[发明专利]一种支撑剂平板输送实验中支撑剂速度定量表征方法

说明书

本发明公开了一种支撑剂平板输送实验中支撑剂速度定量表征方法，包括以下步骤：S1：基于PIV流场测试实验，获得激光照射条件下的多组双帧16bit位深的支撑剂图像；S2：根据灰度值差异对每一组每一帧图像中的支撑剂颗粒进行检测与定位，获得支撑剂颗粒中心所在的像素点位置；S3：根据支撑剂颗粒中心，对一组图像中的两帧图像中的支撑剂颗粒进行一一匹配；S4：根据匹配的支撑剂颗粒位移以及两帧图像的时间间隔，计算支撑剂颗粒在该瞬时的速度；S5:对每一组图像进行上述处理，最终获得连续时刻的支撑剂运动速度。本发明计算量小，能够更加高效、准确的获得支撑剂颗粒在流场中的连续速度场，为研究支撑剂在压裂裂缝中的运移机理与规律提供技术支持。

技术领域

本发明涉及流场颗粒速度表征技术领域，特别涉及一种支撑剂平板输送实验中支撑剂速度定量表征方法。

背景技术

以页岩气为典型代表的非常规油气资源具有低孔低渗等特点，必须对储层进行有效的水力压裂改造才能够获得经济有效开发。在水力压裂过程中，支撑剂被压裂液携带并泵送到人工裂缝中。在停泵后，裂缝缝内压力降低导致裂缝逐渐闭合，而早期注入到裂缝中的支撑剂能够有效阻止该闭合过程，从而形成高渗的流动通道。因此，支撑剂在裂缝中的分布形态是影响压裂效果的重要因素，而支撑剂在裂缝内运动沉降机理则是准确控制支撑剂缝内铺置形态的关键。

支撑剂平板输送实验是研究支撑剂铺置规律的最直观与最准确的手段，然而，现有技术对流场中的支撑剂流动研究均停留在定性研究层面上，难以对缝内支撑剂在运移过程中的速度进行定量化表征与刻画。要弄清支撑剂在缝内的沉降运移规律，必须对支撑剂运动过程进行定量化认识，即获取支撑剂运动过程中每一个支撑剂颗粒的速度。目前，还没有专门针对支撑剂缝内运动的速度表征方法。因此，石油工业界需要一种手段，能够对狭缝内支撑剂的输送过程中颗粒的复杂运动进行速度定量化表征，从而将支撑剂缝内研究从定性认识上升到定量分析的高度。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种支撑剂平板输送实验中支撑剂速度定量表征方法，以激光照射的支撑剂输送实验为基础，通过对采集得到的图像进行处理，对两帧图像中的支撑剂颗粒进行定位-寻找中心-颗粒匹配等处理，最终获取得到流场中每一颗支撑剂颗粒在连续时刻的速度分布。通过对所表征的速度进行分析，就可以弄清支撑剂缝内运移原理，继而对支撑剂的铺置形态做出控制。

本发明的技术方案如下：

一种支撑剂平板输送实验中支撑剂速度定量表征方法，包括以下步骤：

S1：基于PIV流场测试实验，在激光照射下通过CCD相机获取多组双帧的原始支撑剂图像，对所述原始支撑剂图像进行二值化处理，获得多组双帧16bit位深的支撑剂图像；

S2：根据灰度值差异对同一组每一帧图像中的支撑剂颗粒进行检测与定位，获得支撑剂颗粒中心所在的像素点位置；

S3：根据所述支撑剂颗粒中心，对同一组图像中两帧图像的支撑剂颗粒进行一一匹配；

S4：根据两帧图像中所对应匹配的支撑剂颗粒位移以及两帧图像的时间间隔，计算支撑剂颗粒在所述时间间隔的瞬时速度；

S5：重复步骤S2-S4，对每一组支撑剂图像进行处理，获得连续时刻的支撑剂颗粒运动速度。

作为优选，步骤S2中，进行检测与定位的具体方法包括以下步骤：

S21：设置一个灰度值搜索阈值，灰度值大于等于所述灰度值搜索阈值的像素点即为支撑剂颗粒可能所在的像素点，将其保存在数组一中；

S22：在数组一中寻找坐标相邻的局部灰度值最大的像素点，该像素点即为计算支撑剂颗粒中心的初始位置，将该像素点的坐标保存在数组二中；以所述初始位置为中心，设置一个最大值剔除范围，当搜索到一个灰度值最大的像素点时，在所述最大值剔除范围内与该灰度值相同的像素点其坐标不再被保存在数组二中；