一種利用ct掃描分辨水合物與水兩相的方法
【專利摘要】一種利用CT技術(shù)實(shí)現(xiàn)水合物與水兩相分辨的方法，屬于化學(xué)工程和石油工程技術(shù)領(lǐng)域。這種CT技術(shù)實(shí)現(xiàn)水合物與水兩相分辨的方法，首先利用成像技術(shù)獲得容器中水合物生成前的灰度分布，然后獲得容器中水合物生成后的灰度分布，再次獲得水合物生成后所在區(qū)域從而實(shí)現(xiàn)水合物與水的兩相分辨，最后利用公式定量獲得水合物的分解過程。該方法可以較準(zhǔn)確的確定水合物生成后所在區(qū)域，從而直觀判斷出水合物相與水相各自位置，因此分辨效果非常好，且計(jì)算出水合物分解過程中的飽和度變化，從而實(shí)現(xiàn)定量分析水合物的分解過程。
【專利說明】
一種利用CT掃描分辨水合物與水兩相的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)工程和石油工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用CT技術(shù)實(shí)現(xiàn)水合物與水 兩相分辨的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水合物作為一種具有商業(yè)開發(fā)前景的新型能源，實(shí)現(xiàn)水合物的有效開采是一個(gè)重 要的研究課題。然而由于水合物與水的密度非常接近，在利用CT掃描的可視化技術(shù)獲取水 合物的生成過程時(shí)，水合物與水兩相邊界模糊，在灰度圖像中無法將兩項(xiàng)準(zhǔn)確區(qū)分開。造影 劑的出現(xiàn)可以改變各相的成像效果，但是不同種類造影劑的最佳分辨濃度有很大爭(zhēng)議。因 此利用可視化技術(shù)CT掃描水合物的過程中，仍舊無法將水合物與水兩相分辨開。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供了一種利用CT技術(shù)實(shí)現(xiàn)水合物 與水兩相分辨的方法。該方法利用CT技術(shù)對(duì)水合物相與水相在加入碘化鉀的容器中的存在 位置進(jìn)行準(zhǔn)確的把握，通過CT掃描成像獲取水合物生成前后各相物質(zhì)的灰度分布情況判斷 出水合物所在區(qū)域，從而將水合物與水兩相分辨開。通過成像技術(shù)對(duì)水合物相的飽和度進(jìn) 行計(jì)算，可以定量分析得出水合物的分解過程。
[0004] 本發(fā)明提供了一種利用CT技術(shù)實(shí)現(xiàn)水合物與水兩相分辨的方法，該方法可以較準(zhǔn) 確的確定水合物生成后所在區(qū)域，從而直觀判斷出水合物相與水相各自位置，分辨效果好， 而且計(jì)算出水合物分解過程中的飽和度變化，從而實(shí)現(xiàn)定量分析水合物的分解過程。
[0005] 本發(fā)明的一種利用CT掃描分辨水合物與水兩相的方法，采用CT技術(shù)實(shí)現(xiàn)水合物與 水兩相分辨，方法首先利用成像技術(shù)獲得容器中水合物生成前的灰度分布，然后獲得容器 中水合物生成后的灰度分布，再次獲得水合物生成后所在區(qū)域從而實(shí)現(xiàn)水合物與水的兩相 分辨，最后利用公式定量獲得水合物的分解過程。
[0006] 具體步驟如下：
[0007] 步驟一:獲得生成前狀態(tài)的水合物灰度分布
[0008] 將玻璃砂作為多孔介質(zhì)填入容器中，配制碘化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.5-6.5 %的水合 物溶液，將該水溶液置于容器中得到水合物生成前的狀態(tài);通過CT掃描獲取水合物生成前 的灰度分布。
[0009] 步驟二:獲得生成后狀態(tài)的水合物灰度分布
[0010] 將有水溶液的容器置于合適的工況下，使得溫度、壓力滿足水合物的生成條件，進(jìn) 行水合物的生成過程。當(dāng)水合物生成結(jié)束時(shí)，通過CT掃描獲取水合物生成后的灰度分布。
[0011] 步驟三:獲得水合物生成后所在區(qū)域
[0012] 對(duì)比步驟一和步驟二的水合物生成前后的灰度分布情況，根據(jù)CT掃描成像結(jié)果， 判斷水合物生成后所在區(qū)域;水合物相密度越小灰度值越小，從而將容器中水合物和水兩 相分辨開。
[0013]將容器置于合適工況下進(jìn)行水合物的分解過程，通過CT掃描獲取不同分解時(shí)刻下 容器的灰度分布，用公式(1)至(3)計(jì)算相應(yīng)時(shí)刻下水合物的飽和度：
[0017]其中，Vh為灰度分布中水合物相的像素個(gè)數(shù)，Vsllce為所有相物質(zhì)的像素個(gè)數(shù)，V P〇re 為孔隙部分的像素個(gè)數(shù)。通過計(jì)算各個(gè)時(shí)刻水合物相的飽和度，可以定量獲得水合物的分 解過程。
[0018] 本發(fā)明的利用CT掃描分辨水合物與水兩相的方法，首先利用成像技術(shù)獲得容器中 水合物生成前的灰度分布，然后獲得容器中水合物生成后的灰度分布，再次獲得水合物生 成后所在區(qū)域從而實(shí)現(xiàn)水合物與水的兩相分辨，最后利用公式定量獲得水合物的分解過 程。該方法可以較準(zhǔn)確的確定水合物生成后所在區(qū)域，從而直觀判斷出水合物相與水相各 自位置，因此分辨效果非常好，且計(jì)算出水合物分解過程中的飽和度變化，從而實(shí)現(xiàn)定量分 析水合物的分解過程。
【附圖說明】
[0019] 圖1(a)是容器中水合物生成前的灰度分布圖。
[0020] 圖1(b)是容器中水合物生成后的灰度分布圖。
[0021 ]圖2(a)是分解時(shí)刻為0分鐘時(shí)水合物的灰度分布圖。
[0022] 圖2(b)是分解時(shí)刻為22分鐘時(shí)水合物的灰度分布圖。
[0023] 圖2(c)是分解時(shí)刻為57分鐘時(shí)水合物的灰度分布圖。
[0024] 圖2(d)是分解時(shí)刻為100分鐘時(shí)水合物的灰度分布圖。
[0025] 圖2 (e)是分解時(shí)刻為139分鐘時(shí)水合物的灰度分布圖。
[0026] 圖2(f)是分解時(shí)刻為199分鐘時(shí)水合物的灰度分布圖。
[0027] 圖3是水合物飽和度隨分解時(shí)間的變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] (1)獲得容器中水合物生成前的灰度分布
[0031] 以四氫呋喃水合物與水溶液的兩相分辨為例，首先將玻璃砂作為多孔介質(zhì)填入試 管中，然后按照四氫呋喃和去離子水的質(zhì)量比為3:2配制四氫呋喃水溶液，加入碘化鉀的質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為6%，再次將四氫呋喃水溶液倒入試管中，得到四氫呋喃水合物生成前的狀態(tài)。通 過CT掃描獲取四氫咲喃水合物生成前的灰度分布，如圖1(a)所不；
[0032] (2)獲得容器中水合物生成后的灰度分布
[0033]將盛裝有四氫呋喃水溶液的試管置于水浴中，設(shè)置溫度為-6°C，壓力為常壓，進(jìn)行 四氫呋喃水合物的生成過程。靜置24小時(shí)，保證四氫呋喃水合物生成后，通過CT掃描技術(shù)獲 取水合物生成后的灰度分布，如圖1 (b)所示；
[0034] (3)獲得水合物生成后所在區(qū)域
[0035]對(duì)比圖1(a)和(b)所示的四氫呋喃水合物生成前后的灰度分布情況，根據(jù)CT技術(shù) 成像原理，相密度越小灰度值越小，判斷出灰度值最小的黑色區(qū)域即為四氫呋喃水合物生 成后所在區(qū)域，而灰度值居中的灰色區(qū)域即為四氫呋喃水溶液所在區(qū)域，灰度值最大的白 色區(qū)域即為玻璃砂，從而將試管中四氫呋喃水合物和水溶液兩相分辨開；
[0036] (4)獲得水合物的分解過程
[0037]將試管置于10°C、常壓下進(jìn)行四氫呋喃水合物的分解過程，通過CT掃描獲取不同 分解時(shí)刻下試管內(nèi)的灰度分布，圖2(a)為分解0分鐘，圖2(b)為分解22分鐘，圖2(c)為分解 57分鐘，圖2(d)為分解100分鐘，圖2(e)為分解139分鐘，圖2(f)為分解199分鐘，使用公式 (1)至(3)計(jì)算相應(yīng)時(shí)刻下四氫呋喃水合物的飽和度：
[0041]其中，Vh為灰度分布中水合物相的像素個(gè)數(shù)，Vsllce3為所有相物質(zhì)的像素個(gè)數(shù)，V P_ 為孔隙部分的像素個(gè)數(shù)。通過計(jì)算各個(gè)分解時(shí)刻四氫呋喃水合物的飽和度，如圖3所示，可 以定量獲得水合物的分解過程。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用CT掃描分辨水合物與水兩相的方法，其特征在于以下步驟： 步驟一:獲得生成前狀態(tài)的水合物灰度分布 將玻璃砂作為多孔介質(zhì)填入容器中，配制碘化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.5-6.5%的水合物溶 液，將該水溶液置于容器中得到水合物生成前的狀態(tài)，通過CT掃描獲取水合物生成前的灰 度分布； 步驟二:獲得生成后狀態(tài)的水合物灰度分布 將有水溶液的容器置于合適的工況下，使得溫度、壓力滿足水合物的生成條件，進(jìn)行水 合物的生成過程;當(dāng)水合物生成結(jié)束時(shí)，通過CT掃描獲取水合物生成后的灰度分布； 步驟三:獲得水合物生成后所在區(qū)域 對(duì)比步驟一和步驟二的水合物生成前后的灰度分布情況，根據(jù)CT掃描成像結(jié)果，判斷 水合物生成后所在區(qū)域;水合物相密度越小灰度值越小，從而將容器中水合物和水兩相分 辨開。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用CT技術(shù)實(shí)現(xiàn)水合物與水兩相分辨的方法，其特征還 在于:配制碘化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的水合物溶液。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用CT技術(shù)實(shí)現(xiàn)水合物與水兩相分辨的方法，其特征 還在于:所述的水合物為四氫呋喃水合物。
【文檔編號(hào)】G01N23/04GK105866144SQ201610362372
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】趙越超, 宋永臣, 吳迪, 楊明軍, 蔣蘭蘭, 陳俊霖
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)