[發明專利]用于高溫微觀滲流實驗的復眼式圖像采集裝置及分析方法

在審

• 申請號: 201611146641.3
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106596352A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 朱維耀;宋智勇;韓宏彥;范盼偉;陳震
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N13/04
• 分類號: G01N13/04
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明涉及的是一種用于高溫微觀滲流實驗的復眼式圖像采集裝置及分析方法，屬于滲流力學研究的微觀實驗方法領域，通過多個光纖攝像頭組合成復眼式圖像采集裝置，實現了模擬地層高溫條件下，追蹤捕捉流體微元動態，同時兼顧全滲流場的宏觀現象。

背景技術

目前，多相流體滲流力學研究中，微觀滲流機理主要依靠的微觀滲流實驗獲得第一手資料，作為微觀實驗系統的核心部件，圖像采集系統主要由常規光學顯微鏡與CCD組成，能夠實現固定點、固定放大倍數的微觀圖像的放大與采集。但是，隨著滲流力學理論研究的日漸深入以及研究對象逐漸向深層地質環境拓展，該系統面臨兩方面主要問題：1）光學顯微鏡的鏡頭組的工作溫度為室溫范圍，在高溫環境中會因鏡頭變形、屈光異常而無法正常使用甚至損壞，使得整個微觀實驗系統無法模擬數百甚至數千米深地層的溫度條件（>60℃），成為了限制微觀滲流研究向深層地質環境拓展的重要瓶頸問題；2）此外，單一鏡頭能獲得固定點、固定放大倍數的動態圖像，但流體微元在多孔介質的孔、喉網絡中的運動方向難以預測，單鏡頭難以跟蹤流體微元在微觀滲流網絡中的隨機運動，現有系統雖然可以依靠手動移動鏡頭，但鏡頭移動會使圖像模糊，同時人手操作很難實現穩定的跟蹤，極容易丟失目標；3）并且，固定的放大倍數無法兼顧全局（全流場）和局部細節（單一孔喉）信息。上述問題都已成為嚴重限制了微觀滲流機理與宏觀尺度特征結合的瓶頸問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于高溫微觀滲流實驗的復眼式圖像采集裝置。針對目前的圖像采集裝置會在圖像采集中無法兼顧多點動態、信息不全，手動跟蹤、視頻不穩定，重復性差等諸多問題；利用本發明方法能夠有效克服。首先，本裝置可以同時跟蹤多個點位，后期數據可拼接，實現全場綜合分析，因此，采集的圖像數據比較全面；其次，本裝置能夠在有限空間中同時跟蹤多點的動態圖像，實時記錄實驗過程的圖像的動態變化，克服了單一攝像頭圖像采集在動態過程中顧此失彼的問題；另外，本裝置而且可以根據需要觀察的圖像范圍進行放大倍數的調節，解決的整體與局部圖像采集時的矛盾。因此，本裝置是一種方便有效的圖像采集裝置。

本發明的技術方案如下：一種用于高溫微觀滲流實驗的復眼式圖像采集裝置，其包括夾持有微觀可視模型的模型夾持器、驅替系統、回壓系統、圍壓系統、壓力監視系統和溫度控制系統；

其中，所述驅替系統用于驅替微觀可視模型；所述回壓系統與模型夾持器連通，以使所述微觀可視模型的出口增壓到預定的壓力；所述圍壓系統與模型夾持器連通，使所述微觀可視模型始終處于預定壓力的環境中；壓力監測系統用于監測圍壓壓力、回壓壓力；溫度控制系統與所述夾持器連通，為夾持器內部的微觀可視模型提供一個定溫環境；該系統包括圖像采集系統，所述圖像采集系統包括復眼式圖像采集裝置和圖像分析子系統，所述復眼式圖像采集系統對微觀可視物理模型進行圖像信息采集記錄，并且輸送到圖像分析系統對微觀可視模型內的剩余油進行定量分析。

進一步，所述復眼式圖像采集裝置為若干攝像頭，其中1個攝像頭位于中間位置，另外其它攝像頭沿圓周方向均勻設置。

進一步，若干所述攝像頭還可采用X式布置，四個點分別設置一個攝像頭，中間位置一個攝像頭。

進一步，所述攝像頭為復眼式光纖攝像頭或可調焦的針式攝像頭，攝像頭適應溫度范圍為-80℃～200℃。

其中1個攝像頭位于中間位置，另外4個攝像頭沿圓周方向均勻設置，微觀可視模型為正方形，其中1個攝像頭定位正方形的中心位置，另外4個攝像頭定位正方形的四個角的位置。

本發明的另一目是提供一種采用上述的裝置的對于剩余油進行定量分析方法，具體包括以下步驟：

步驟一：打開微觀模型夾持器的上密封蓋，裝入微觀可視化刻蝕模型于微觀模型夾持器缸體內壁中部環狀臺階上，過程中保證下缸體與微觀可視化刻蝕模型之間無氣泡、微觀可視化刻蝕模型進出口之間相互連通，緩慢擰緊微觀模型夾持器上密封蓋，最后保證整個系統內的氣泡完全排除，關閉微觀模型夾持器的放空閥。