【摘 要】
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本课题选取在石油行业应用广泛的凝胶型堵水剂为研究对象,针对凝胶物理特性(主要包括粘度、剪切速率、启动压强梯度、抗压强度等)检测过程中出现的检测精度低以及仪器设备容易破坏凝胶结构特性等问题,提出一种非接触式的利用图像识别技术测量凝胶物理学特性的分析方法和仪器设计原理。整个系统分为硬件设计和软件设计两部分。硬件子系统设计结合凝胶型堵水剂在油层孔隙堵水中的具体实际情况和泊肃叶定理的应用条件,依次对硬件系
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本课题选取在石油行业应用广泛的凝胶型堵水剂为研究对象，针对凝胶物理特性（主要包括粘度、剪切速率、启动压强梯度、抗压强度等）检测过程中出现的检测精度低以及仪器设备容易破坏凝胶结构特性等问题，提出一种非接触式的利用图像识别技术测量凝胶物理学特性的分析方法和仪器设计原理。
整个系统分为硬件设计和软件设计两部分。硬件子系统设计结合凝胶型堵水剂在油层孔隙堵水中的具体实际情况和泊肃叶定理的应用条件，依次对硬件系统的主要模块如：压力驱替模块、机器视觉模块以及他辅助模块给出设计方案和选型标准；软件子系统设计采用C++为图像处理的核心算法语言和C#为图形界面搭建语言的模块化混合开发设计理念，通过利用动态链接库方法，实现凝胶图像采集及处理、数据存储和分析等功能。凝胶的物理特性分析是系统的核心内容，该方法根据凝胶在毛细管中移动的基本特征，首先对凝胶图像进行针对性预处理，然后采用一种广度搜索的自适应阈值分割方法，得到精准的凝胶凹液面，结合视觉位移法和泊肃叶定理，进而对凝胶的动态力学性质进行计算与分析。在进行广度搜索过程中，系统会根据分割结果自动检索毛细管边界内的所有曲线，寻找得出凝胶的凹液面，避免凝胶图像出现分割得到的内环边缘现象对凝胶物理特性分析的影响。系统会将采集和计算得到的凝胶物理特性的相关数据存储在数据库中，并具有可查询、可导出以及可汇总的优点。在完成系统联调后，本文利用中国石油某公司提供的凝胶溶液对本系统进行了实验测量，将实验结果并与自适应阈值分割计算得到的凝胶粘度值以及中国某公司的旋转粘度计的测量结果进行对比，实验表明，运用该方法分析凝胶的物理特性，平均误差率低于3%，具有较好的准确性和鲁棒性。
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