淺談壓裂支撐劑粒徑測量的新方法

摘要：文章首先分析了傳統(tǒng)意義上的篩析法應(yīng)用于壓裂支撐劑粒徑測量中的一般方式，進(jìn)而重點(diǎn)研究了一種基于鏈編碼技術(shù)的壓裂支撐劑粒徑測量方式，通過實(shí)驗(yàn)研究的方式展開詳細(xì)分析，希望能夠引起各方工作人員的特別關(guān)注與重視。

關(guān)鍵詞：壓裂支撐劑；粒徑測量；篩析法；鏈編碼技術(shù)

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）28-0059-02

在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，壓裂支撐劑主要是指具備一定強(qiáng)度且作用于對裂縫支撐的固體顆粒分值。現(xiàn)階段針對壓裂支撐劑綜合性能的評價往往需要借助于粒徑參數(shù)的計算予以實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)階段針對壓裂支撐劑粒徑所采取的測量方法多為人工方式，無法避免整個測量過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)偏差問題。通過將計算機(jī)技術(shù)引入圖像分析過程中，能夠顯著提高壓裂支撐劑實(shí)驗(yàn)樣品的粒徑測量精確性與有效性，其重要意義是極為顯著的。

1 傳統(tǒng)篩析法在壓裂支撐劑粒徑測量中的應(yīng)用分析

對于我國而言，在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，現(xiàn)行《壓裂支撐劑性能指標(biāo)及測試推薦方法》（SY/T 5108-2006）中明確規(guī)定，現(xiàn)階段針對壓裂支撐劑粒徑的測量作業(yè)主要借助于篩析方式予以實(shí)現(xiàn)。針對于本文所列舉實(shí)驗(yàn)過程中有關(guān)100g計量壓裂支撐劑實(shí)驗(yàn)樣品的測量作業(yè)而言，再借助于傳統(tǒng)篩析法對壓裂支撐劑進(jìn)行粒徑測量的過程中，應(yīng)當(dāng)采取的測量方式為：實(shí)驗(yàn)作業(yè)人員需要將100g壓裂支撐劑實(shí)驗(yàn)樣品放入預(yù)先排放好的標(biāo)準(zhǔn)篩頂篩裝置中，通過將這部分頂篩放置于振篩機(jī)裝置中的方式，將振篩時間控制在10min。在此基礎(chǔ)之上需要針對各個篩子及底盤裝置中所具備的壓裂支撐劑質(zhì)量進(jìn)行定量測量，從而通過轉(zhuǎn)換方式獲取有關(guān)100g壓裂支撐劑實(shí)驗(yàn)樣本中各個粒徑參數(shù)范圍內(nèi)相對應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。特別值得注意的一點(diǎn)是：在借助于傳統(tǒng)篩析法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)樣品粒徑指標(biāo)獲取的過程中，若發(fā)現(xiàn)累積量與試樣差值在0.5%比例以上，則應(yīng)當(dāng)采取更換試驗(yàn)樣品的方式進(jìn)行重新測試。在這一過程中，壓裂支撐劑粒徑均值的計算方式需要按照如下方式予以計算：壓裂支撐劑實(shí)驗(yàn)樣品粒徑均值（單位：um）=∑（篩析實(shí)驗(yàn)相鄰上下篩間壓裂支撐劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)×篩析實(shí)驗(yàn)相鄰上下篩篩網(wǎng)孔徑平均值參數(shù)）/∑（篩析實(shí)驗(yàn)相鄰上下篩間壓裂支撐劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。在本文所列舉實(shí)驗(yàn)樣品的分析過程中，對于425～1700um（上/下篩間隔）取值范圍內(nèi)的粒徑樣本而言，最終所獲取的壓裂支撐劑粒徑均值參數(shù)為979.93。

2 鏈編碼技術(shù)在壓裂支撐劑粒徑測量中的應(yīng)用分析

2.1 圖像預(yù)處理分析

要想確保后續(xù)分析過程中能夠針對邊界坐標(biāo)進(jìn)行有效計算與獲取，首先需要針對樣本顆粒所對應(yīng)的數(shù)字化圖像進(jìn)行預(yù)處理作業(yè)。在這一過程中需要執(zhí)行的預(yù)處理動作包括：針對數(shù)字化圖像進(jìn)行平滑移動，通過對數(shù)字化圖像執(zhí)行二值化分割操作實(shí)現(xiàn)顆粒樣本與背景之間的有效隔離。在此基礎(chǔ)之上需要針對分割狀態(tài)后的二值化圖像進(jìn)行去噪處理（去噪方式以值濾波去噪法為主），從而能夠通過收縮、膨脹或是填充圖像的處理方式完成整個有關(guān)數(shù)字化圖像的預(yù)處理作業(yè)。在這一過程中特別需要注意的一點(diǎn)是：圖像預(yù)處理過程中需要將同屬于一顆粒中的像素點(diǎn)進(jìn)行一致性標(biāo)記，并將像素點(diǎn)背景以“0”表示。在這一背景作用之下，將顆粒樣本中的投影區(qū)域編號自“1”開始逐步增加，與之相對應(yīng)的標(biāo)號最大值是與顆粒個數(shù)完全表現(xiàn)一致的。與此同時，這種具備標(biāo)號的數(shù)字化圖像還能夠在后期完成有關(guān)顆粒樣本周長參數(shù)與面積參數(shù)的過程中提供必要的數(shù)據(jù)支持與保障。

2.2 樣品圖像的獲取分析

在本文所列舉的實(shí)驗(yàn)過程中，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)借助于CCD攝像機(jī)裝置（JVC彩色模式）予以完成。光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)基本參數(shù)為：水平方向有效像素753，垂直方向有效像素582，攝像機(jī)整體有效像素為44萬。與此同時，在整個實(shí)驗(yàn)樣品圖像的獲取過程中還需要涉及到對顯微鏡裝置的應(yīng)用（10倍物鏡裝置）。顯微鏡裝置基本參數(shù)為：顯微鏡像素長0.8，寬尺寸為0.75um。

如下圖所示（見圖1）即為實(shí)驗(yàn)樣品在處理前以及處理后所獲取的二值圖像。

（a）原始圖像示意圖 （b）二值圖像示意圖

2.3 樣品計算分析

在獲取有關(guān)實(shí)驗(yàn)樣品的二值圖像之后，需要結(jié)合坐標(biāo)標(biāo)定自動機(jī)原理，實(shí)現(xiàn)對整個二值圖像分布范圍之內(nèi)每一顆粒相對應(yīng)分布邊界位置的點(diǎn)坐標(biāo)（一般情況下將點(diǎn)坐標(biāo)以xi、yi方式予以描述）。在此基礎(chǔ)之上需要針對二值圖像中每一邊界點(diǎn)的距離進(jìn)行計算分析。以二值圖像為參照，通過對每一邊界點(diǎn)距離的計算，需要針對以上參數(shù)中的最大值Di進(jìn)行計算。簡單來說，按照Di=max（dj）方式（j取值范圍為1～n）所獲取數(shù)值即為與實(shí)驗(yàn)樣品相對應(yīng)的顆粒粒徑參數(shù)。按照此種方式所獲取的顆粒粒徑能夠與顆粒樣品對應(yīng)標(biāo)號即為實(shí)驗(yàn)樣品的計算方式。在此基礎(chǔ)之上，實(shí)驗(yàn)作業(yè)人員可以針對二值化凸顯中每一顆粒的重復(fù)性檢測與計算處理獲取實(shí)驗(yàn)樣品所需的所有顆粒粒徑狀態(tài)。在這一背景作用之下，要想獲取最為有效的顆粒粒徑參數(shù)即需要實(shí)現(xiàn)對顆粒粒徑均值的計算作業(yè)（作業(yè)方式應(yīng)當(dāng)按照對顆粒粒徑均值累加因子進(jìn)行求和的方式開展）。在本文所列舉實(shí)驗(yàn)樣品的分析過程中，對于600～1700um取值范圍內(nèi)的粒徑樣本而言，最終所獲取的壓裂支撐劑粒徑均值參數(shù)為984.13。

3 結(jié)語

本文通過基于對100g壓裂支撐劑試驗(yàn)樣品粒徑的測量分析，發(fā)現(xiàn)通過對鏈編碼技術(shù)的綜合應(yīng)用能夠顯著提高粒徑測量數(shù)據(jù)的精確性及分析有效性，效果顯著，應(yīng)當(dāng)在今后研究與實(shí)踐工作中予以更為廣泛與有效的應(yīng)用。

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作者簡介：高鵬（1975-），男，黑龍江大慶人，大慶油田井下作業(yè)分公司砂酸選配廠選砂一車間副主任，研究方向：壓裂用支撐劑的質(zhì)量控制。

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