浅谈压裂支撑剂粒径测量的新方法

摘要：文章首先分析了传统意义上的筛析法应用于压裂支撑剂粒径测量中的一般方式，进而重点研究了一种基于链编码技术的压裂支撑剂粒径测量方式，通过实验研究的方式展开详细分析，希望能够引起各方工作人员的特别关注与重视。

关键词：压裂支撑剂；粒径测量；筛析法；链编码技术

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）28-0059-02

在当前技术条件支持下，压裂支撑剂主要是指具备一定强度且作用于对裂缝支撑的固体颗粒分值。现阶段针对压裂支撑剂综合性能的评价往往需要借助于粒径参数的计算予以实现。现阶段针对压裂支撑剂粒径所采取的测量方法多为人工方式，无法避免整个测量过程中所产生的数据偏差问题。通过将计算机技术引入图像分析过程中，能够显著提高压裂支撑剂实验样品的粒径测量精确性与有效性，其重要意义是极为显著的。

1 传统筛析法在压裂支撑剂粒径测量中的应用分析

对于我国而言，在当前技术条件支持下，现行《压裂支撑剂性能指标及测试推荐方法》（SY/T 5108-2006）中明确规定，现阶段针对压裂支撑剂粒径的测量作业主要借助于筛析方式予以实现。针对于本文所列举实验过程中有关100g计量压裂支撑剂实验样品的测量作业而言，再借助于传统筛析法对压裂支撑剂进行粒径测量的过程中，应当采取的测量方式为：实验作业人员需要将100g压裂支撑剂实验样品放入预先排放好的标准筛顶筛装置中，通过将这部分顶筛放置于振筛机装置中的方式，将振筛时间控制在10min。在此基础之上需要针对各个筛子及底盘装置中所具备的压裂支撑剂质量进行定量测量，从而通过转换方式获取有关100g压裂支撑剂实验样本中各个粒径参数范围内相对应的质量分数。特别值得注意的一点是：在借助于传统筛析法进行实验样品粒径指标获取的过程中，若发现累积量与试样差值在0.5%比例以上，则应当采取更换试验样品的方式进行重新测试。在这一过程中，压裂支撑剂粒径均值的计算方式需要按照如下方式予以计算：压裂支撑剂实验样品粒径均值（单位：um）=∑（筛析实验相邻上下筛间压裂支撑剂质量分数×筛析实验相邻上下筛筛网孔径平均值参数）/∑（筛析实验相邻上下筛间压裂支撑剂质量分数）。在本文所列举实验样品的分析过程中，对于425～1700um（上/下筛间隔）取值范围内的粒径样本而言，最终所获取的压裂支撑剂粒径均值参数为979.93。

2 链编码技术在压裂支撑剂粒径测量中的应用分析

2.1 图像预处理分析

要想确保后续分析过程中能够针对边界坐标进行有效计算与获取，首先需要针对样本颗粒所对应的数字化图像进行预处理作业。在这一过程中需要执行的预处理动作包括：针对数字化图像进行平滑移动，通过对数字化图像执行二值化分割操作实现颗粒样本与背景之间的有效隔离。在此基础之上需要针对分割状态后的二值化图像进行去噪处理（去噪方式以值滤波去噪法为主），从而能够通过收缩、膨胀或是填充图像的处理方式完成整个有关数字化图像的预处理作业。在这一过程别需要注意的一点是：图像预处理过程中需要将同属于一颗粒中的像素点进行一致性标记，并将像素点背景以“0”表示。在这一背景作用之下，将颗粒样本中的投影区域编号自“1”开始逐步增加，与之相对应的标号最大值是与颗粒个数完全表现一致的。与此同时，这种具备标号的数字化图像还能够在后期完成有关颗粒样本周长参数与面积参数的过程中提供必要的数据支持与保障。

2.2 样品图像的获取分析

在本文所列举的实验过程中，光电转换系统借助于CCD摄像机装置（JVC彩色模式）予以完成。光电转换系统基本参数为：水平方向有效像素753，垂直方向有效像素582，摄像机整体有效像素为44万。与此同时，在整个实验样品图像的获取过程中还需要涉及到对显微镜装置的应用（10倍物镜装置）。显微镜装置基本参数为：显微镜像素长0.8，宽尺寸为0.75um。

如下图所示（见图1）即为实验样品在处理前以及处理后所获取的二值图像。

（a）原始图像示意图 （b）二值图像示意图

2.3 样品计算分析

在获取有关实验样品的二值图像之后，需要结合坐标标定自动机原理，实现对整个二值图像分布范围之内每一颗粒相对应分布边界位置的点坐标（一般情况下将点坐标以xi、yi方式予以描述）。在此基础之上需要针对二值图像中每一边界点的距离进行计算分析。以二值图像为参照，通过对每一边界点距离的计算，需要针对以上参数中的最大值Di进行计算。简单来说，按照Di=max（dj）方式（j取值范围为1～n）所获取数值即为与实验样品相对应的颗粒粒径参数。按照此种方式所获取的颗粒粒径能够与颗粒样品对应标号即为实验样品的计算方式。在此基础之上，实验作业人员可以针对二值化凸显中每一颗粒的重复性检测与计算处理获取实验样品所需的所有颗粒粒径状态。在这一背景作用之下，要想获取最为有效的颗粒粒径参数即需要实现对颗粒粒径均值的计算作业（作业方式应当按照对颗粒粒径均值累加因子进行求和的方式开展）。在本文所列举实验样品的分析过程中，对于600～1700um取值范围内的粒径样本而言，最终所获取的压裂支撑剂粒径均值参数为984.13。

3 结语

本文通过基于对100g压裂支撑剂试验样品粒径的测量分析，发现通过对链编码技术的综合应用能够显著提高粒径测量数据的精确性及分析有效性，效果显著，应当在今后研究与实践工作中予以更为广泛与有效的应用。

参考文献

[1] 马志武，门艳萍，朱海涛，等.低渗透油藏压裂用支撑剂质量影响因素分析[J].石油工业技术监督，2012，（7）.

[2] 郭天魁，张士诚，王雷，等.疏松砂岩地层压裂充填支撑剂粒径优选[J].中国石油大学学报（自然科学版），2012，（1）.

[3] 辛军，郭建春，赵金洲，等.砂泥岩交互储层支撑剂导流能力实验及应用[J].西南石油大学学报（自然科学版），2010，（3）.

作者简介：高鹏（1975-），男，黑龙江大庆人，大庆油田井下作业分公司砂酸选配厂选砂一车间副主任，研究方向：压裂用支撑剂的质量控制。