[發(fā)明專利]一種基于CT圖像分割煤中微觀剩余水的方法

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• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114549419A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設計）人: 申建;韓磊;屈晶;程慧杰;李偉;桑國蘊
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/136
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 孫昱

本發(fā)明提供一種基于CT圖像分割煤中微觀剩余水的方法，包括以下步驟S1.對煤樣進行抽真空處理，之后烘干得到干燥煤樣；S2.對所述干燥煤樣進行CT掃描，將掃描照片進行煤巖三維重建，得到干燥煤樣體數(shù)據(jù)；S3.將所述干燥煤樣完全浸入X射線衰減溶液中，并抽真空直至沒有氣泡產(chǎn)生，取出煤樣得到飽水煤樣；S4.按照與步驟S2相同的掃描條件對所述飽水煤樣進行CT掃描，將掃描照片進行煤巖三維重建，得到飽水煤樣體數(shù)據(jù)；S5.將飽水煤樣的體數(shù)據(jù)減去干燥煤樣的體數(shù)據(jù)，獲得差值圖像；S6.對所述差值圖像分割獲得煤孔裂隙中的剩余水。

技術領域

本發(fā)明涉及煤層氣領域，具體涉及到一種基于CT圖像分割煤中微觀剩余水的方法。

技術背景

煤層氣的開采會影響數(shù)十米范圍內(nèi)的資源，但是儲層中氣水的運移卻是在微納米尺度的孔裂隙中發(fā)生。在微觀尺度下，氣水傳質(zhì)的機理迥異于宏觀尺度下氣水的流動規(guī)律。此外，煤層儲水和壓裂用水的流動性對煤層氣產(chǎn)量有顯著影響。因此研究煤儲層中剩余水的微觀賦存狀態(tài)和流動性是必要的。目前有大量的試驗研究了煤儲層中剩余水的特點，如：數(shù)值模擬方法，二維微模型和核磁共振方法。但是這些理論方法難以真實描述煤中剩余水的三維賦存狀態(tài)。所以，有必要借助先進的計算機分析手段及算法和物理模擬實驗技術，對煤儲層中剩余水微觀賦存狀態(tài)進行深入研究，并進行精細表征，為采取先進合理措施以提高煤層氣采收率提供可靠的指導依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種研究煤儲層中剩余水微觀狀態(tài)的方法，提出了一種基于CT圖像分割煤中微觀剩余水的方法。

本發(fā)明采用如下技術方案：

一種基于CT圖像分割煤中微觀剩余水的方法，包括以下步驟：

S1.對煤樣進行抽真空處理，之后烘干直到煤樣重量沒有變化，得到干燥煤樣；

S2.對所述干燥煤樣進行CT掃描，將掃描照片進行煤巖三維重建，得到干燥煤樣體數(shù)據(jù)；

S3.將所述干燥煤樣完全浸入X射線衰減溶液中，并抽真空直至沒有氣泡產(chǎn)生，取出煤樣得到飽水煤樣；

S4.按照與步驟S2相同的掃描條件對所述飽水煤樣進行CT掃描，將掃描照片進行煤巖三維重建，得到飽水煤樣體數(shù)據(jù)；

S5.將干燥煤樣體數(shù)據(jù)和飽水煤樣體數(shù)據(jù)中同一樣品部位對齊，之后將飽水煤樣的體數(shù)據(jù)減去干燥煤樣的體數(shù)據(jù)，獲得差值圖像；

S6.對所述差值圖像分割獲得煤孔裂隙中的剩余水。

進一步地，步驟S1中抽真空處理時的真空度達到1MPa以上。

進一步地，步驟S1中干燥煤樣進行CT掃描時，X射線管電壓設置為110-130kV，電流為80-120 μA，CT照片數(shù)量為1400-1600張。

進一步地，步驟S3所述X射線衰減溶液是碘化鉀和氯化鈉的混合溶液，其中碘化鉀的濃度為1.4-1.6 mol/L，氯化鈉的濃度為0.9-1.1mol/L。

進一步地，步驟S5中將干燥煤樣體數(shù)據(jù)和飽水煤樣體數(shù)據(jù)中同一樣品部位對齊后，先進行濾波及銳化以提高圖像對比度，再將飽水煤樣的體數(shù)據(jù)減去干燥煤樣的體數(shù)據(jù)。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

通過將干燥煤樣和飽水煤樣的CT圖像進行煤巖三維重建，分別得到干燥煤樣和飽水煤樣的三維體數(shù)據(jù)，將飽水煤樣減去干燥煤樣即得到差值圖像后進行圖像分割即得到剩余水。

在去離子水中添加NaCl和KI，可以增加溶液的X射線衰減性能，使得在飽水煤樣CT圖像中溶液更加顯著有利于獲得高質(zhì)量的差值圖像。通過Arimetic算法獲得的差值圖像中溶液為白色、有機質(zhì)為灰色、礦物為黑色，不同成分之間灰度值差異大有助于閾值分割的準確性。采用Interactive Thresholding和Interactive Top-Hat算法相結(jié)合的方法進行圖像分割可以有效的避免過渡分割。

附圖說明