含蜡原油蜡晶形态和结构的定量表征.pdfVIP

2002年 第26卷 石油大学学报(自然科学版) Vo1，26 NO 5 第5期 Journal of the University of Petroleum，China Oct，2002 文章编号：1000—5870(2002)05一OiO0—04 含蜡原油蜡晶形态和结构的定量表征 双 凯 ，梁华庆 ，张劲军2 (1．石油大学机电学院，北京 102249；2．石油大学石油天然气工程学院，北京 102249) 摘要：为了建立含蜡原油流变性的机理模型，必须对蜡晶形态和结构的特征进行量化描述。首先，采用分块二 维熵图像阈值法进行蜡晶图像的自动阈值分割；然后，采用统计学方法分别对蜡晶的粒度、形状和连续相原油的形 态进行特征提取。考虑到蜡晶形状分析中的离散误差，提出采用改进的离散圆度算法进行蜡晶形状统计，采用计算 蜡晶生长区域的数学形态学方法对连续相原油区域进行统计描述，从而实现了对蜡晶形态和结构的定量描述。 关键词：石蜡基原油；蜡晶；数字图像分析；特征提取；数学形态学处理 中图分类号：TP 391．41；TE 622 文献标识码：A 为保证图像分割能有效地将蜡晶分割出来，采 引 言 用分块二维直方图最大熵分割法进行目标分割。 含蜡原油的流变性复杂多变，原因是原油中蜡 晶的形态和结构因剪切和热力条件而异，尤其是添 加降凝剂处理的原油“J。多年来，对含蜡原油流变 性的研究一直采用“唯象”方法，即通过实验来测定 不同条件下原油的流变性，而对蜡晶形态与结构的 分析则停留在对蜡晶显微图像进行定性比较的阶 段卫．3 J，故无法在宏观流变性与蜡晶微观结构间建 立定量关系。笔者采用数学形态学方法，对不同条 件下含蜡原油的蜡晶形态和结构特征进行选择、提 圈1 偏光显微蜡晶图像 取与分类，以实现对蜡晶形态和结构的定量表征，为 一 维最大熵阈值法基于图像的原始直方图，仅 含蜡原油低温流变性研究、含蜡与低温流变性相互 仅利用了点灰度信息而未充分利用图像的空间信 间联系研究提供依据。 息，当信噪比降低时，分割效果并不理想。AbutaIeb 1 含蜡原油蜡晶图像的获取与分割 提出二维最大熵阈值法，即利用图像中各象素的点 灰度及其区域灰度均值生成二维直方图，并以此为 偏光显微法广泛地用于对蜡晶形态和结构的观 依据选取最佳阈值lL4 J。 察。采用 日本 Nikon公司生产的 OPrrIPHOT2一 采用二维最大熵法确定的最佳阈值对图l的蜡 POL透射光偏光显微镜，蜡晶图像通过摄像机记录 晶图像分割，分割后的二值蜡晶图像如图2所示。 到计算机硬盘上。 从偏光显微镜获取到的灰度蜡晶图像首先经二 2 蜡晶图像特征提取方法 值化处理，将蜡晶从背景中分割出来。为减少人为 含蜡原油在改性前蜡晶微小且均匀分布，改性 影响因素，阈值的选取应自动完成。由于高亮度蜡 后蜡晶成团状集群分布。因此，蜡晶的粒度、形状和 晶的散射作用，蜡晶周围的原油亦被散射光照亮，导