[发明专利]一种基于X射线CT成像技术的CO2-盐水-岩芯体系毛细管压力测量方法

摘要

本发明属于石油科研技术领域，提供了一种基于X射线CT成像技术的CO2‑盐水‑岩芯体系毛细管压力测量方法。本发明涉及的测量方法包括以下4个过程：CO₂‑盐水界面张力测量，驱替岩芯与CT扫描，CT图像处理，毛细管压力测量。本发明利用X射线CT具有较高分辨率、对样品能进行无损检测的特点，更加准确、方便、真实地测量CO₂‑盐水‑岩芯体系不同流动状态下的毛细管压力，既可以测量岩芯局部毛细管压力，也可以测定岩芯整体毛细管压力，测量尺度达到孔隙尺度；测量方法可以推广到任意气‑液‑多孔介质体系或液‑液‑多孔介质体系毛细管压力测量。

主权项

1.一种基于X射线CT成像技术的CO2‑盐水‑岩芯体系毛细管压力测量方法，包括以下步骤：步骤一、CO2‑盐水界面张力测量；利用界面张力仪，采用悬滴法对设定温度、压力条件下CO2‑盐水界面张力σ进行测量；步骤二、驱替岩芯与X射线CT扫描；1)将岩芯夹持器放置于X射线CT载物台上，抽真空后通过盐水注入泵注入一定孔隙体积的盐水，控制压力和温度上升到设定要求，然后静置，确保岩芯被盐水充分饱和；2)利用盐水注入泵注入一定孔隙体积的饱和CO2的盐水置换步骤二1)中的盐水，确保岩芯被饱和CO2的盐水充分饱和，岩芯颗粒表面达到稳定状态；3)驱替过程：以恒定的注入速率向岩芯注入一定孔隙体积CO2，确保驱替过程达到稳定状态；利用X射线CT进行3D扫描，扫描分辨率达到岩芯孔隙尺度分辨率；4)吸入过程：驱替过程结束后，以恒定的注入速率向岩芯注入一定孔隙体积饱和CO2的盐水，确保吸入过程达到稳定状态；利用X射线CT进行3D扫描，扫描分辨率达到岩芯孔隙尺度分辨率；5)改变驱替、吸入过程的注入速率，然后利用X射线CT进行3D扫描，得到不同流动状态下岩芯的CT图像；步骤三、CT图像处理1)对原始CT图像大小进行裁剪，去除无用的视野区域；2)采用非局部均值滤波方法对裁剪后CT图像进行降噪处理；3)利用表面多项式拟合方法对降噪后CT图像进行射束硬化校正；4)采用线性反锐化掩模算法对射束硬化校正后CT图像进行边缘锐化；5)利用局部阈值法对边缘锐化后CT图像进行图像分割，得到CO2、盐水、岩芯分布的二值化图像；步骤四、毛细管压力测量对分割后的二值化图像进行裁剪，使剪裁后的图像包含CO2‑盐水‑岩芯三相接触面，测量包含CO2‑盐水接触面的孔隙的孔隙直径d和CO2‑盐水‑岩芯的局部接触角θ，利用公式pc＝4σcosθ/d计算得到该孔隙的局部毛细管压力值；对所有含有CO2‑盐水接触面的孔隙进行局部毛细管压力测量，随后将局部毛细管压力进行累加，得到岩芯整体的毛细管压力值。