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意義上的篩析法應用于壓裂支撐劑粒徑測量中的一般方式，進而重點研究了一種基于鏈編碼技術的壓裂支撐劑粒徑測量方式，通過實驗研究的方式展開詳細分析，希望能夠引起各方工作人員的特別關注與重視。

關鍵詞：壓裂支撐劑；粒徑測量；篩析法；鏈編碼技術

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

在當前技術條件支持下，壓裂支撐劑主要是指具備一定強度且作用于對裂縫支撐的固體顆粒分值?，F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的計算予以實現。現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生的數據偏差問題。通過將計算機技術引入圖像分析過程中，能夠顯著提高壓裂支撐劑實驗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 傳統篩析法在壓裂支撐劑粒徑測量中的應用分析

對于我國而言，在當前技術條件支持下，現行《壓裂支撐劑性能指標及測試推薦方法》（SY/T 5108-2006）中明確規定，現階段針對壓裂支撐劑粒徑的測量作業主要借助于篩析方式予以實現。針對于本文所列舉實驗過程中有關100g計量壓裂支撐劑實驗樣品的測量作業而言，再借助于傳統篩析法對壓裂支撐劑進行粒徑測量的過程中，應當采取的測量方式為：實驗作業人員需要將100g壓裂支撐劑實驗樣品放入預先排放好的標準篩頂篩裝置中，通過將這部分頂篩放置于振篩機裝置中的方式，將振篩時間控制在10min。在此基礎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量進行定量測量，從而通過轉換方式獲取有關100g壓裂支撐劑實驗樣本中各個粒徑參數范圍內相對應的質量分數。特別值得注意的一點是：在借助于傳統篩析法進行實驗樣品粒徑指標獲取的過程中，若發現累積量與試樣差值在0.5%比例以上，則應當采取更換試驗樣品的方式進行重新測試。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：壓裂支撐劑實驗樣品粒徑均值（單位：um）=∑（篩析實驗相鄰上下篩間壓裂支撐劑質量分數×篩析實驗相鄰上下篩篩網孔徑平均值參數）/∑（篩析實驗相鄰上下篩間壓裂支撐劑質量分數）。在本文所列舉實驗樣品的分析過程中，對于425～1700um（上/下篩間隔）取值范圍內的粒徑樣本而言，最終所獲取的壓裂支撐劑粒徑均值參數為979.93。

2 鏈編碼技術在壓裂支撐劑粒徑測量中的應用分析

2.1 圖像預處理分析

要想確保后續分析過程中能夠針對邊界坐標進行有效計算與獲取，首先需要針對樣本顆粒所對應的數字化圖像進行預處理作業。在這一過程中需要執行的預處理動作包括：針對數字化圖像進行平滑移動，通過對數字化圖像執行二值化分割操作實現顆粒樣本與背景之間的有效隔離。在此基礎之上需要針對分割狀態后的二值化圖像進行去噪處理（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數字化圖像的預處理作業。在這一過程中特別需要注意的一點是：圖像預處理過程中需要將同屬于一顆粒中的像素點進行一致性標記，并將像素點背景以“0”表示。在這一背景作用之下，將顆粒樣本中的投影區域編號自“1”開始逐步增加，與之相對應的標號最大值是與顆粒個數完全表現一致的。與此同時，這種具備標號的數字化圖像還能夠在后期完成有關顆粒樣本周長參數與面積參數的過程中提供必要的數據支持與保障。

2.2 樣品圖像的獲取分析

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

如下圖所示（見圖1）即為實驗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

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

3 結語

本文通過基于對100g壓裂支撐劑試驗樣品粒徑的測量分析，發現通過對鏈編碼技術的綜合應用能夠顯著提高粒徑測量數據的精確性及分析有效性，效果顯著，應當在今后研究與實踐工作中予以更為廣泛與有效的應用。

參考文獻

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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：壓裂用支撐劑的質量控制。

（責任編輯：周加轉）