微纳颗粒*技术之 ——圆度球度计算模块在石油天然气行业的应用

开发背景

       石油天然气行业：支撑剂的作用在于充填压裂产生的人工裂缝，在地层形成具有高导流能力的油气渗流通道，支撑剂的性能和在不同地层条件对支撑裂缝的渗透率的影响差异较大。支撑剂的球度和圆度对支撑剂的性能评价有很重要的影响，是正确选择和使用支撑剂的基础之一。

       一直以来，依据中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5108－1997《压裂支撑剂性能测试推荐方法》定义：支撑剂的圆度是指其棱角的相对锐角和曲率的量度。实际测定使用本标准推荐的API RP56和API RP60中Krumbein与Sloss（美）1963年发表的球度、圆度图版。（如下图）

 采用这种人工比照的方法，对于实际操作具有以下问题：

      1.  人员主观因素误差：测试人员对于颗粒样品的感官印象是不能*一样的，因此获得的数值标准就不同，换了不同的测试人员，就可能获得*不同  的测试结果。

      2.   无明确判断依据：人员判断时无非常明确的判断依据和计算方法，只能靠大概感觉，这样也增加了测试的不稳定性和差异性。

      3.  人员工作量大：以往的方法是任意取20到30粒样品颗粒进行测试，取样数量不足以获得具有代表性的数据。但是如果想要获得更多颗粒的圆度、球度数据，则会大大增强测试人员的工作量。

      济南微纳科技有限公司推出针对颗粒圆度、球度进行自动分析的算法模块，配合动态或静态图像仪，即可轻松获得稳定可靠的支撑剂的球度和圆度数据。

      在上面的介绍中可以看到，球度算法已有较为通用的公式表达，可以直接采用计算机图形学中的相关技术进行计算，难点是对于圆度计算，并没有一个获得通用认可的计算公式，所以此模块并非一般性的套用公式计算，而是真正的针对颗粒的轮廓进行分析；

      技术简介

      之所以在很长一段时间内、国内国外几乎没有对于圆度的自动分析模块，主要是因为传统方式的计算机图像数字化技术，无法应用于此类针对轮廓曲线的计算与判断上。因为将图形数字离散化之后，就会出现如下情况；

由上图可以看到这样的状态是无法进行尖锐程度的计算的。因此，必须采用一种创新的数字化方法，我们称之为基本矢量化处理。整个处理过程如下： 

       1.      使用我们的基本矢量化算法，将离散的图形轮廓处理成带有特征的连贯线条。

       2.      找到其轮廓上的特征点位置。

       3.      算出特征点的曲率数值，再对每一个特征点进行统一标准化，然后就可根据每一个特征点的数值大小，表示出这个点的棱角锋利程度，

       4.      通过拟合算法对所有特征点进行拟合处理，进而算出此颗粒的总的圆度表征数值。

    因此，使用此模块计算出来的支撑剂圆度数值，*可以替代并超越以往人的感官评价方法。如果配合济南微纳的WINNER100D动态颗粒图像仪，则可以针对成千上万的支撑剂颗粒进行分析，从而获得真正的、具有很强代表性的圆度和球度数据。