微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置、系统及方法

摘要

本申请提供一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置、系统及方法，该装置包括：用于防止X射线外泄的罩体、分别设置在罩体内的岩石样本容纳装置、X射线接收板和X射线生成装置，以使X射线生成装置发出的具有散射角的X射线穿过位于岩石样本容纳装置内的目标岩石样本；X射线生成装置、岩石样本容纳装置和X射线接收板沿罩体的长度方向依次设置；X射线接收板用于在岩石样本容纳装置与罩体一侧内壁之间的区域内沿罩体的长度方向和/或宽度方向移动，以对经由X射线穿过的目标岩石样本进行放大成像。能够有效实现针对岩石样本的放大成像，有效提高岩石样本放大成像的清晰度，进而能够提高对岩石孔隙空间的微气泡识别的便捷性、准确性及清晰度。

说明书

技术领域

本申请涉及油田开发技术领域，尤其涉及一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置、系统及方法。

背景技术

注气驱油是目前大幅度提高采收率技术的主要发展方向，随着驱油机理的逐步深入，气体在渗流过程中形态尚无明确认识。涉及气体在油/水流体中以溶解或气泡形式的判断，气泡在孔隙空间内的状态，气泡尺寸及变化等多项内容。

显然可视化检测是最为直接的方法，现有技术通常采用光学可视方法，检测流体在孔隙结构与玻璃夹层内的流动，来近似孔隙内的流动。该方法利用光学显微镜实现放大检测，由于孔隙、孔道尺度通常在0.1μm～1mm主体范围内，兼顾到孔隙和孔道尺寸的差异较大，在选择物镜时，通常有效的物镜检测倍数不高于10倍，使得有效检测孔隙尺度大于10μm。这种方法有一定的效果，可以检测10μm以上微气泡的形态及运动状态。

由于玻璃表面与流体的界面张力严重干扰着流动过程，图1(a)和图1(b)显示出流体、微气泡2a、孔隙空间3a及岩石颗粒4a之间的关系，由图可知，岩石颗粒的孔隙空间内的微气泡2a在流体中稳定通过孔隙空间的状态，流体可以是水1a。图1(c)和图1(d)显示常规方法存在的玻璃表面6a干扰，微气泡2a易被玻璃表面6a吸附而展现出复杂的形态，贴壁气泡5a的泡径相较于孔隙内气泡7a的泡径明显偏大，这与孔隙内部的情况是根本不同的，现有技术还存在明显的缺陷。

随着CT技术的发展及装置的普及，利用CT装置检测岩石孔隙空间内流体状态已逐步开展。现有技术通常采用医用CT扫描岩心，其有效直径达到80cm，优点是可以容纳耐压装置，有效保护岩心。缺点是由于岩心模型尺寸相对较小，CT扫描结果不足以显示孔隙结构特点，气泡/气相通常与油、水相混合在一起，分辨率不足以识别出微气泡主体及边界。目前具有检测孔隙结构的纳米CT技术，其有效分辨率达到了微米尺度，但该技术要求的样品尺寸不足毫米，因而限制性极强，无法在岩心级别的实验中应用。

发明内容

针对现有技术中的问题，本申请提出了一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置、系统及方法，能够有效实现针对岩石样本的放大成像，并能够有效提高岩石样本放大成像的清晰度效果，且放大过程可靠且高效，进而能够提高对岩石孔隙空间内的微气泡识别的便捷性、准确性及清晰度。

为了解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置，包括：

用于防止X射线外泄的罩体、分别设置在该罩体内的岩石样本容纳装置、X射线接收板和X射线生成装置，以使该X射线生成装置发出的具有散射角的X射线穿过位于该岩石样本容纳装置内的目标岩石样本；

所述X射线生成装置、岩石样本容纳装置和X射线接收板沿所述罩体的长度方向依次设置；

所述X射线接收板用于在所述岩石样本容纳装置与所述罩体一侧内壁之间的区域内沿所述罩体的长度方向和/或宽度方向移动，以对经由所述X射线穿过的目标岩石样本进行放大成像。

第二方面，本申请提供一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统，包括：

驱油装置、图像采集装置、X射线控制装置和所述的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置；

所述X射线控制装置与所述X射线生成装置连接；

所述图像采集装置与所述X射线接收板连接；

所述驱油装置与所述岩石样本容纳装置连接。

第三方面，本申请提供一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像方法，应用所述的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统实现，该方法包括：

接收所述X射线接收板采集的所述目标岩石样本的目标区域的初始状态图像信息；

分别控制所述驱油装置的微量泵向所述目标岩石样本中注入油液和含有微气泡的水，同时控制所述目标岩石样本按照预设的旋转速度绕所述罩体内的可旋转载物台的中心轴旋转，以分别得到驱油图像信息和所述目标岩石样本的多个预设区域的饱和油图像信息和驱油图像信息；

根据所述初始状态图像信息、饱和油图像信息和驱油图像信息调整所述X射线接收板与目标岩石样本之间的位置，以实现对所述目标岩石样本的放大成像倍数的调整。

由上述技术方案可知，本申请实施例提供一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置、系统及方法，其中，该微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置包括：用于防止X射线外泄的罩体、分别设置在该罩体内的岩石样本容纳装置、X射线接收板和X射线生成装置，以使该X射线生成装置发出的具有散射角的X射线穿过位于该岩石样本容纳装置内的目标岩石样本；所述X射线生成装置、岩石样本容纳装置和X射线接收板沿所述罩体的长度方向依次设置；所述X射线接收板用于在所述岩石样本容纳装置与所述罩体一侧内壁之间的区域内沿所述罩体的长度方向和/或宽度方向移动，以对经由所述X射线穿过的目标岩石样本进行放大成像。本申请能够有效实现针对岩石样本的放大成像，并能够有效提高岩石样本放大成像的清晰度效果，且放大过程可靠且高效，进而能够提高对岩石孔隙空间内的微气泡识别的便捷性、准确性及清晰度。具体地，通过微气泡在孔隙空间内的X射线几何放大成像，分析微气泡在完全的孔隙空间内的微气泡形态和运移状态等；能够实现泡径大于10μm微气泡的形态观察、分析及识别，应用成像叠加的方法识别微气泡；本申请提供的微气泡的X射线放大成像实验流程，具备成本低、使用安全性强和便捷程度高等优势；与大型CT机对比，应用本申请提供的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置、系统及方法获得的放大的图像能够清晰识别岩石孔隙结构、微气泡、水和油相细节，可以判断出气体边界，能够分析10μm以上泡径的气泡形态、气体与油相界面等。另外，还能够提高微气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统的灵活性和可操作性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1(a)为微气泡在流体中稳定通过空隙空间的状态和本申请实施例中微气泡在岩石孔隙空间的放大成像效果的侧视图；

图1(b)为微气泡在流体中稳定通过空隙空间的状态的主视图；

图1(c)为微气泡在流体中被玻璃表面吸附的形态的侧视图；

图1(d)为微气泡在流体中被玻璃表面吸附的形态的主视图；

图2为医用CT机X射线扫描岩心的扫描方式示意图；

图3为本申请实施例中微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置的结构示意图；

图4为X射线几何放大原理示意图；

图5为本申请实施例中微气泡在岩石孔隙空间的放大成像效果主视图；

图6为本申请实施例中X射线生成装置的结构示意图；

图7为本申请实施例中载物台的结构示意图；

图8为本申请实施例中微气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统的结构示意图；

图9为本申请实施例中微气泡在岩石孔隙空间的放大成像方法的流程示意图；

图10为本申请实施例中微气泡在岩石孔隙空间的放大成像方法中步骤101和步骤102的流程示意图；

图11(a)为本申请实施例中X射线扫描扇形区及放大成像俯视图；

图11(b)为本申请实施例中X射线扫描扇形区及放大成像主视图；

图12(a)为对应图11(a)和图11(b)的X射线扫描的条状岩心区域示意图；

图12(b)为对应图12(a)的网格示意图；

图12(c)为本申请实施例中X射线扫描扇形区的网格示意图。

符号说明

1a、水；

2a、微气泡；

3a、孔隙空间；

4a、岩石颗粒；

5a、贴壁气泡；

6a、玻璃表面；

7a、孔隙内气泡；

1、X射线源；

2、岩心样品；

3、成像；

4、X射线接收板；

5、CT机内框内的载物台；

6、CT机内框；

7、X射线生成装置；

8、第一可调支架；

9、第二可调支架；

10、可旋转载物台；

11、岩石样本容纳装置；

12、密封底；

13、水平滑轨；

14、罩体；

15、透射区域；

16、目标岩石样本；

17、壳体；

18、X射线球管；

19、屏幕控制模块；

20、X射线出口面；

21、导向筒；

22、电路控制模块；

23、耐压树脂层；

24、出口管线；

25、收集杯；

26、样品固定台；

27、旋转控制台；

28、伸缩架；

29、载物台水平滑轨；

30、图像采集装置；

31、X射线控制装置；

32、同轴密封接箍；

33、入口管线；

34、中间容器；

35、微量泵；

36、扫描扇区；

37、水平方向条状岩心区域；

38、垂直方向条状岩心区域。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

发明人发现现有技术的发展情况和研究如下：

利用X射线穿透能力的特点，岩石结构扫描的方式的常规方法为应用医用类大型CT机的岩石结构扫描的方式，参见图2，医用类大型CT机结构包含有：X射线源1、CT机内框6、X射线接收板4、设置在CT机内框内的载物台5和岩心样品2；CT机内框6直径较大，扫描岩心样品2尺寸相对较小，且居于CT机内框6的中心；X射线源1发射的X射线经由岩心样品2在X射线接收板4上成像3；设X射线源1的有效长度为Ss，样品截面宽度为Wob，成像长度为Lima，则成像放大倍数为Lima/Wob。由几何关系可知，成像放大倍数等于2-Ss/Wob。当样品截面

因此，为了有效实现针对岩石样本的放大成像，并能够有效提高岩石样本放大成像的清晰度效果，且放大过程可靠且高效，进而能够提高对岩石孔隙空间内的微气泡识别的便捷性、准确性及清晰度，本申请从考虑改变现有的X射线源和X射线接收板的设置方式出发，依据X射线放大原理，通过提高X射线源的X射线发散角度及物像距离，提高岩心孔隙微气泡的放大成像效果。

基于此，为了有效实现针对岩石样本的放大成像，并能够有效提高岩石样本放大成像的清晰度效果，且放大过程可靠且高效，进而能够提高对岩石孔隙空间内的微气泡识别的便捷性、准确性及清晰度，本申请提供一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置的实施例，参见图3，所述微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置具体包含有如下内容：

用于防止X射线外泄的罩体14、分别设置在该罩体14内的岩石样本容纳装置11、X射线接收板4和X射线生成装置7，以使该X射线生成装置7发出的具有散射角的X射线穿过位于该岩石样本容纳装置11内的目标岩石样本16；所述X射线生成装置7、岩石样本容纳装置11和X射线接收板4沿所述罩体14的长度方向依次设置；所述X射线接收板4用于在所述岩石样本容纳装置11与所述罩体14一侧内壁之间的区域内沿所述罩体14的长度方向和/或宽度方向移动，以对经由所述X射线穿过的目标岩石样本16进行放大成像。

作为优选，所述罩体14可以是铅制保护罩；由于圆柱型岩心样本的轴对称性，各向的X射线噪音基本一致，便于统一去除，有利于图层分析及对象识别，所述目标岩石样本16可以是圆柱型岩心样本。

具体地，为了防止X射线外泄，所述罩体14的底部应为一密封底12，可以为地面或固定台，所述罩体14内的X射线生成装置7、岩石样本容纳装置11和X射线接收板4均设置在地面或固定台上。在本申请一个举例中，所述密封底12可以是水平稳定实验台，该水平稳定实验台可以是一光学实验台，能够保证微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置放置的水平程度和稳定性。为了在防止X射线外泄基础上，提高应用微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置的便捷性，水平稳定实验台底部可以设有移动装置，例如：滑轮。

可以理解的是，所述X射线接收板4与岩石样本容纳装置11之间的距离可以调节；并且所述X射线生成装置7与岩石样本容纳装置11之间的距离可以调节，尤其，可以减小X射线生成装置7与岩石样本容纳装置11之间的距离；所述X射线生成装置7可以生成具有散射角的X射线，所述X射线散射角的数值范围可根据实际情况进行设置，本申请对此不作限制。在减小X射线生成装置7与岩石样本容纳装置11之间的距离的基础上，结合X射线几何放大原理，调整所述X射线接收板4与岩石样本容纳装置11之间的位置，能够提高岩石样本放大成像的效果，进而提高对岩石孔隙空间内的微气泡识别的便捷性、准确性及清晰度。

由上述可知，通过将X射线生成装置7和X射线接收板4设置在所述罩体14内，调整X射线生成装置7与岩石样本容纳装置11之间的距离，能够提高岩石样本放大成像的效果，防止外界环境对生成X射线和接收X射线产生干扰，并防止X射线外泄对人体和环境造成的危害。

具体地，可以应用以下公式来获取目标岩石样本16的放大倍数，参见图4，S为X射线生成装置7与目标岩石样本16之间的距离；L为目标岩石样本16与X射线接收板4之间的距离；h为目标岩石样本16的透射区域15的高度，其与距离S和X射线的散射角a有关；Hima为X射线接收板4上的成像高度；作为优选，L的取值范围为1～150cm，a的取值范围为±12°，h的取值范围与距离S和X射线的散射角a有关。由目标岩石样本16、X射线接收板4和X射线生成装置7的几何关系可知，放大倍数K：

由于h和a为定值，放大倍数K与距离L线性相关。理论上，单纯增加距离L，可得到无限放大像。但是受射线强度、射线持续时间、样品材质和样品厚度等影响，存在最优的距离L值，兼顾放大倍数和成像质量。

参见图1(a)和图5，在本申请实施例中，利用X射线的穿透性和几何放大原理，对岩石孔隙空间内的微气泡进行放大成像，既能够避免玻璃表面干扰，解决观察岩石内部孔隙的问题，也可以观察到微米级气泡的状态，气泡因密度低在X射线成像中呈深色。

为了在保证X射线生成装置生成的X射线具有倾斜角范围的基础上，提高发出的X射线的可靠性，参见图6，在本申请一个实施例中，所述X射线生成装置7包含有：

壳体17，该壳体17的一端设有通孔；X射线球管18，该X射线球管18设置在所述壳体17内；导向筒21，该导向筒21与所述壳体17的一端卡接以完全遮挡所述通孔，所述X射线球管18的X射线出口面20与该导向筒21相对设置以使所述X射线球管18发出的具有散射角α的X射线仅从该导向筒21射出。

具体地，所述X射线球管18可以固定设置在所述壳体17内，所述X射线生成装置7还包含有电路控制模块22和屏幕控制模块19；电路控制模块22控制X射线球管18发射时长，该电路控制模块22是一硬件结构，如电路控制器，该电路控制器与所述X射线球管18通信连接，该屏幕控制模块19可以是一物理遥控按键，用于实现定时拍摄等拍摄时间设置等；由于X射线球管18的阳极激发区域的X射线具有倾斜角度，X射线的方向不能全部集中在中心方向，存在散射角a。利用该散射特点，能够实现X射线的几何放大。

所述X射线接收板4的成像尺寸HW(高度和宽度)和像距L之间为线性关系，可由下式表示，式中C和R均为与X射线生成装置7相关的常数：

HW＝C×L+R

由于X射线衰减具有指数特征，见下式：

I(x)＝I

式中：I(x)表示与X射线生成装置距离为x处的X射线强度；I

作为优选，成像尺寸与像距关系式为：HW＝0.2328L+2.9006，且像距与建议的射线持续时间关系参照表1。当距离为150cm时，图像尺寸放大倍数12.6，可观察10μm以上的孔隙结构，能够实现微米级孔隙结构的观察能力。

表1

在本申请一个具体应用实例中，所述X射线生成装置7可以是一种微型X射线生成装置，X-12Q型高频X射线机，具有体积小，运用灵活方便的优点，主要参数如下：

管电压：60KV；管电流：1mA；X射线管焦点尺寸：0.7×0.7mm；冷却方式：油冷；靶面角：12°；阳极材料：钨；曝光时间：0.1s至2s；X射线照射面积：50mm；机身尺寸：180×70×130mm。

参见图7，为了能够实现对岩石各个区域的孔隙空间的微气泡放大成像，提高检测的效率，在本申请一个实施例中，所述微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置还包含有：

可旋转载物台10，所述岩石样本容纳装置11固定设置在该可旋转载物台10上。

具体地，所述岩石样本容纳装置11可以利用耐压树脂层23封装所述目标岩石样本16。

为了进一步提高可旋转载物台的灵活可调性，进而能够提高对岩石孔隙空间内的微气泡识别的便捷性、准确性及清晰度，在本申请一个实施例中，所述可旋转载物台10包含有：沿所述罩体14的高度方向依次连接的样品固定台26、旋转控制台27、伸缩架28和载物台水平滑轨29；所述岩石样本容纳装置11的一端固定设置在所述样品固定台26上；所述载物台水平滑轨29设置在所述罩体14的底端。

具体地，所述旋转控制台27用于控制所述样品固定台26绕所述可旋转载物台10长度方向的中心轴旋转；所述伸缩架28用于控制所述可旋转载物台10沿罩体14高度方向上下可微调；所述载物台水平滑轨29用于控制所述样品固定台26、旋转控制台27和伸缩架28整体沿罩体14长度方向和/或宽度方向移动。所述旋转控制台27、伸缩架28和载物台水平滑轨29可以与一控制器连接，用于提高所述微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置的自动化程度。所述载物台水平滑轨29可以设置在密封底12上。

为了提高X射线生成装置和X射线接收板位置的灵活可调性，进而提高岩石样本放大成像的效果，参见图3，在本申请一个实施例中，所述的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置还包含有：设置在所述罩体14内的第一可调支架8、第二可调支架9和水平滑轨13，其中，该水平滑轨13设置在至少两个该第二可调支架9上；所述X射线生成装置7设置在所述第一可调支架8上；所述X射线接收板4设置在所述水平滑轨13上，用于沿所述罩体14的长度方向、宽度方向和高度方向中的至少一个方向移动。

具体地，所述第一可调支架8设置在所述岩石样本容纳装置11与所述罩体14一侧内壁之间的区域内；所述第二可调支架9设置在所述岩石样本容纳装置11与所述罩体14另一侧内壁之间的区域内，所述微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置包含有至少两个所述第二可调支架9，用于支撑所述水平轨道和调节水平轨道的高度；通过调整第一可调支架8和所述第二可调支架9之间的相对位置，可以获得最佳的岩石样本放大成像效果；另外，通过调整所述第一可调支架8和第二可调支架9可以保证X射线生成装置7的导向筒21和X射线接收板4同轴设置，提高X射线接收板4采集图像的效果。

基于上述微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置，为了有效实现针对岩石样本的放大成像，并能够有效提高岩石样本放大成像的清晰度效果，且放大过程可靠且高效，进而能够提高对岩石孔隙空间内的微气泡识别的便捷性、准确性及清晰度，本申请提供一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统的实施例，参见图8，所述微气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统具体包含有如下内容：

驱油装置、图像采集装置30、X射线控制装置31和所述的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置；所述X射线控制装置31与所述X射线生成装置7连接；所述图像采集装置30与所述X射线接收板4连接；所述驱油装置与所述岩石样本容纳装置11连接。

具体地，所述X射线控制装置31和图像采集装置30设置在所述微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置的外部。所述图像采集装置30与所述X射线控制装置31可以集成为一服务器，该服务器既能够获取X射线接收板4采集的图像信息并对图像信息进行分析又能够控制所述X射线生成装置7；所述图像采集装置30还可以是单独的服务器，能够与所述X射线控制装置31连接以控制X射线生成装置7，与所述可旋转载物台10、第一可调支架8和第二可调支架9连接以控制X射线接收板4和X射线生成装置7的位置；所述X射线控制装置31可以是单独的控制器。

作为优选，所述X射线接收板4采用小型数字X射线CCD成像，例如RSV5型接收板，X射线接收板4与计算机USB连接，有图像接收、成像和简单处理分析等功能。RSV5型接收板的有效面积为22.5mm×30mm，适用于岩石分析。

参见图7和图8，为了提高对岩石孔隙结构及内部流体识别的清晰度，在本申请一个实施例中，所述驱油装置包含有：微量泵35、中间容器34和收集杯25；所述中间容器34分别与所述微量泵35和目标岩石样本的一端连接；所述收集杯25与所述目标岩石样本的另一端连接；连接方式均为管线连接，各所述管线设有阀门。

为了提高微气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统的可靠性，在本申请一个实施例中，所述驱油装置与所述目标岩石样本的一端通过入口管线33连接；所述入口管线33设有同轴密封接箍32。

可以理解的是，通过设置所述密封接箍能够保证在所述岩石样本容纳装置11旋转时，所述驱油装置保持静止。

在本申请一个实施例中，所述收集杯25设置在所述罩体14内的可旋转载物台10上；所述收集杯25与所述目标岩石样本的另一端通过出口管线24连接；所述出口管线24设有同轴密封接箍32。能够实现所述入口管线33和出口管线24的相对位置保持不变。

基于上述微气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统的实施例，参见图9，本申请还提供一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像方法的实施例，该微气泡在岩石孔隙空间的放大成像方法具体包含有如下内容：

步骤100：接收所述X射线接收板采集的所述目标岩石样本的目标区域的初始状态图像信息。

具体地，X射线接收板紧贴内置有目标岩石样本的岩石薄片样本容纳装置，X射线控制装置控制X射线生成装置发射X射线的时长，并且图像采集装置获取X射线接收板采集的目标区域的图像信息，该图像信息即为初始状态图像信息，所述目标岩石样本的目标区域的大小可以为X射线接收板与X射线生成装置同轴设置时，X射线接收板接收到的图像对应的目标岩石薄片样本中的区域大小；可根据实际需要确定所述目标岩石样本的目标区域的位置。

步骤200：分别控制所述驱油装置的微量泵向所述目标岩石样本中注入油液和含有微气泡的水，同时控制所述目标岩石样本按照预设的旋转速度绕所述罩体内的可旋转载物台的中心轴旋转，以分别得到驱油图像信息和所述目标岩石样本的多个预设区域的饱和油图像信息。

具体地，所述预设的旋转速度可根据实际情况进行设置，本申请对此不作限制。所述含有微气泡的水可以是含有微气泡的均匀水向。各个所述预设区域的目标岩石样本构成完整的目标岩石样本。

图11(a)和图11(b)分别是扫描区域在射线接收板水平和垂直方向投影的示意图。图12(a)可以对应为图11(a)所扫描的水平方向条状岩心区域37，图12(a)还可以对应为图11(b)所扫描的垂直方向条状岩心区域38，对应地在图像行r和列L上成像，形成图12(b)，在图12(b)中，r0L0、rnL0、riLj和rnLn均表示网格，r和ri均表示行，L和Lj均表示列。由于目标岩石样本的微量缓慢旋转，交叠的条状扫描区域与图像网格数值(CT值)，可由大型矩阵表示。数值求解后，可求得图12(c)所对应的目标岩石样本划分后的网格数值，riLjhk表示第i行第j列且高为k的网格。利用各网格CT数值可转化成岩石任意切面的图像。可以理解的是，任一网格对应在目标岩石样本的区域可以为所述预设区域，通过调整所述X射线生成装置、X射线接收板和岩石薄片样本容纳装置中至少一个的位置，能够实现对各个网格对应在目标岩石样本中的区域的放大成像。

步骤300：根据所述初始状态图像信息、饱和油图像信息和驱油图像信息调整所述X射线接收板与目标岩石样本之间的位置，以实现对所述目标岩石样本的放大成像倍数的调整。

参见图10，为了进一步提高岩石样本的放大成像结果的准确性，在本申请一个实施例中，步骤100包含有：

步骤101：将所述X射线生成装置与X射线接收板同轴设置并将该X射线接收板与所述岩石样本容纳装置贴合设置。

步骤102：控制所述X射线生成装置发送预设时长的X射线，并应用所述X射线接收板采集所述目标岩石样本的目标区域的初始状态图像信息。

为了进一步说明本方案，在本申请一个实施例中，步骤200包含有：

步骤201：控制所述微量泵将一中间容器中的油液注入所述目标岩石样本内，同时应用所述X射线接收板按照预设的时间间隔采集所述目标区域的饱和油图像信息。

步骤202：当收集杯收集油液的速度与油液注入的速度相同时，控制微量泵将另一中间容器中含有微气泡的水注入所述目标岩石样本内，直至所述收集杯内收集的流体仅为含有微气泡的水，同时控制所述目标岩石样本按照预设的旋转速度绕所述罩体内的可旋转载物台的中心轴旋转，并应用所述X射线接收板按照预设的时间间隔采集所述目标岩石样本的多个所述预设区域的驱油图像信息；其中，所述驱油装置包括：所述中间容器和收集杯。

为了进一步说明本案，本申请提供一种微气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统的具体应用实例，具体包含有如下内容：

(1)仪器结构

仪器由微型X射线生成装置、物理模型、实验台架、图像采集系统和驱油模块组成。

①微型X射线生成装置

微型X射线生成装置包含有：屏幕控制模块、X射线球管、X射线出口面、导向筒、电路控制模块和外壳。电路控制模块控制X射线球管发射时长，因X射线球管阳极激发面积有倾斜角度，X射线的方向不能全部集中在中心方向，存在散射角a。利用该散射特点，能够实现X射线的几何放大。

②实验台架

实验台架包含有：载物台、稳定实验台、可调支架以及铅制保护罩。

载物台是岩石圆柱模型的安置平台，岩石圆柱模型为内置有所述目标岩石样本的岩石样本容纳装置。岩石圆柱模型固定在样品固定台上，样品固定台面积较大，可放置收集产出流体的计量器具等。下面是微量旋转控制台，其中心与岩心轴心重合，保证微量转动时岩心外表面始终处于稳定状态。采用变速齿轮，并由步进电机控制，最小精度可达±1’/步。电控伸缩架连接并支撑旋转控制台，伸缩架在纵向上满足岩心长度的升降，并有精度±1μm的微调能力。最底部为水平滑轨，可使上方的功能组合台架整体水平、横向移动。旋转、横向和纵向移动均由程序控制完成，保证X射线接收板采集的图像能连续拼接。

稳定实验台为普通光学实验台，能够保证气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置水平放置，并提高岩石孔隙空间的放大成像装置的稳定性。

可调支架用来调整对应仪器的纵向位置及水平位置。

铅制保护罩能够降低X射线散失射线对环境的污染以及保护人员安全。

③岩心圆柱模型

岩心圆柱模型，即岩石圆柱模型，是利用环氧树脂将岩心柱封装的，在两侧布设入口管线和出口管线，模型制备后整体固定在样品固定台上，且保证岩心圆心与固定台旋转中心在同一轴线上。入口管线和出口管线均连接同轴密封接箍，使岩心旋转过程中，管线保持相对静止，即管线连接流程不受拉力，具体地，岩心旋转时，上下管线会扭转，拉动整个连接的流程；连接同轴密封接箍后，岩心旋转仅相对于接箍转动，不对流程造成扭动。

模型的耐压程度与环氧树脂层厚度、岩石圆柱直径有关；通常情况下，岩石圆柱直径为25mm，环氧树脂层厚度不大于30mm，耐压不高于5MPa。

通常入口和出口管线为耐压钢制管线，其安装深度以不进入扫描区域为限。

④图像采集系统

图像采集系统包含有：X射线接收板和控制计算机。

X射线接收板采用小型数字X射线CCD成像，适用于岩石圆柱分析；控制计算机具有采集图像、分析图像以及控制X射线装置的功能。

⑤驱油模块

驱油模块由微量泵、中间容器、收集杯以及管阀件组成，用于驱油实验过程。其功能是将油、气、水等流体注入岩石圆柱，并控制产出。

为了进一步说明本方案，应用上述具体应用实例中的气泡在岩石孔隙空间的放大成像系统，本申请提供一种气泡在岩石孔隙空间的放大成像方法的具体应用实例，在本具体应用实例中，注入压力为1MPa，岩石渗透率为200mD，圆柱尺寸为25mm×60mm，环氧树脂封装厚度为20mm，以微气泡分散在水中形成水气分散体系，通过驱油过程检测驱替过程中岩石成像，能够识别孔隙内的微气泡，及其渗流情况，具体描述如下：

①流程准备及样品安装

安装设计要求，准备好岩石圆柱，用环氧树脂封装好后。将样品固定在载物台上。

调整实验装置，使微型X射线装置和X射线接收板对齐，且均与实验台垂直。

通过控制计算机调整岩石圆柱模型位置并定位，使模型在旋转和垂直方向运动后形成的图像能有序处理。

安装后将铅制保护罩放置到位，注意不要碰到内部装置。

②X射线发射及成像调整

将X射线接收板紧贴样品，计算机控制X射线发射时长，记录初始图像。

③驱油实验

a.饱和油过程：微量泵以0.1ml/min的速度驱替，油相逐步进入岩石孔隙内，间隔5min拍照成像。当收集杯内产出的流量与注入速度相同时，认为岩石孔隙内已全部饱和油。

b.水气分散体系驱油过程：微量泵以0.05ml/min的速度驱替，含有微气泡的均匀水相逐步进入岩石孔隙内驱替内部油相，旋转台以5°/s的速度旋转，连续拍照成像。当收集杯内产出的流体不再含油时，驱替过程结束。

饱和油过程以及水气分散体系驱油过程，需要根据驱替过程中的成像分析结果进行放大倍数的调整，即调整接收板位置即可。

④实验结束

实验结束后，查看X射线装置剩余电量，及时充电。整理实验流程。

⑤图像数据处理

由图像像素点的CT值分析，可识别岩石颗粒、水和微气泡，对应接收的CT值逐渐增加。因而微气泡在水相中分布状态，以及在岩石孔隙中的位置都可由截面图像清晰展现。

由上述描述可知，本申请提供的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置、系统及方法，能够有效实现针对岩石样本的放大成像，并能够有效提高岩石样本放大成像的清晰度效果，且放大过程可靠且高效，进而能够提高对岩石孔隙空间内的微气泡识别的便捷性、准确性及清晰度；具体地，通过微气泡在孔隙空间内的X射线几何放大成像，分析微气泡在完全的孔隙空间内的微气泡形态和运移状态等；能够实现泡径大于10μm微气泡的形态观察、分析及识别，应用成像叠加的方法识别微气泡；本申请提供的微气泡的X射线放大成像实验流程，具备成本低、使用安全性强和便捷程度高等优势；大型CT机观察的图像通常是200μm以上的平均效果，不足以显示微气泡状态等细节，应用本申请提供的微气泡在岩石孔隙空间的放大成像装置、系统及方法获得的放大的图像能够清晰识别岩石孔隙结构、微气泡、水和油相细节，可以判断出气体边界，能够分析10μm以上泡径的气泡形态、气体与油相界面等。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本申请中应用了具体实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。