本發(fā)明屬于油氣田壓裂支撐劑檢驗
技術領域：
，具體涉及一種基于圖像處理技術的壓裂支撐劑圓度、球度檢定方法。
背景技術：
：石油壓裂支撐劑的作用是：在石油天然氣深井開采時，高閉合壓力低滲透性礦床經(jīng)壓裂處理后，使含油氣巖層裂開，油氣從裂縫形成的通道中匯集而出，此時需要流體注入巖石基層，以超過地層破裂強度的壓力，使井筒周圍巖層產(chǎn)生裂縫，形成一個具有高層流能力的通道，為保持壓裂后形成的裂縫開啟，油氣產(chǎn)物能順暢通過。支撐劑的性能在不同地層條件下對滲透率的影響較大。支撐劑的球度和圓度是支撐劑性能評價中的重要指標，是正確選擇和使用支撐劑的基礎之一。依據(jù)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T5108-2006《壓裂支撐劑性能指標及測試推薦方法》中的規(guī)定，其測試方法是用支撐劑球度、圓度圖版進行支撐劑球度和圓度的測試。具體的操作方法是：在被測試的支撐劑樣品中任意取出20～30粒支撐劑，放在實體顯微鏡下觀察，或拍下顯微照片。根據(jù)圖版人工確定每粒支撐劑顆粒的球度和圓度，最后再計算這批支撐劑樣品顆粒的平均球度與平均圓度。目前，最先進的壓裂支撐劑自動檢定方法是中國石油天然氣股份有限公司的裴潤有等提出的一種壓裂支撐劑圓度、球度測試方法，通過立體顯微鏡拍攝壓力支撐劑的圖像，并通過圖像處理方法得出每粒支撐劑與標準模板20個顆粒的匹配度，匹配度最高的標準模板中的顆粒圓度、球度即為支撐劑顆粒的圓度、球度值。上述現(xiàn)有的方法主要存在以下兩個缺點：(1)模板中只有20個顆粒圖形，而實際的支撐劑顆粒形狀數(shù)量遠遠超過20，如果匹配度最高的匹配度值本身很低的話，則以匹配度最高的模板顆粒圓度、球度作為支撐劑顆粒的圓度和球度值會存在較大誤差；(2)模板20個顆粒的圓度、球度值都是有限的幾個離散值，因此最終所有支撐劑顆粒的圓度、球度值都只能在這幾個有限的離散值中取值，而對于特殊的圖形，如標準圓形的圓度和球度值均為1，卻不在這幾個離散值中，因而只用這幾個離散值表示支撐劑顆粒的圓度和球度值會有失偏頗。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種方法簡單、執(zhí)行效率快、精度高的支撐劑顆粒圓度、球度檢定方法。為此，本發(fā)明所采用的技術方案是，一種基于圖像處理技術的壓裂支撐劑圓度、球度檢定方法，包括如下步驟：A、人工隨機選取20～30顆支撐劑顆粒放在顯微鏡下觀察，并采集支撐劑顆粒的圖像；B、對顯微鏡采集的支撐劑顆粒圖像進行處理，獲取每顆支撐劑顆粒的邊緣曲線；C、根據(jù)獲得的每顆支撐劑顆粒的邊緣曲線計算該顆粒的球度；D、根據(jù)獲得的每顆支撐劑顆粒的邊緣曲線計算該顆粒的圓度；E、統(tǒng)計所有顆粒的球度、圓度值，存儲檢定結果，形成檢定報告。進一步，所述步驟A，其包括：A1、人工隨機選取20～30顆支撐劑顆粒放在顯微鏡下觀察，保證顆粒之間相互獨立，不粘連；A2、利用顯微鏡采集所有支撐劑顆粒的圖像。進一步，所述步驟B，其包括：B1、采用大津閾值法對采集到的支撐劑顆粒圖像進行二值化；B2、統(tǒng)計二值化后所有孔洞區(qū)域面積，剔除非支撐劑顆粒的孔洞區(qū)域，并填充支撐劑顆粒中的孔洞區(qū)域，保證支撐劑顆粒區(qū)域的完整性；B3、利用Canny算子對所有支撐劑顆粒對應的孔洞區(qū)域進行邊緣檢測，獲取所有支撐劑顆粒的邊緣曲線。進一步，所述步驟C，其包括：C1、利用步驟B所述方法對標準模板的20幅顆粒圖像進行處理，獲取20條邊緣曲線；C2、對標準模板中的20個顆粒的邊緣曲線進行處理，獲取各自的最大內接圓半徑ri和最小外接圓半徑Ri(其中下標i為每個模板顆粒的序號)；C3、將標準模板中20個顆粒的邊緣曲線對應的最大內接圓半徑ri和最小外接圓半徑Ri的比值Di＝ri/Ri以及每個顆粒對應的球度值Qi作為數(shù)據(jù)對，加上理想情況的2個數(shù)據(jù)對(標準圓形的Di＝1，Qi＝1；直線的Di＝0，Qi＝0)共得到22個{Di，Qi}數(shù)據(jù)對，利用曲線擬合方法得到符合遞增規(guī)律且判定系數(shù)最高的球度Qi與Di之間的關系曲線方程：C4、對顯微鏡獲取的支撐劑顆粒圖像中的每顆支撐劑顆粒的邊緣曲線進行處理，獲取各顆粒的最大內接圓半徑rj和最小外接圓半徑Rj(其中下標j為支撐劑顆粒的序號)，計算得到Dj＝rj/Rj，利用C3中的關系曲線方程即可得到每顆支撐劑顆粒的球度Qj。進一步，所述步驟D，其包括：D1、對顯微鏡獲取的支撐劑顆粒圖像中的每顆支撐劑顆粒的邊緣曲線進行角點檢測；D2、對于任意一個支撐劑顆粒的邊緣曲線，如果角點檢測的結果為角點個數(shù)N＝0，則判定該顆粒的圓度Yi＝0.9(下標i為支撐劑顆粒的序號)，否則進行D3；D3、將該支撐劑顆粒的邊緣曲線分成4段，對每一段曲線中所有點的坐標(xk，yk)(下標k為坐標點的序號)用4次曲線擬合，得到4條曲線方程：yk＝axk4+bxk3+cxk2+dxk+e；(大量實驗結果表明邊緣曲線分成4段且曲線的階數(shù)為4階，擬合曲線的判定系數(shù)最高)D4、對于每一個角點，根據(jù)其所在的曲線段，利用對應的曲線方程求得該角點對應的曲率半徑(其中下標m為角點的序號)；D5、利用(其中下標i為支撐劑顆粒的序號，ri為C3所求的該顆粒的最大內接圓半徑，N為角點個數(shù))求得該顆粒的圓度。進一步，所述步驟E，其包括：E1、統(tǒng)計顯微鏡獲取的支撐劑顆粒圖像中所有顆粒的球度Qi和圓度Yi，并求得各自的平均值和E2、根據(jù)和與0.8的關系，如果兩個參數(shù)都大于0.8，則當前檢測的支撐劑顆粒合格，否則判定不合格，同時將和以及判定結果寫入到檢定報告中形成檢定報告。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用了數(shù)字圖象處理的方法對支撐劑顆粒圖像進行處理，利用顆粒邊緣曲線求得支撐劑顆粒的圓度和球度，與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：(1)利用數(shù)字圖象處理技術求支撐劑的圓度、球度效率高；(2)利用顆粒邊緣曲線求支撐劑的圓度、球度，所得的圓度、球度值能夠真實反映顆粒的性能，不局限于標準模板中的幾個離散值；(3)出具檢定報告能防止不合格的支撐劑顆粒進入油氣田生產(chǎn)現(xiàn)場。下面將結合附圖做進一步詳細說明。附圖說明下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明：圖1為本發(fā)明的工作流程圖；圖2是本發(fā)明中顯微鏡采集的四顆壓力支撐劑圖像；圖3是本發(fā)明中四顆支撐劑圖像二值化結果；圖4是本發(fā)明中四顆支撐劑圖像二值化后孔洞填充結果；圖5是本發(fā)明中四顆支撐劑邊緣曲線；圖6是本發(fā)明中序號2的支撐劑邊緣曲線對應的最大內接圓(藍色)和最小外接圓(紅色)；圖7是本發(fā)明中序號2的支撐劑邊緣曲線檢測到角點(*號位置)后曲線分4段結果；圖8為本發(fā)明中用到的標準模板。具體實施方式為了提高支撐劑顆粒圓度、球度檢定效率，提升檢定精度，解放勞動力，本實施例提供了一種如圖1所示的基于圖像處理技術的壓裂支撐劑圓度、球度檢定方法，包括如下步驟：A、人工隨機選取20～30顆支撐劑顆粒放在顯微鏡下觀察，并采集支撐劑顆粒的圖像；B、對顯微鏡采集的支撐劑顆粒圖像進行處理，獲取每顆支撐劑顆粒的邊緣曲線；C、根據(jù)獲得的每顆支撐劑顆粒的邊緣曲線計算該顆粒的球度；D、根據(jù)獲得的每顆支撐劑顆粒的邊緣曲線計算該顆粒的圓度；E、統(tǒng)計所有顆粒的球度、圓度值，存儲檢定結果，形成檢定報告。進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟A，其包括：A1、人工隨機選取20～30顆支撐劑顆粒放在顯微鏡下觀察，保證顆粒之間相互獨立，不粘連；A2、利用顯微鏡采集所有支撐劑顆粒的圖像。進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟B，其包括：B1、采用大津閾值法對采集到的支撐劑顆粒圖像進行二值化；B2、統(tǒng)計二值化后所有孔洞區(qū)域面積，剔除非支撐劑顆粒的孔洞區(qū)域，并填充支撐劑顆粒中的孔洞區(qū)域，保證支撐劑顆粒區(qū)域的完整性；B3、利用Canny算子對所有支撐劑顆粒對應的孔洞區(qū)域進行邊緣檢測，獲取所有支撐劑顆粒的邊緣曲線。進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟C，其包括：C1、利用步驟B所述方法對標準模板的20幅顆粒圖像進行處理，獲取20條邊緣曲線；C2、對標準模板中的20個顆粒的邊緣曲線進行處理，獲取各自的最大內接圓半徑ri和最小外接圓半徑Ri(其中下標i為每個模板顆粒的序號)；C3、將標準模板中20個顆粒的邊緣曲線對應的最大內接圓半徑ri和最小外接圓半徑Ri的比值Di＝ri/Ri以及每個顆粒對應的球度值Qi作為數(shù)據(jù)對，加上理想情況的2個數(shù)據(jù)對(標準圓形的Di＝1，Qi＝1；直線的Di＝0，Qi＝0)共得到22個{Di，Qi}數(shù)據(jù)對，利用曲線擬合方法得到符合遞增規(guī)律且判定系數(shù)最高的球度Qi與Di之間的關系曲線方程：C4、對顯微鏡獲取的支撐劑顆粒圖像中的每顆支撐劑顆粒的邊緣曲線進行處理，獲取各顆粒的最大內接圓半徑rj和最小外接圓半徑Rj(其中下標j為支撐劑顆粒的序號)，計算得到Dj＝rj/Rj，利用C3中的關系曲線方程即可得到每顆支撐劑顆粒的球度Qj。進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟D，其包括：D1、對顯微鏡獲取的支撐劑顆粒圖像中的每顆支撐劑顆粒的邊緣曲線進行角點檢測；D2、對于任意一個支撐劑顆粒的邊緣曲線，如果角點檢測的結果為角點個數(shù)N＝0，則判定該顆粒的圓度Yi＝0.9(下標i為支撐劑顆粒的序號)，否則進行D3；D3、將該支撐劑顆粒的邊緣曲線分成4段，對每一段曲線中所有點的坐標(xk，yk)(下標k為坐標點的序號)用4次曲線擬合，得到4條曲線方程：yk＝axk4+bxk3+cxk2+dxk+e；(大量實驗結果表明邊緣曲線分成4段且曲線的階數(shù)為4階，擬合曲線的判定系數(shù)最高)D4、對于每一個角點，根據(jù)其所在的曲線段，利用對應的曲線方程求得該角點對應的曲率半徑(其中下標m為角點的序號)；D5、利用(其中下標i為支撐劑顆粒的序號，ri為C3所求的該顆粒的最大內接圓半徑，N為角點個數(shù))求得該顆粒的圓度。進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟E，其包括：E1、統(tǒng)計顯微鏡獲取的支撐劑顆粒圖像中所有顆粒的球度Qi和圓度Yi，并求得各自的平均值和E2、根據(jù)和與0.8的關系，如果兩個參數(shù)都大于0.8，則當前檢測的支撐劑顆粒合格，否則判定不合格，同時將和以及判定結果寫入到檢定報告中形成檢定報告。實施例一下面結合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。如圖2所示為本發(fā)明中所用到的四顆支撐劑圖像，首先利用大津閾值法對圖像進行二值化，結果如圖3所示；針對圖3中存在一些孔洞，會影響支撐劑圓度和球度的檢定，因此對二值化后圖像進行孔洞填充，如圖4所示；然后利用Canny算子檢測四顆支撐劑顆粒的邊緣曲線，如圖5所示；接著針對每個支撐劑顆粒邊緣求其最大內接圓和最小外接圓的半徑之比，最大內接圓和最小外接圓示例如圖6所示；針對檢測到角點的支撐劑，將邊緣曲線分成4段，并用4階曲線方程進行擬合，擬合結果以其中一段為例，y＝5.5171×10-9×x4-3.7817×10-4×x3+0.5549×x2-274.1013×x+4.5647×104，其曲線擬合判定系數(shù)為0.9908，再根據(jù)角點位置求角點所對應的曲率半徑；最后根據(jù)步驟C中的球度方程和步驟D中的圓度求解方法即可求得所有四顆支撐劑顆粒的圓度和球度值，如表1所示。表1圖2中所示4個支撐劑顆粒的圓度和球度值序號1234平均值球度0.90160.90210.80870.92190.8836圓度0.90.8160.80580.90.8555根據(jù)檢定結果可以判定該四個支撐劑顆粒均滿足工程需要。本發(fā)明沒有詳細敘述的測試方法為本領域內常用的測試方法或現(xiàn)有方法，在此不一一敘述。以上是對本發(fā)明的實施進行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，凡是與本發(fā)明相同或相似的設計均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3