Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современное состояние исследований капиллярных явлений в пористой среде 12
1.1 Особенности взаимодействия вытесняющего и вытесняемого агентов в пористой среде 12
1.2 Влияние тиксотропных свойств жидкости на движение двухфазных сред 26
Глава 2 Теоретическое изучение закономерностей капиллярных явлений в модели единичной поры нефтенасыщенного пласта 39
2.1 Задача вытеснения неньютоновских сред с различающимися реологическими свойствами 39
2.2 Задача вытеснения нефти газом высокого давления в модели единичной поры пласта 47
Глава 3 Исследование поверхностных явлений на границе различных фаз 50
3.1 Изучение многокомпонентного равновесия в системе газ-нефть при фазовых переходах первого рода 50
3.2 Исследование влияния поверхностной энергии на границе жидкости с другими фазами на капиллярные явления при смешивающемся вытеснении нефти 58
3.3 Физические основы смачивания жидкостью поверхности нефтенасыщенных пород 66
Глава 4 Экспериментальное исследование движения двухфазных жидкостей в модели единичной поры пласта 72
4.1 Методика проведения экспериментальных исследований 72
4.2 Изучение неравновесных эффектов в различных системах вытесняемого и вытесняющего агентов 74
4.3. Цифровая обработка изображений в оптической микроскопии при изучении гидродинамических процессов в микрокапиллярах 83
4.4 Исследование процессов фазового перехода первого рода в остаточной пленочной нефти 102
Заключение 116
Библиографический список
- Влияние тиксотропных свойств жидкости на движение двухфазных сред
- Задача вытеснения нефти газом высокого давления в модели единичной поры пласта
- Исследование влияния поверхностной энергии на границе жидкости с другими фазами на капиллярные явления при смешивающемся вытеснении нефти
- Изучение неравновесных эффектов в различных системах вытесняемого и вытесняющего агентов
Введение к работе
Актуальность темы. При современном уровне развития науки и техники удается извлекать из горных пород не многим более половины геологических запасов нефтяных ресурсов. Одна из причин такой низкой эффективности неф-теизвлечения состоит в недостаточном научном обосновании механизма вытеснения углеводородов из пористой среды. Поэтому выявление закономерностей динамики взаимодействия углеводородов и вытесняющих их агентов в продуктивных породах позволит значительно повысить эффективность неф-теизвлечения.
Изучение движения двухфазных сред, например жидких и газообразных углеводородов в тонких капиллярах, становится более актуальным в связи с тем, что в настоящее время, когда открытие новых крупных нефтяных месторождений связано с возрастающими трудностями, а многие разрабатываемые нефтяные месторождения истощены, вопрос повышения нефтеотдачи продуктивных пород с учетом тиксотропных свойств пленочно-удержанной нефти в продуктивном пласте приобретает особо важное значение.
В связи с возрастающей ролью в увеличении нефтеотдачи пластов доли трудноизвлекаемых запасов представляет интерес более детальное изучение механизма вытеснения остаточной пленочной нефти с учетом напряжения сдвига.
Экспериментальное исследование движения двухфазных жидкостей с использованием кварцевых капилляров с длительной выдержкой для установления адсорбционных процессов и с размерами, соизмеримыми со средним диаметром пор продуктивного пласта, с учетом фазовых превращений и поверхностных сил дает возможность регулирования процесса вытеснения нефти из горных пород.
Работа выполнялась в рамках Целевой комплексной научно-технической программы АН Республики Башкортостан (РБ) «Топливно-энергетический комплекс РБ. Стабилизация. Развитие на 1999 - 2002 годы», Правительственной Программы Республики Башкортостан «Интенсификация нефтегазоизвлечения трудноизвлекаемых запасов углеводородов, разработка и внедрение обновленных технологий и технических средств в нефтегазовых отраслях на 2006 - 2008 годы»,
гранта Российского фонда фундаментальных исследований и Республики Башкортостан «Поволжье - 2008» «Исследование гидромеханики двухфазной среды в модели единичной поры с позиции микро- и нанокапиллярной физики».
Целью работы является уточнение механизма вытеснения нефти углеводородным газом в тонких капиллярах, моделирующих единичную пору продуктивного пласта, с учетом тиксотрогашх свойств пленочно-удержанной нефти.
Задачи исследования:
Изучение особенностей движения двухфазных углеводородных систем в тонких капиллярах с учетом тиксотропных свойств пленочно-удержанной нефти;
Теоретическое изучение закономерностей капиллярных явлений в модели единичной поры нефтенасыщённого пласта;
Экспериментальное исследование неравновесных эффектов в модели единичной поры пласта;
Разработка способов и средств исследования капиллярных явлений на границе раздела жидких и газообразных углеводородов.
Методы исследований. При решении поставленных задач проведены теоретические исследования с использованием современного математического аппарата, экспериментальные исследования механизма вытеснения нефти различными агентами и обработка результатов исследований с применением современных информационных технологий цифровой обработки оптических изображений.
Научная новизна работы
Получена зависимость длины зоны смешения от соотношения вязкостей вытесняющей и вытесняемой жидкостей путем решения задачи растворения пленочно-удержанной нефти при воздействии на продуктивный пласт углеводородным газом высокого давления.
Установлены закономерности вытеснения вязкой жидкости углеводородным газом высокого давления в тонком капилляре. Используя результаты экспериментальных исследований, рассчитаны капиллярное давление и поверхностное натяжение между контактируемыми средами.
Выявлены особенности динамики движения двухфазной среды с учетом напряжения сдвига, проявляющегося в начальном этапе воздействия на продуктивный пласт вытесняющим агентом.
Экспериментально установлено влияние поверхностных сил на движение двухфазных сред в тонком капилляре при исследовании зависимости краевого угла смачивания от давления в системе и от поверхностного натяжения между фазами.
Экспериментальными исследованиями механизма вытеснения нефти углеводородным газом в тонких капиллярах с учетом напряжения сдвига при использовании технологии компьютерной микроскопии установлено, что спектральный анализ яркостного профиля выбранной строки позволяет выявить скрытые периодичности изменения характеристик двухфазного потока.
На защиту выносятся:
Механизм образования переходной зоны при движении двухфазных углеводородных систем в тонких капиллярах с учетом напряжения сдвига, проявляющегося в начальном этапе воздействия на продуктивньш пласт вытесняющим агентом;
Технология растворения остаточной пленочной нефти для повышения эффективности выработки продуктивных пластов. Зависимость диффузионной длины смешения от отношения вязкостен жидкой и газовой фаз;
Закономерности вытеснения нефти углеводородным газом высокого давления с учетом неравновесных эффектов в пористой среде для широкого класса жидких и газообразных углеводородов применительно к конкретным нефтяным месторождениям.
Практическая ценность результатов работы
Результаты исследования движения двухфазных жидкостей в тонких капиллярах могут быть использованы при создании новых технологий воздействия на продуктивные нефтяные пласты с целью увеличения коэффициента извлечения
нефти. Исследования, приведенные в работе, использованы при составлении «Дополнения к проекту доразработки Тереклинского нефтяного месторождения с применением технологии закачки углеводородных газов».
Достоверность научных выводов и рекомендаций подтверждается использованием известных методов моделирования экспериментальных исследований нефтевытеснения с учетом параметров подобия, корреляцией результатов численных расчетов с экспериментальными данными. Полученные результаты не противоречат физическому смыслу при закладывании в расчет исходных данных в диапазоне практических величин.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научно-практических конференциях (Казань, 1999 г., 2000 г.); Международной молодежной научной конференции «Молодежь - науке будущего» (Набережные Челны, 2000 г.); Международной конференции по многофазным системам (Уфа, 2000 г.); Втором международном симпозиуме «Наука и технология углеводородных дисперсных систем» (Уфа, 2000 г.); восьмом всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (Пермь, 2001 г.); юбилейной научной конференции молодых ученых (Уфа, 2000 г.); научно-практической конференции «Актуальные проблемы национальной безопасности государства, общества и личности в условиях переходной экономики» (Уфа, 2002 г.); Первой научной конференции «Качество. Инновации. Образование» (Москва, 2003 г.); Третьей Всероссийской научно-практической конференции «Управление качеством» (Москва, 2004 г.); Республиканской научно-практической конференции «Безопасность и здоровье человека в современном мире» (Уфа, 2004 г.); научно-практической конференции «Окружающая среда и безопасность человека в современном мире» (Уфа, 2005 г.); Пятой Всероссийской научно-практической конференции «Управление качеством» (Москва, 2006 г.); региональной научно-методической конференции «Формирование профессиональной компетентности специалиста. Теория. Диагностика. Технологии» (Уфа-Оренбург, 2006 г.); второй международной научно-практической конференции «Управление качеством в современной организации» (Пенза, 2007 г.); Всероссийских научно-методических конференциях «Инновации
наукоемкие технологии в образовании и экономике» (Уфа, 2007 г., 2008 г.); на заседаниях Ученых Советов, семинарах университетов БашГУ, «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского (Москва, 2006 г.).
Публикации и личный вклад автора. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе два - в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК Министерства образования и науки РФ.
В рассматриваемых исследованиях автору принадлежит постановка задач, их решение и анализ полученных результатов.
Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность д.ф.-м.н., профессору, члену-корр. РАН, академику АН РБ Ильгамову М.А.; д.т.н. Ямалетдино-вой К.Ш.; академику АН РБ, д.т.н., профессору Гимаеву Р.Н.; д.ф.-м.н., профессору Гоцу С.С. за плодотворные идеи, внимание и поддержку в процессе работы над диссертацией.
Структура н объем работ. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка, включающего 154 наименования. Работа изложена на 132 страницах машинописного текста, содержит 87 рисунков, 3 таблицы.
Влияние тиксотропных свойств жидкости на движение двухфазных сред
При современном уровне развития науки и техники удается извлекать из горных пород не более половины геологических запасов нефтяных ресурсов. Одна из причин такой низкой эффективности нефтеизвлечения состоит в недостаточном научном обосновании механизма вытеснения углеводородов из пористой среды. Поэтому выявление закономерностей динамики взаимодействия углеводородов и вытесняющих их агентов в порах и трещинах горных пород позволит значительно повысить эффективность нефтеизвлечения [1-Ю].
Исследования поверхностных явлений применительно к пористым средам были начаты в 1930-х годах в Коллоидно-электрохимическом институте АН СССР в лаборатории тонких слоев. В последние годы подверглось пересмотру мнение, что слагающие породы нефтяных пластов являются в своем большинстве очень сильно смачиваемыми по отношению к воде (ОССВ). Все отклонения от такого типа поведения приписывались искажениям, вносимым при отборе керна или при испытаниях, проводившихся, как правило, на очищенном керне, с использованием очищенного нефтепродукта или воздуха, что способствовало получению результатов, соответствовавших или близких к пластовой породе ОССВ. Сейчас накоплен опыт [11-30], свидетельствующий о существенном влиянии свойств породы, сырой нефти и вытесняющего агента на характер смачиваемости, а большинство нефтеносных пластов считаются существенно отличающимися по ОССВ. Условия смачиваемости пластовых пород могут меняться в широком диапазоне: весьма распространенными являются системы промежуточного и смешанного типов. По поведению краевого угла смачивания, который считают наиболее универсальной мерой смачиваемости поверхностей, пластовая система "порода - соляной раствор-нефть" (ПСРН) распадается на два класса, отличающихся друг от друга большим или малым гистерезисом между фазами наступления и отступления границы раздела. Отмечена сильная зависимость смачивания от капиллярного давления. Ключевым переходным условием для исследований является достижение нулевой кривизны поверхности межфазного раздела. Лабораторные исследования заводнения в системах ПСРН показывают, что оптимальная нефтеотдача имеет место при показателе смачиваемости, близком к нулю [31-33].
В работе [34-37] приведены результаты исследования динамики образования переходной зоны между нефтью и вытесняющим её газом. При смешивающемся вытеснении нефти из продуктивных пород углеводородными газами между вытесняющим и вытесняемым агентами образуется переходная зона со свойствами, изменяющимися от одной фазы к другой. В первоначальный момент времени между нефтью и газом существует четкая граница раздела фаз - мениск, от формы которого зависит влияние капиллярного давления на нефтевытеснение.
Динамику образования переходной зоны авторы [34, 38-42] изучали в капиллярной модели, позволяющей проводить визуальные исследования за процессами, происходящими на контакте между жидкими и газообразными углеводородами. Установлено, что статистический угол смачивания жидкой фазы с повышением давления уменьшается, причем в определенных пределах, в частности, до достижения давления насыщения газом; с дальнейшим повышением давления угол смачивания изменяется незначительно. Тем не менее, по результатам исследований можно судить о влиянии изученных компонентов на интенсивность массообменных процессов, а значит, на устранение отрицательного влияния молекулярно-поверхностных сил непосредственно на контакте нефти и газа [43-45]. В работе [46] предлагается методика, основанная на измерении перепада давления ЛР на образце и скорости подъема жидкости в нем при его капиллярной пропитке. Уравнение, связывающее высоту и скорость подъема жидкости можно вывести из уравнения Дарси: v = dh/dt = r2 APk/4?7 или h =гІФФАРкґ /4т], (1.1) где: h - высота подъема жидкости по порам в пористом материале. Значение АРк включает давление, вызванное смачиванием жидкостью пористого образца, а также давление АР, необходимое для подъема жидкости в пористом образце на высоту h, то есть:
Для того чтобы точнее определить краевой угол смачивания, последовательно пропускают газ под давлением через образец, пропитанный сначала эталонной жидкостью, а затем исследуемой. Далее снимают зависимости расхода газа от давления для исследуемой и эталонной жидкостей, находят значение давлений, соответствующих раскрытию пор одного размера.
Различаются три основных типа пористых сред по отношению к насыщению их несмешивающимися жидкостями — смачиваемые, несмачиваемые и смешанно-смачиваемые. Последний тип пород характеризуется сменой знака капиллярного давления.
В работе [47] для систем несмешивающихся жидкостей типа нефть-вода при помощи численного эксперимента анализируется влияние смачиваемости породы на продуктивность скважины при заводнении пласта. В работе учитывается наличие в окрестности скважины зоны проникновения фильтрата бурового раствора.
Задача вытеснения нефти газом высокого давления в модели единичной поры пласта
В работах также излагаются основы гидромеханики неньютоновских жидкостей. Здесь сделана попытка в достаточно полном и систематизированном виде изложить основные принципы подхода к построению физико-механических моделей реологически сложных жидких сред, свойства которых отличаются от свойств классической вязкой жидкости. Изложение общих принципов сопровождается подробным разбором примеров и упражнений. Большое внимание авторы уделяют принципу объективности изменения свойств материала, что позволяет выделить модели, описывающие реальные материалы, из разнообразия гипотетичеких моделей, и рассматривают связь безразмерных критериев неньютоновской механики (число Вейсенберга, число Деборы и др.) с числом Рейнольдса.
Беккером анализируются неныотоновские эффекты: нелинейный характер течения, эффекты нормальных напряжений, упругости и т.д.
Дж. Марсани и Л.М.Новэс классическую теорию фильтрации обобщают на случай фильтрации жидкости со степенным уравнением состояния. М.Сирато и Дз.Арагаки исследовали фильтрацию неньютоновских жидкостей при степенном законе с постоянным и переменным давлением и расходом.
Аномальное поведение жидкостей имеет большое значение при проведении и интерпретации гидродинамических исследований, выполненных в целях определения фильтрационных параметров пласта: гидропроводности (є) и пьезопроводности {х). Одной из первых ученых, рассматривавших гидродинамические исследования, были Пуллен и Жаргон, которые вывели уравнения для установившегося и неустановившегося прямолинейного и радиального потока неньютоновской жидкости, а также описали результаты моделирования на ЭВМ. Ими отмечено, что зависимость изменения давления во времени {Ap(t)) для неньютоновских жидкостей, т.е. для жидкостей, вязкость зо которых уменьшается, когда дебит или скорость сдвига увеличиваются, не является прямолинейной, которая существует для ньютоновской жидкости, когда кривую падения давления обрабатывают традиционными способами, т.е. строят графики изменения давления во времени Ap(t) в зависимости от lg(t). Однако авторы отмечают, что если построить график в безразмерных координатах давления и времени Лрд, lg(tp) то наклон кривой будет давать хорошую аппроксимацию для средней вязкости в неньютоновском течении.
Иойхтом приводится сопоставление различных форм обобщенного закона Дарси в случае неньютоновского течения жидкостей и газа, также им исследовано стационарное и нестационарное распределение давления вокруг скважины и показано, что при нестационарной фильтрации отклонение от закона Дарси значительнее, чем при стационарной.
Климат анализировал результаты экспериментального изучения фильтрации ньютоновских и неньютоновских жидкостей через монодисперсный слой шаровидных частиц. На основании экспериментов установил, что существует эмпирическая зависимость между проницаемостью пористой среды и величиной шариков, образующих пористый слой, и что реологические свойства протекающей жидкости не оказывают влияния на эту зависимость.
В работах [101, 103, 113] для описания зависимости вязкости и напряжения сдвига от скорости сдвига выбирают наиболее распространенную модель для описания течения неньютоновских жидкостей - это модель Шведова-Бингама: где т - напряжение сдвига; т0 - предельное напряжение сдвига, превышение которого приводит к возникновению вязкого течения; ju - динамическая вязкость, численно равная тангенсу угла наклона кривой течения; / - скорость сдвига. Приведены кривые течения (или реологическая кривая) представляющие собой прямую линию на графике т-/(у), пересекающую ось напряжений сдвига на расстоянии т0 от её начала.
Также в работах [101, 103, 113] приведена эмпирическая функциональная зависимость в виде степенного закона, предложенная Оствальдом, и который усовершенствован Рейнером: где К— мера консистенции жидкости (чем выше вязкость жидкости, тем больше К); п — величина, характеризующая степень неньютоновского поведения материала (п \) (чем больше п отличается от 1, тем отчетливее проявляются неньютоновские свойства). Величины Кип являются постоянными для данной жидкости. В модели, предложенной Кэссоном [101, 103, 113]: где Ко — пластическая составляющая течения; К} — параметр, связанный с вязкой составляющей, т.е. с угловым коэффициентом наклона прямой на графике т = f(y/2). Приводим обобщенную модель Кэссона и Шведова-Бингама: где п, m - положительные постоянные. В работе также приведены два основных метода определения реологических свойств неньютоновских жидкостей:
1. Непосредственное установление связи напряжения сдвига со скоростью сдвига путем создания в образце однородной сдвиговой деформации в специально сконструированном приборе и измерения соответствующего напряжения сдвига при фиксированной скорости. Вискозиметры, использующие этот принцип, представляют собой ротационные устройства в виде соосных цилиндров или конуса и пластины.
2. Установление зависимости между напряжением сдвига и скоростью сдвига косвенным способом - по измерениям перепада давления и расходу жидкости в вискозиметрах с капиллярной трубкой. В таких приборах скорость сдвига изменяется от нуля на оси трубы до максимума на стенке. Так же приведены реологические кривые для различных месторождений и при различных температурах.
В работах [101, 103, 113] приведено уравнение Пуазейля с поправкой на скольжение для течения жидкости в лиофобном капилляре радиуса г и длиной /: коэффициент скольжения, являющийся коэффициентом пропорциональности между скоростью скольжения vo и напряжением сдвига TQ на поверхности капилляра. Так же рассматриваются значения у для воды в капиллярах с гидрофобизованной поверхностью и ртути в гидрофильных капиллярах. Приведен график зависимости скорости фильтрации воды в пористом стекле от разности давления при различной температуре.
Исследование влияния поверхностной энергии на границе жидкости с другими фазами на капиллярные явления при смешивающемся вытеснении нефти
Как известно, факторами, определяющими энергетическую характеристику нефтяной залежи или нефтяной зоны нефтегазовой залежи, являются пластовое давление и давление насыщения нефти газом. По соотношению этих давлений судят о фазовых равновесиях в нефтяной залежи.
В работах [23, 128] приводится статистическая аппроксимация критического давления природных газов и завершение разработки аналитической базы исследования объёмного и фазового поведения углеводородных газов и газоконденсатных систем с использованием истинных критических свойств.
Для объяснения механизма процесса смешивающегося вытеснения нефти сухим и обогащенными газами высокого давления чаще всего используют треугольные фазовые диаграммы [78, 80].
Точка на диаграмме состояния, соответствующая критическому состоянию называется критической. Критическая точка двухфазного равновесия жидкость — пар является конечной точкой на кривой равновесия и характеризуется критическими значениями температуры Тк, давления Рк и объёма VK. Критическая точка представляет собой частный случай точки фазового перехода и характеризуется потерей термодинамической устойчивости по плотности или составу вещества. По одну сторону от критической точки вещество однородно (обычно при Т Тк), а по другую — расслаивается на фазы. У смесей или растворов следует различать критическую точку равновесия жидкость — пар и критическую точку равновесия фаз различного состава, находящихся в одном агрегатном состоянии (жидкость — жидкость, газ — газ). В связи с этим критическая точка смесей (растворов) дополнительно характеризуется критической концентрацией Хк. Состояние системы, состоящей из смесей характеризуется критической кривой, точки которой различаются значениями Тк, Рк, VK и Хк. В окрестности критической точки наблюдаются критические явления.
Рассмотрим случай вытеснения углеводородной жидкости взаиморастворимым с ней газом, когда в результате последовательного обмена компонентами образуется переходная зона, в которой постепенно меняется свойство флюида от жидкости до газа. Такая зона может образоваться при вытеснении оторочки из сжиженных углеводородных газов сжатым газом, а также при вытеснении нефти сжатым углеводородным газом, обогащенным пропан-бутановой фракцией (рис.3.2). Причем основной вклад в повышение коэффициента извлечения нефти вносит конденсация газа в пленочно-удержанную нефть и последовательное его испарение в газовую фазу.
Для упрощения сложная углеводородная система делится на три компонента: метан (С)), этан, пропан и бутаны (Сг -С4 ) и петан + выше кипящие(С5+). Диаграмма строится для определенных пластовых давлений и температур.
Линия АКБ- фазовая граница, внутри которой смесь существует в двух фазах (газовой и жидкой). Эта 2-х фазная область пересекается линиями коннод, т.е. линиями, связывающими составы газа и жидкости, находящихся в равновесии при данных давлении и температуре. ВК-кривая точек росы, АК кривая точек кипения, К- критический состав при данных давлениях и температуре(критическая область), СЕ- касательная к кривой АКВ в точке К. Если обозначить область BKEG, ограниченную кривой точек росы и касательной КЕ через I, область AKEG, ограниченную кривой точек кипения и касательной КС через II, область ЕКД- через III и область КСД- через IV, то можно рассмотреть оба варианта равновесия системы газ-нефть при фазовых переходах первого рода, которые присутствуют при последующих наших исследованиях неравновесных систем:
1. Жидкость, вытесняемая газом находится либо в области II, либо в области IV, а газ в области I, причем коннода, проходящая через точку Г слева от точки Ж. Такой случай имеет место при вытеснении сухим газом пропан-бутановой оторочки или нефти, богатой пропан-бутановой фракцией.
2. Газ Г, вытесняющий жидкость, находится либо в области I, либо в области III, а вытесненная жидкость Ж в области П,причем коннода, проходящая через точку Ж, располагается, слева от точки Г.Такой случай имеет место при вытеснении нефти газом, обогащенным пропан-бутановой фракцией.
Изучение неравновесных эффектов в различных системах вытесняемого и вытесняющего агентов
Программа имеет полный набор стандартных средств для статистического анализа яркостных профилей выделенных строк изображения. Кроме этого, в программу введены такие функции, как построение трехмерного изображения и раздельный анализ цветовых компонент исходного изображения [137-142].
Несмотря на бурное развитие электронной и зондовой микроскопии [143] оптическая микроскопия (ОМ) продолжает оставаться важным информационным звеном в автоматизированных системах управления качеством (АСУК). Неоспоримые преимущества ОМ заключаются в возможности наблюдения и полноценного количественного анализа в цвете динамики изменения объемной и поверхностной структуры микроскопических объектов в реальном масштабе времени. Эти преимущества, однако, предъявляют ряд известных требований к аппаратным и программным средствам, предназначенным для цифровой обработки оптических изображений [144]. Подавляющее количество известных программ цифровой обработки изображений не в полной мере учитывают ряд проблем оптической микроскопии [144]. В частности, в известных программах не реализована функция раздельного количественного анализа основных цветовых компонент. В данной работе описывается компьютерная программа (в дальнейшем программа), созданная с учетом специфических особенностей статистической обработки оптических изображений [145, 146].
Программа предназначена для цифровой обработки двумерных оптических и электронных изображений, а также для построения на их основе трехмерных изображений. В качестве первичной информации используются двумерные цифровые цветные оптические изображения, а также монохромные двумерные изображения различной природы, представленные в виде 24 85 разрядных файлов точечного формата bmp. Первичная информация может быть получена и введена в компьютер с помощью цифровых фотоаппаратов, видеокамер, сканеров, электронных и сканирующих зондовых микроскопов. Применение данной программы позволяет получить дополнительную количественную информацию, а также существенно улучшить детализацию и структуризацию отдельных фрагментов первичного изображения.
Первичное двумерное изображение трансформируется в трехмерное следующим образом. Численные значения двух координат и количественная информация о яркости цветовых компонент каждого пикселя первичного двумерного изображения определяют значения трех координат соответствующего четырехугольного элемента (полигона) вторичного трехмерного изображения. При кодировании первичной информации о яркости и цвете каждого пикселя используется стандартное разложение на три цветовых компоненты: красную, зеленую и синюю. Для кодирования уровня каждой из трех основных цветовых компонент используется 8-битный двоичный код. Таким образом, для полного кодирования цвета и яркости каждого пикселя первичного изображения используется 24-битный код. Особенностью данной программы является возможность как совместной, так и независимой обработки основных цветовых компонент первичного изображения.
Технические характеристики программы Программа обеспечивает задание и оперативное изменение следующих параметров вторичного трехмерного изображения: 1) Размер изображения. Этот параметр определяет на экране в пикселях линейные размеры четырехугольного полигона трехмерного изображения. Каждый такой полигон соотносится с одним элементом (пикселем) первичного двумерного изображения. 2) Детализацию изображения. Этот параметр задает количество пикселей первичного двумерного изображения на один структурный элемент (четырехугольный полигон) трехмерного изображения. 3) поворот трехмерного изображения вокруг вертикальной оси; 4) поворот трехмерного изображения вокруг горизонтальной оси; 5) смещение трехмерного изображения по оси х; 6) смещение трехмерного изображения по оси у; 7) количество элементов 3d изображения или количество полигонов трехмерного изображения по координатам х, у (количество анализируемых элементов по координатам первичного изображения) 8) выбор номера строки (номеров строк) первичного изображения для проведения детального статистического, корреляционного, фазового и спектрального анализа; 9) смещение двух маркеров вдоль выбранных строк изображения; 10) выбор окраски трехмерного изображения (одноцветная, двухцветная, трехцветная, исходная); 11) выбор одной из трех цветовых компонент или их суммы в первичном изображении для проведения анализа; выбор одной из шести анализируемых функций профиля строк(и).
С помощью программы 3D Image в работе были изучены гомогенные фазы нефти и газа, разделенные мениском, переходная зона смешивающегося вытеснения, которая является протяженной межфазовой зоной с размерами кластеров до 1 мкм и следующие процессы: - диффузия компонентов жидкой фазы нефти в газообразную; - конденсация компонентов газообразной фазы в жидкую; - довытеснение нефти сухим газом за счет испарения нефтяных компонентов в вытесняющий газ при давлении насыщения нефти;
Похожие диссертации на Экспериментальное исследование капиллярных явлений при смешивающемся вытеснении нефти
