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微納顆粒自主研發(fā)技術(shù)之 ——圓度球度計算模塊在石油天然氣行業(yè)的應用

來(lái)源：

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 開(kāi)發(fā)背景

       石油天然氣行業(yè)：支撐劑的作用在于充填壓裂產(chǎn)生的人工裂縫，在地層形成具有高導流能力的油氣滲流通道，支撐劑的性能和在不同地層條件對支撐裂縫的滲透率的影響差異較大。支撐劑的球度和圓度對支撐劑的性能評價(jià)有很重要的影響，是正確選擇和使用支撐劑的基礎之一。

  一直以來(lái)，依據中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T 5108－1997《壓裂支撐劑性能測試推薦方法》定義：支撐劑的圓度是指其棱角的相對銳角和曲率的量度。實(shí)際測定使用本標準推薦的API RP56和API RP60中Krumbein與Sloss（美）1963年發(fā)表的球度、圓度圖版。（如下圖）

采用這種人工比照的方法，對于實(shí)際操作具有以下問(wèn)題：

      1.  人員主觀(guān)因素誤差：測試人員對于顆粒樣品的感官印象是不能完全一樣的，因此獲得的數值標準就不同，換了不同的測試人員，就可能獲得完全不同  的測試結果。

      2.   無(wú)明確判斷依據：人員判斷時(shí)無(wú)非常明確的判斷依據和計算方法，只能靠大概感覺(jué)，這樣也增加了測試的不穩定性和差異性。

      3.  人員工作量大：以往的方法是任意取20到30粒樣品顆粒進(jìn)行測試，取樣數量不足以獲得具有代表性的數據。但是如果想要獲得更多顆粒的圓度、球度數據，則會(huì )大大增強測試人員的工作量。

      濟南微納科技有限公司推出針對顆粒圓度、球度進(jìn)行自動(dòng)分析的算法模塊，配合動(dòng)態(tài)或靜態(tài)圖像儀，即可輕松獲得穩定可靠的支撐劑的球度和圓度數據。

       在上面的介紹中可以看到，球度算法已有較為通用的公式表達，可以直接采用計算機圖形學(xué)中的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行計算，難點(diǎn)是對于圓度計算，并沒(méi)有一個(gè)獲得通用認可的計算公式，所以此模塊并非一般性的套用公式計算，而是真正的針對顆粒的輪廓進(jìn)行分析；

      技術(shù)簡(jiǎn)介

       之所以在很長(cháng)一段時(shí)間內、國內國外幾乎沒(méi)有對于圓度的自動(dòng)分析模塊，主要是因為傳統方式的計算機圖像數字化技術(shù)，無(wú)法應用于此類(lèi)針對輪廓曲線(xiàn)的計算與判斷上。因為將圖形數字離散化之后，就會(huì )出現如下情況；

  由上圖可以看到這樣的狀態(tài)是無(wú)法進(jìn)行尖銳程度的計算的。因此，必須采用一種創(chuàng )新的數字化方法，我們稱(chēng)之為基本矢量化處理。整個(gè)處理過(guò)程如下： 

       1.      使用我們的基本矢量化算法，將離散的圖形輪廓處理成帶有特征的連貫線(xiàn)條。

       2.      找到其輪廓上的特征點(diǎn)位置。

       3.      算出特征點(diǎn)的曲率數值，再對每一個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行統一標準化，然后就可根據每一個(gè)特征點(diǎn)的數值大小，表示出這個(gè)點(diǎn)的棱角鋒利程度，

       4.      通過(guò)擬合算法對所有特征點(diǎn)進(jìn)行擬合處理，進(jìn)而算出此顆粒的總的圓度表征數值。

因此，使用此模塊計算出來(lái)的支撐劑圓度數值，完全可以替代并超越以往人的感官評價(jià)方法。如果配合濟南微納的WINNER100D動(dòng)態(tài)顆粒圖像儀，則可以針對成千上萬(wàn)的支撐劑顆粒進(jìn)行分析，從而獲得真正的、具有很強代表性的圓度和球度數據。