摄像法识别油水界位方法研究及应用.pdf

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1、石油仪器PETRoLEUMINSTRUMENTS2014年12月·方法研究·摄像法识别油水界位方法研究及应用孟虎邵东亮郭瑾郑明军(1．中国石油大学(华东)石油仪器仪表研究所山东东营)(2．中国石油大学(华东)胜利学院山东东营)摘要：文章介绍了一种通过摄像头高速拍摄玻璃管中油水油气界面的图像，然后引入边缘识别的方法，分析前后不同时刻的图像，进而识别出油气和油水界面的移动距离，可实现油气水的自动计量，可以有效地减少人为误差，提高效率。关键词：边缘检测；油水界面；自动计量中图法分类号：TB938．1文献标识码：B文章编号：1

2、004—9134(2014)06—0060—030引言2图像方法检测油水油气界面目前实验室内石油相关仪器向着精确化、自动化边缘是图像局部灰度变化不连续部分，是图像中方向发展。而在油水两相、气液两相以及油气水三相灰度的急剧变化，主要存在于目标与目标、目标与背渗流试验中，对于油水以及油气界面的计量目前仍然景、区域与区域(包括不同色彩)之间。通常把边缘划是通过实验人员直接读取的方式获得，这样往往会产分为阶跃边缘和线状边缘两种类型：阶跃边缘和线状生较大的误差，而且也无法实现自动计量。因此，有必边缘。要研究一种方法，可以自动快速

3、准确地计量油水界面以及油气界面。通过摄像记录油水、油气界面，然后通过边缘检测识别不同时刻油水油气界面的偏移量，就可以实现三相自动计量。1油水、油气界面定位计算产量法众所周知，水的比重比油的大，油水同时进入玻璃管中，水会下沉，油则浮于水的上部，这样在玻璃管中将形成油水和油气两个界面。假设玻璃管横截面积为(a)理想的阶跃边缘(J1)理想的线状边缘A，T。时刻，油水界面位于h。，油气界面位于h，T时图2边缘线种类示意图刻，油水界面位于h。’，油气界面位于h’。则可计算在我们的实验中，玻璃管中的油水油气界面就属出T一T时刻内，

4、产水量为Q：A×(h’一h)，产油于阶跃边缘。界面两侧图像的灰度值有明显的不同。量Q=A×[h’一h：一(h’一h)]。通常情况下，玻璃管中的油水油气界面不会是水平的一条细线，而是上下有波动的一段带状区域。通过图像仔细观察，对于油气界面，带状区域上边缘线和气体基础，下边缘线和油相接触；同样，对于油水界面，带状区域上边缘线和油相接触，下边缘线和水相接触。为了准确获得各个分界面的位置，对于每一条带状区域，我们都分别定位上下两条边缘线，然后取其平均得到油水油气界面的准确位置。图1油气计量玻璃管示意图界面的准确定位采用如下的方

5、法：第一作者简介：盂虎，男，1986年生，2011年毕业于中国石油大学(北京)油气田开发工程，获硕士学位。现在中国石油大学(华东)石油仪器仪表研究所从事石油仪器仪表研制工作。邮编：25706120l4年第28卷第6期孟虎等：摄像法识别油水界位方法研究及应用(1)对摄像头采集到的图像进行滤波处理，消除合玻璃管横截面积，可以求出产液量的变化量。噪声；3实验应用及验证(2)采用合适的边缘提取方法，提取油水油气分界面；由本研究所设计的自动相渗测量仪在中原油田得(3)采用合适的方法，记录每个分界面的上下两条到应用，其对于岩心下游

6、产水量，产油量的记录就采用边缘线，然后求平均得到分界面的位置；本文的方法，取得了很好的效果，具体实验过程如下。(4)将图像中的位置与现实中玻璃管中的位置对3．1实验整体流程图应起来。如图4所示，岩心上游连接驱替泵，下游连接油水2．1边缘检测油气分离管，从岩心中驱替出来的油将留存于玻璃管如前所述，玻璃管中油水油气界面都属于阶跃边中，计算机连接摄像机，将实时图像输入至计算机进行缘。微分算子是最原始、最基本的边缘检测算法，主要识别。是根据灰度边缘处的一阶导数有极值，二阶导数过零点的原理来检测边缘。在求边缘的导数时，需要对每个

7、像素位置计算，在实际中常用模板卷积来近似计算。4经典的微分算子有：Roberts算子，Sobel算子，Prewitt算子以及LaPlacian算子等。边缘检测算子主要作用在于提取反映灰度变化的边缘点，而腐蚀和膨胀作用在于提取某些边界点或补图4实验流程简易图(模拟水驱油的过程)充边界断点，形成一个完整的过渡区域。因此，界面区3．2实验准备的边缘检测以及腐蚀和腐蚀膨胀操作对于获得连续、清晰的气液界面最为重要j。1)在计量玻璃管中注入一定量的水和油，人为造成清晰的油水和油气界面。注意不要产生油滴挂壁2．2边缘记录的方法现象；

8、通常情况，经过处理后的界面为一个条带状，上下2)测量岩心干重，将岩心饱和水后，进行油驱水建各有一条边界线(见图3)，为了更为准确地记录界面立束缚水饱和度，同时记录饱和进人岩心的油；的位置，可以选用单独记录上边界的每一个点和下边3)调整摄像头位置，使摄像头中部对准油水、油气界的每一个点，然后再求平均的方法。具体记录边界界面，保持水平