一種新型巖心三維ct成像裝置及用途
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種用于巖心檢測(cè)的三維CT成像裝置，包括固定支架、圓形滑環(huán)系統(tǒng)、射線源系統(tǒng)、探測(cè)器系統(tǒng)、XYZ三方向載物臺(tái)以及控制和信息處理系統(tǒng)，所述固定支架內(nèi)設(shè)置圓形滑環(huán)系統(tǒng)，所述圓形滑環(huán)系統(tǒng)上固裝射線源系統(tǒng)和探測(cè)器系統(tǒng)，所述XYZ三方向載物臺(tái)設(shè)置于射線源系統(tǒng)和探測(cè)器系統(tǒng)之間的非射線源系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)中心處，所述控制和信息處理系統(tǒng)均與射線源系統(tǒng)、探測(cè)器系統(tǒng)、圓形滑環(huán)系統(tǒng)和XYZ三方向載物臺(tái)相連接。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，方便車(chē)載和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，降低了CT成像裝置的空間成本，提高了CT圖像的空間分辨率，有效避免了由巖心形變或其中的油水流動(dòng)造成的圖像模糊現(xiàn)象的發(fā)生。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種新型巖心三維0了成像裝置及用途

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于檢測(cè)儀器設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種成像裝置，尤其是一種新型巖心三維成像裝置及用途。

【背景技術(shù)】
[0002]巖心是油氣田勘探開(kāi)采中最重要的基礎(chǔ)地質(zhì)資料之一。在油氣田勘探開(kāi)采的研宄領(lǐng)域中，利用成像技術(shù)，獲取高空間分辨率的全巖心三維宏觀結(jié)構(gòu)圖像和巖心局部的顯微成像，并結(jié)合鉆井、測(cè)井、地質(zhì)分析化驗(yàn)等多方面地質(zhì)資料，綜合進(jìn)行數(shù)字巖心建模，對(duì)油氣田勘探開(kāi)發(fā)工作的開(kāi)展具有重要意義。
[0003]現(xiàn)有的全巖心成像裝置，根據(jù)巖心的放置方式分為立式和臥式兩類(lèi)。立式裝置掃描過(guò)程中，會(huì)引起巖心形變或其中的油水流動(dòng)，而改變被測(cè)巖心的原始狀態(tài)；而且立式裝置的體積相對(duì)較大，不利于車(chē)載和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。臥式的全巖心成像裝置，又可分為被測(cè)巖心靜止和被測(cè)巖心旋轉(zhuǎn)兩類(lèi)，其中被測(cè)巖心靜止的全巖心成像裝置，采用類(lèi)似于醫(yī)學(xué)0丁的掃描方式，射線源系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)半徑大，使得裝置體積相對(duì)較大、旋轉(zhuǎn)精度較低，不利于車(chē)載和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)；而被測(cè)巖心旋轉(zhuǎn)的全巖心成像裝置，因在掃描過(guò)程中的巖心旋轉(zhuǎn)，可引起巖心形變或其中的油水流動(dòng)，造成重建的巖心圖像模糊，影響數(shù)據(jù)的分析。
[0004]另外，現(xiàn)有的全巖心類(lèi)醫(yī)學(xué)多層螺旋'成像裝置中，多層探測(cè)器陣列是垂直于巖心軸向排列的，導(dǎo)致圖像沿巖心軸向的空間分辨率較低。
[0005]通過(guò)檢索，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)相關(guān)的專(zhuān)利公開(kāi)文獻(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，針對(duì)現(xiàn)有巖心成像裝置中所存在的問(wèn)題，提供一種用于巖心檢測(cè)的三維成像裝置，該裝置通過(guò)改進(jìn)掃描模式及信息處理方式，縮小了成像裝置的體積，提高了圖像的空間分辨率，適合于車(chē)載和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，并且有效避免了由巖心形變或油水流動(dòng)造成的圖像模糊；該用于巖心檢測(cè)的三維'成像裝置可以應(yīng)用于全巖心三維成像，亦可以用于柱狀物體三維成像。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種用于巖心檢測(cè)的三維成像裝置，所述裝置包括固定支架、圓形滑環(huán)系統(tǒng)、射線源系統(tǒng)、探測(cè)器系統(tǒng)、X。三方向載物臺(tái)以及控制和信息處理系統(tǒng)，所述固定支架內(nèi)設(shè)置圓形滑環(huán)系統(tǒng)，該圓形滑環(huán)系統(tǒng)能夠繞垂直于該圓形滑環(huán)系統(tǒng)的圓心處的水平旋轉(zhuǎn)軸并在固定支架內(nèi)旋轉(zhuǎn)，所述射線源系統(tǒng)和探測(cè)器系統(tǒng)固裝在圓形滑環(huán)系統(tǒng)上，所述見(jiàn)三方向載物臺(tái)設(shè)置于射線源系統(tǒng)和探測(cè)器系統(tǒng)之間的非射線源系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)中心處，該見(jiàn)三方向載物臺(tái)平行于水平旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置，該02三方向載物臺(tái)能夠沿X、V、2三個(gè)方向平移，被測(cè)巖心沿其軸向平行于水平旋轉(zhuǎn)軸放置在見(jiàn)三方向載物臺(tái)上；所述控制和信息處理系統(tǒng)均與射線源系統(tǒng)、探測(cè)器系統(tǒng)、圓形滑環(huán)系統(tǒng)和見(jiàn)三方向載物臺(tái)相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)射線源系統(tǒng)、探測(cè)器系統(tǒng)、圓形滑環(huán)系統(tǒng)和見(jiàn)三方向載物臺(tái)的控制以及相關(guān)信息的處理。
[0009]而且，所述成像裝置還包括一衰減器，該衰減器設(shè)置于射線源系統(tǒng)與VII三方向載物臺(tái)之間的近射線源端。
[0010]而且，所述成像裝置還包括一衰減器，該衰減器設(shè)置于02三方向載物臺(tái)與探測(cè)器系統(tǒng)之間的近探測(cè)器端。
[0011]而且，所述衰減器的厚度隨巖心厚度減少而增加。
[0012]而且，所述圓形滑環(huán)系統(tǒng)與三方向載物臺(tái)能夠沿水平旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)移動(dòng)。
[0013]而且，所述圓形滑環(huán)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)角度在正負(fù)100度范圍內(nèi)。
[0014]而且，所述02三方向載物臺(tái)設(shè)于探測(cè)器系統(tǒng)的近端。
[0015]而且，所述探測(cè)器系統(tǒng)為多層線陣列探測(cè)器，該多層線陣列探測(cè)器平行于被測(cè)巖心的軸向放置，多層線陣列探測(cè)器能夠沿其排列方向平移；或者，所述探測(cè)器系統(tǒng)為面探測(cè)器，該面探測(cè)器能夠沿被測(cè)巖心的水平旋轉(zhuǎn)軸平移。
[0016]而且，所述VII三方向載物臺(tái)為橋式X”三方向載物臺(tái)。
[0017]如上所述的用于巖心檢測(cè)的三維成像裝置在全巖心三維成像、柱狀物體三維成像方面中的應(yīng)用。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0019]1、本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，方便車(chē)載和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，降低了成像裝置的空間成本，提高了圖像的空間分辨率；本裝置中被測(cè)巖心只平移，不旋轉(zhuǎn)，有效地避免了由巖心形變或油水流動(dòng)造成的圖像模糊現(xiàn)象的發(fā)生。
[0020]2、本發(fā)明裝置采用被掃描物體位于非射線源旋轉(zhuǎn)中心的掃描方式，該掃描方式的01成像的空間分辨率高于將被掃描物體置于射線源旋轉(zhuǎn)中心的掃描方式的空間分辨率；同時(shí)，可以有效減少滑環(huán)半徑，進(jìn)而縮小裝置體積，適合于車(chē)載和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。
[0021]3、本發(fā)明裝置在射線源系統(tǒng)端或探測(cè)器系統(tǒng)端設(shè)置衰減器，以防止被掃描物體在邊界附近在探測(cè)器上相應(yīng)的數(shù)據(jù)過(guò)載，提高了探測(cè)數(shù)據(jù)的完整性。
[0022]4、本發(fā)明裝置可以采用面板探測(cè)器、線陣列探測(cè)器或多層線陣列探測(cè)器，使用范圍較為廣泛。特別采用多層線陣列探測(cè)器時(shí)，該多層線陣列探測(cè)器平行于被測(cè)巖心的軸向放置，多層線陣列探測(cè)器能夠沿其排列方向平移，進(jìn)而獲取給定角度的二維投影數(shù)據(jù)，可以提高巖心等柱狀物三維成像的軸向分辨率；同時(shí)，可以解決目前面板探測(cè)器尺寸較小，以及探測(cè)X射線時(shí)轉(zhuǎn)換效率較低的問(wèn)題，適合于直徑在100-200臟、長(zhǎng)度在400-1000臟的柱狀物成像，在數(shù)據(jù)采集效率、成像質(zhì)量、器件價(jià)格上達(dá)到優(yōu)化。
[0023]5、本發(fā)明裝置的多層線陣列探測(cè)器沿其排列方向平移時(shí)，所獲取的相應(yīng)角度的二維投影數(shù)據(jù)具有'匕卯6(1”特性，通過(guò)控制和信息處理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)解調(diào)方法和迭代算法，可以從“0^61'匕卯6(1”的投影數(shù)據(jù)中，恢復(fù)重建所需的投影數(shù)據(jù)，進(jìn)而提高巖心垂直于軸向的斷層圖像的分辨率。
[0024]6、本發(fā)明裝置02三方向載物臺(tái)設(shè)于探測(cè)器系統(tǒng)的近端，探測(cè)器系統(tǒng)中心到射線源系統(tǒng)中心的距離與XIX三方向載物臺(tái)中心到射線源系統(tǒng)中心的距離比值為最佳放大比，得到的圖像的空間分辨率高于將被檢測(cè)樣品置于射線源旋轉(zhuǎn)中心的掃描方式的空間分辨率。
[0025]7、本發(fā)明裝置的圓形滑環(huán)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)角度在正負(fù)100度范圍內(nèi)，該種設(shè)置可以降低載物臺(tái)在2方向的行程，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明裝置的正面結(jié)構(gòu)連接及掃描軌跡示意圖；
[0027]圖2為圖1的主視圖；
[0028]圖3為圖1的后面結(jié)構(gòu)連接及掃描軌跡示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明裝置的簡(jiǎn)化軸測(cè)圖；
[0030]圖5為本發(fā)明裝置的不同旋轉(zhuǎn)角度下的簡(jiǎn)化示意圖；
[0031]圖6為本發(fā)明裝置的單一旋轉(zhuǎn)角度的簡(jiǎn)化主視圖；
[0032]圖7為圖6的左視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明；下述實(shí)施例是說(shuō)明性的，不是限定性的，不能以下述實(shí)施例來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0034]本發(fā)明中所使用的設(shè)備，如無(wú)特殊規(guī)定，均為本領(lǐng)域內(nèi)常用的設(shè)備；本發(fā)明中所使用的方法，如無(wú)特殊規(guī)定，均為本領(lǐng)域內(nèi)常用的方法。
[0035]—種用于巖心檢測(cè)的三維成像裝置，如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7所示，包括固定支架1、圓形滑環(huán)系統(tǒng)2、射線源系統(tǒng)3、探測(cè)器系統(tǒng)8412三方向載物臺(tái)7以及控制和信息處理系統(tǒng)(圖中未示出)，所述固定支架內(nèi)設(shè)置圓形滑環(huán)系統(tǒng)，該圓形滑環(huán)系統(tǒng)能夠繞垂直于該圓形滑環(huán)系統(tǒng)的圓心處的水平旋轉(zhuǎn)軸并在固定支架上旋轉(zhuǎn)，所述射線源系統(tǒng)和探測(cè)器系統(tǒng)固裝在圓形滑環(huán)系統(tǒng)上，所述VII三方向載物臺(tái)設(shè)置于射線源系統(tǒng)和探測(cè)器系統(tǒng)之間的非射線源系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)中心處，該VII三方向載物臺(tái)平行于水平旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置，該02三方向載物臺(tái)能夠向X、12三個(gè)方向平移，但不旋轉(zhuǎn)，具體地，X1、2三方向?yàn)榈芽栍沂肿鴺?biāo)系的坐標(biāo)軸方向，被測(cè)巖心6沿其軸向平行于水平旋轉(zhuǎn)軸放置在三方向載物臺(tái)上；所述控制和信息處理系統(tǒng)均與射線源系統(tǒng)、探測(cè)器系統(tǒng)、圓形滑環(huán)系統(tǒng)和見(jiàn)三方向載物臺(tái)相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)射線源系統(tǒng)、探測(cè)器系統(tǒng)、圓形滑環(huán)系統(tǒng)和見(jiàn)三方向載物臺(tái)的控制以及相關(guān)信息的處理。
[0036]在本實(shí)施例中，所述VII三方向載物臺(tái)為橋式VII三方向載物臺(tái)。
[0037]在本實(shí)施例中，所述用于巖心檢測(cè)的三維口成像裝置，其圓形滑環(huán)系統(tǒng)與見(jiàn)三方向載物臺(tái)可沿水平旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)移動(dòng)，進(jìn)而完全獲取被測(cè)巖心軸向的投影數(shù)據(jù)。
[0038]在本發(fā)明的三維成像裝置中，所述射線源系統(tǒng)和探測(cè)器系統(tǒng)繞水平旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，相對(duì)位置保持不變；被測(cè)柱形巖心沿其軸向平行于旋轉(zhuǎn)軸放置，在掃描過(guò)程中，隨著圓形滑環(huán)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)，所述02三方向載物臺(tái)沿水平方向〈X、1)和垂直方向(2)平移，使得被測(cè)巖心保持在射線源與探測(cè)器構(gòu)成的掃描域內(nèi)；所述圓形滑環(huán)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)角度在正負(fù)100度范圍內(nèi)，使得02三方向載物臺(tái)在垂直方向(2)的平移行程遠(yuǎn)小于沿水平方向的平移行程，所述載物臺(tái)沿水平方向和垂直方向平移，使得被測(cè)巖心保持在射線源與探測(cè)器構(gòu)成的掃描域內(nèi)。
[0039]在本實(shí)施例中，所述02三方向載物臺(tái)設(shè)于探測(cè)器系統(tǒng)的近端，此時(shí)探測(cè)器系統(tǒng)中心到射線源系統(tǒng)中心的距離與02三方向載物臺(tái)中心到射線源系統(tǒng)中心的距離比值為最佳放大比，得到的圖像的空間分辨率高于將被檢測(cè)樣品置于射線源旋轉(zhuǎn)中心的掃描方式的空間分辨率。
[0040]在本實(shí)施例中，所述探測(cè)器系統(tǒng)包括多層線陣列探測(cè)器，該多層線陣列探測(cè)器平行于巖心的軸向放置，多層線陣列探測(cè)器沿其排列方向平移，進(jìn)而獲取給定角度的二維投影數(shù)據(jù)，相比多層線陣列探測(cè)器垂直于巖心軸向放置的裝置，可以提高三維巖心圖像的軸向分辨率，同時(shí)，可以解決目前面板探測(cè)器尺寸較小，以及探測(cè)X射線時(shí)轉(zhuǎn)換效率較低的問(wèn)題，適合于直徑在100-200臟、長(zhǎng)度在400-1000臟的柱狀物成像，在數(shù)據(jù)采集效率、成像質(zhì)量、器件價(jià)格上達(dá)到優(yōu)化。
[0041]在掃描過(guò)程中，當(dāng)所述滑環(huán)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)一角度時(shí)，所述多層線陣列探測(cè)器沿線陣列探測(cè)器排列方向平移，進(jìn)而獲取所述角度下的二維投影數(shù)據(jù)，所述投影數(shù)據(jù)具有
'匕卯6(1”特性；由所述控制和信息處理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)解調(diào)方法和迭代算法，可以從'匕卯6(1”的投影數(shù)據(jù)中，恢復(fù)重建所需的投影數(shù)據(jù)，進(jìn)而提高巖心垂直于軸向的斷層圖像的分辨率。
[0042]在本實(shí)施例中，所述成像裝置還包括一衰減器，該衰減器設(shè)置于射線源系統(tǒng)與VII三方向載物臺(tái)之間的近射線源端，例如，所述射線源系統(tǒng)包括射線源5和衰減器4，該衰減器設(shè)置于射線源與見(jiàn)三方向載物臺(tái)之間的近射線源端；或者，該成像裝置可以將衰減器設(shè)置于02三方向載物臺(tái)與探測(cè)器系統(tǒng)之間的近探測(cè)器系統(tǒng)側(cè)(圖中未示出該衰減器針對(duì)被測(cè)巖心設(shè)置，使射線源的射線穿過(guò)檢測(cè)樣品和衰減器后，探測(cè)器計(jì)數(shù)基本一致，使得掃描時(shí)防止被掃描物體在邊界附近時(shí)探測(cè)器系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)發(fā)生過(guò)載，提高了探測(cè)數(shù)據(jù)的完整性。另外，可以設(shè)計(jì)使所述衰減器的厚度隨巖心厚度減少而增加。
[0043]本發(fā)明用于巖心檢測(cè)的三維成像裝置可以應(yīng)用于全巖心三維成像、柱狀物體三維成像方面中。
[0044]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施案例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于巖心檢測(cè)的三維CT成像裝置，其特征在于:所述裝置包括固定支架、圓形滑環(huán)系統(tǒng)、射線源系統(tǒng)、探測(cè)器系統(tǒng)、XYZ三方向載物臺(tái)以及控制和信息處理系統(tǒng)，所述固定支架內(nèi)設(shè)置圓形滑環(huán)系統(tǒng)，該圓形滑環(huán)系統(tǒng)能夠繞垂直于該圓形滑環(huán)系統(tǒng)的圓心處的水平旋轉(zhuǎn)軸并在固定支架內(nèi)旋轉(zhuǎn)，所述射線源系統(tǒng)和探測(cè)器系統(tǒng)固裝在圓形滑環(huán)系統(tǒng)上，所述XYZ三方向載物臺(tái)設(shè)置于射線源系統(tǒng)和探測(cè)器系統(tǒng)之間的非射線源系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)中心處，該XYZ三方向載物臺(tái)平行于水平旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置，該XYZ三方向載物臺(tái)能夠沿X、Y、Z三個(gè)方向平移，被測(cè)巖心沿其軸向平行于水平旋轉(zhuǎn)軸放置在XYZ三方向載物臺(tái)上；所述控制和信息處理系統(tǒng)均與射線源系統(tǒng)、探測(cè)器系統(tǒng)、圓形滑環(huán)系統(tǒng)和XYZ三方向載物臺(tái)相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)射線源系統(tǒng)、探測(cè)器系統(tǒng)、圓形滑環(huán)系統(tǒng)和XYZ三方向載物臺(tái)的控制以及相關(guān)信息的處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于巖心檢測(cè)的三維CT成像裝置，其特征在于:所述成像裝置還包括一衰減器，該衰減器設(shè)置于射線源系統(tǒng)與XYZ三方向載物臺(tái)之間的近射線源端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于巖心檢測(cè)的三維CT成像裝置，其特征在于:所述成像裝置還包括一衰減器，該衰減器設(shè)置于XYZ三方向載物臺(tái)與探測(cè)器系統(tǒng)之間的近探測(cè)器端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于巖心檢測(cè)的三維CT成像裝置，其特征在于:所述衰減器的厚度隨巖心厚度減少而增加。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的用于巖心檢測(cè)的三維CT成像裝置，其特征在于:所述圓形滑環(huán)系統(tǒng)與XYZ三方向載物臺(tái)能夠沿水平旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的用于巖心檢測(cè)的三維CT成像裝置，其特征在于:所述圓形滑環(huán)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)角度在正負(fù)100度范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的用于巖心檢測(cè)的三維CT成像裝置，其特征在于:所述XYZ三方向載物臺(tái)設(shè)于探測(cè)器系統(tǒng)的近端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的用于巖心檢測(cè)的三維CT成像裝置，其特征在于:所述探測(cè)器系統(tǒng)為多層線陣列探測(cè)器，該多層線陣列探測(cè)器平行于被測(cè)巖心的軸向放置，多層線陣列探測(cè)器能夠沿其排列方向平移；或者，所述探測(cè)器系統(tǒng)為面探測(cè)器，該面探測(cè)器能夠沿水平旋轉(zhuǎn)軸平移。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的用于巖心檢測(cè)的三維CT成像裝置，其特征在于:所述XYZ三方向載物臺(tái)為橋式XYZ三方向載物臺(tái)。
10.如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的用于巖心檢測(cè)的三維CT成像裝置在全巖心三維CT成像、柱狀物體三維CT成像方面中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】G01N23/04GK104502382SQ201510010211
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2015年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月9日
【發(fā)明者】張朋 申請(qǐng)人:天津三英精密儀器有限公司