力条件下的支撑剂嵌入岩柱表面的面积和程度，其原理可靠，测量方法精度高，可精确表示水力压裂过程中支撑剂嵌入程度。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

3、一种基于matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法，包括如下过程：

4、利用岩柱和表面包裹有荧光剂的支撑剂进行目标闭合压力下支撑剂嵌入实验；

5、待所述目标闭合压力下支撑剂嵌入实验结束后，去除岩柱表面的支撑剂，将岩柱的嵌入面在黑暗条件下进行拍照，得到岩柱嵌入面图像；

6、对所述岩柱嵌入面图像用matlab进行预处理，得到二值化的灰度图像；

7、使用matlab中的sum函数和numel函数计算二值化的灰度图像中支撑剂嵌入岩柱的面积和程度。

8、优选的，所述岩柱采用水力压裂层位露头岩心制成，岩柱表面光滑平整。

9、优选的，表面包裹有荧光剂的支撑剂的制备过程包括：将支撑剂在荧光剂中浸泡并搅拌，使所有支撑剂被荧光剂完全包裹，之后取出支撑剂并烘干。

10、优选的，支撑剂用量根据实验要求的支撑剂铺置浓度计算，计算过程如下：

11、m＝ac

12、其中，m为支撑剂的质量，单位为克；a为岩柱上表面真实面积；c为铺置浓度，单位为千克每平方米。

13、优选的，进行目标闭合压力下支撑剂嵌入实验的装置包括嵌入室和液压机平台，嵌入室包括活塞和嵌入室主体，嵌入室主体为一圆柱形有底无盖的腔体容器，活塞的下端插入嵌入室主体的内腔并与嵌入室主体的内腔间隙配合，活塞的上端延伸至嵌入室主体的外部；

14、利用岩柱和表面包裹有荧光剂的支撑剂进行目标闭合压力下支撑剂嵌入实验时，将岩柱放入嵌入室主体内腔的底部，再在岩柱上表面将表面包裹有荧光剂的支撑剂铺置平整，之后再将活塞的下端插入嵌入室主体；然后将装配好的嵌入室放置在液压机平台上模拟地层闭合压力条件下支撑剂嵌入地层的过程。

15、优选的，液压机可提供的压力范围为0mpa-103mpa。

16、优选的，将岩柱的嵌入面在黑暗条件下进行拍照，得到岩柱嵌入面图像时，采用佳能eos200dii数码相机和焦距为50mm的标准镜头对岩柱嵌入面进行拍照，照片分辨率设置为3440×1440像素，拍照时相机镜头与岩柱嵌入面保持平行，照片以jpeg格式保存。

17、优选的，对所述岩柱嵌入面图像用matlab进行预处理，得到二值化的灰度图像的过程包括：

18、通过matlab中的imread函数读取岩柱嵌入面图像的图像信息；

19、使用拉普拉斯算子对岩柱嵌入面图像进行锐化增强，以增强图像中的支撑剂嵌入区域；

20、使用rgb2gray函数将锐化增强后的岩柱嵌入面图像转化为灰度图；

21、使用中值滤波medfilt2函数对转化后得到的灰度图像中的噪点进行清除；

22、使用im2bw函数对清除噪点后的灰度图像进行二值化处理，得到二值化的灰度图像；二值化的灰度图像中，支撑剂嵌入区域像素值为1，表现为白色，未被支撑剂嵌入的岩柱嵌入面区域像素值为0，表现为黑色。

23、优选的，使用matlab中的sum函数和numel函数计算二值化的灰度图像中支撑剂嵌入岩柱的面积和程度的过程包括：

24、使用高斯-拉普拉斯算子对预处理得到的二值化的灰度图像中的支撑剂嵌入区域进行边缘检测，然后使用matlab中的sum函数和numel函数来计算支撑剂嵌入区域的像素点数，根据支撑剂嵌入区域的像素点数得到支撑剂嵌入岩柱的面积和程度。

25、优选的，支撑剂嵌入岩柱的面积的计算方式如下：

26、s＝a×(n1÷n)

27、其中，s为支撑剂嵌入面积，单位为cm2；a为岩柱上表面真实面积；n1为支撑剂嵌入区域像素点个数；n为岩柱上表面图像总像素点个数；

28、支撑剂嵌入岩柱程度为支撑剂嵌入岩柱的面积与岩柱上表面真实面积的比值。

29、本发明具有如下有益效果：

30、本发明基于matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法中，利用岩柱和表面包裹有荧光剂的支撑剂进行目标闭合压力下支撑剂嵌入实验时，包裹有荧光剂的支撑剂在目标闭合压力下会不可避免与下方岩柱的表面发生作用并出现一定程度的嵌入岩柱上表面现象，利用matlab解析数字图像技术可将岩柱嵌入面图像处理为白色的支撑剂嵌入区域和黑色的未被支撑剂嵌入的区域，从而通过计算白色区域和黑色区域的像素点个数得到支撑剂嵌入岩柱的面积和程度，实现了对支撑剂嵌入程度的智能化测量。因此本发明提高了测量精度，克服了现有测量支撑剂嵌入程度技术的缺陷，避免了因测量装置精度不够而产生的误差，结果更加客观准确。

技术特征：

1.一种基于matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法，其特征在于，包括如下过程：

2.根据权利要求1所述的一种基于matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法，其特征在于，所述岩柱采用水力压裂层位露头岩心制成，岩柱表面光滑平整。

3.根据权利要求1所述的一种基于matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法，其特征在于，表面包裹有荧光剂的支撑剂的制备过程包括：将支撑剂在荧光剂中浸泡并搅拌，使所有支撑剂被荧光剂完全包裹，之后取出支撑剂并烘干。

4.根据权利要求3所述的一种基于matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法，其特征在于，支撑剂用量根据实验要求的支撑剂铺置浓度计算，计算过程如下：

5.根据权利要求1所述的一种基于matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法，其特征在于，进行目标闭合压力下支撑剂嵌入实验的装置包括嵌入室和液压机平台，嵌入室包括活塞(1)和嵌入室主体(2)，嵌入室主体(2)为一圆柱形有底无盖的腔体容器，活塞(1)的下端插入嵌入室主体(2)的内腔并与嵌入室主体(2)的内腔间隙配合，活塞(1)的上端延伸至嵌入室主体(2)的外部；

6.根据权利要求5所述的一种基于matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法，其特征在于，液压机可提供的压力范围为0mpa-103mpa。

7.根据权利要求1所述的一种基于matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法，其特征在于，将岩柱的嵌入面在黑暗条件下进行拍照，得到岩柱嵌入面图像时，采用佳能eos200dii数码相机和焦距为50mm的标准镜头对岩柱嵌入面进行拍照，照片分辨率设置为3440×1440像素，拍照时相机镜头与岩柱嵌入面保持平行，照片以jpeg格式保存。

8.根据权利要求1所述的一种基于matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法，其特征在于，对所述岩柱嵌入面图像用matlab进行预处理，得到二值化的灰度图像的过程包括：

9.根据权利要求1所述的一种基于matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法，其特征在于，使用matlab中的sum函数和numel函数计算二值化的灰度图像中支撑剂嵌入岩柱的面积和程度的过程包括：

10.根据权利要求9所述的一种基于matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法，其特征在于，支撑剂嵌入岩柱的面积的计算方式如下：

技术总结
本发明公开了一种基于Matlab解析数字图像技术计算支撑剂嵌入程度的方法，包括如下过程：利用岩柱和表面包裹有荧光剂的支撑剂进行目标闭合压力下支撑剂嵌入实验；待所述目标闭合压力下支撑剂嵌入实验结束后，去除岩柱表面的支撑剂，将岩柱的嵌入面在黑暗条件下进行拍照，得到岩柱嵌入面图像；对所述岩柱嵌入面图像用Matlab进行预处理，得到二值化的灰度图像；使用Matlab中的sum函数和numel函数计算二值化的灰度图像中支撑剂嵌入岩柱的面积和程度。本发明能够通过Matlab解析数字图像技术精确计算水力压裂过程中不同地层闭合压力条件下的支撑剂嵌入岩柱表面的面积和程度，其原理可靠，测量方法精度高，可精确表示水力压裂过程中支撑剂嵌入程度。

技术研发人员：周德胜,徐树参,谷团,刘二虎,邹易,苏旭,杜鑫伟,王海洋
受保护的技术使用者：西安石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13