Wykorzystanie wysokorozdzielczej mikrotomografii komputerowej oraz analizy ultradźwiękowej w charakterystyce struktury paleozoicznych gazonośnych łupków z basenu bałtyckiego

• Autorzy: Kaczmarek Ł. , Maksimczuk M. , Wejrzanowski T. , Łukasiak D.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG2015.12.10

Warianty tytułu

EN

The use of high-resolution X-ray computed microtomography and ultrasonic analysis for structure characterization of Paleozoic gas-bearing shales of the Baltic Basin

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono metodykę badań próbek z horyzontów perspektywicznych dla eksploatacji łupków gazonośnych z polskiej części basenu bałtyckiego. Do badań wykorzystano wysokorozdzielczą mikrotomografię komputerową (µCT) oraz pomiar czasu przejścia fal ultradźwiękowych przez próbki. Uzyskany rozmiar piksela obrazu µCT dla próbek o większych rozmiarach wynosił 25 µm, natomiast dla niewielkich fragmentów próbek było to 5 µm. W badaniach ultradźwiękowych czynnikiem o dominującym wpływie na uzyskiwane wyniki okazała się szczelinowatość, która oddziaływała tłumiąco na propagację fal. Na podstawie analizy µCT określono procentowy udział szczelin w próbkach (średnia 0,82%) oraz przekroje przedstawiające strukturę wewnętrzną próbek z morfologią szczelin. Na podstawie prędkości propagacji fal ultradźwiękowych przez próbki obliczono dynamiczne parametry modułu Younga (zakres wyników 22÷57 GPa) oraz współczynnika Poissona (0,21÷0,40). Otrzymane wyniki wskazują na wysoką przydatność stosowania analiz ultradźwiękowych oraz wysokorozdzielczej tomografii komputerowej jako badań uzupełniających się.

EN

The article presents the methodology of characterization research of samples from prospective horizons for the exploitation of shale gas from Polish part of the Baltic Basin. High-resolution computed microtomography (μCT) and ultrasonic technique were used for the analysis. The resulting pixel size of μCT image for larger samples were 25 microns, while for small fragments of samples pixel size were 5 microns. In ultrasonic tests, fissures had a dominant impact on acoustic waves propagation. Extensive fissures surface resulted in attenuation of ultrasonic waves. Based on the μCT analysis, percentage content of fissures in the samples (average 0.82%) were determined. Furthermore a cross-section of specimens revealed the internal structure and morphology of fissures. Dynamic parameters of Young’s modulus (range 22÷57 GPa) and Poisson’s ratio (0.21÷0.40) were calculated, by converting the process of propagation velocity of ultrasonic waves through the samples. Results indicate the suitability of the use of ultrasonic analysis and μCT as complementary tests.

Słowa kluczowe

PL

łupki basenu bałtyckiego; sylur; rentgenowska mikrotomografia komputerowa; analizy ultradźwiękowe

EN

Baltic Basin shale; Silurian; computed microtomography; ultrasonic pulse technique

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 71, nr 12
• Strony: 1017--1023
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Kaczmarek Ł.

• Uniwersytet Warszawski, Wydział Geologii, ul. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa
• Wydział Inżynierii Materiałowej Uniwersytet Warszawski, ul. Włoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Maksimczuk M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Uniwersytet Warszawski, ul. Włoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Wejrzanowski T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Uniwersytet Warszawski, ul. Włoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Łukasiak D.

• Uniwersytet Warszawski, Wydział Geologii, ul. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa

Bibliografia

• [1] Appoloni C., Fernandes C., Rodrigues C.: X-ray microtomography study of a sandstone reservoir rock. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 2007, vol. 580, s. 629–632.
• [2] Bielecki J., Jarzyna J., Bozek S., Lekki J., Stachura Z., Kwiatek W.: Computed microtomography and numerical study of porous rock samples. Radiation Physics and Chemistry 2013, vol. 93, s. 59–66.
• [3] Cnudde V., Boone M.: High-resolution X-ray computed tomography in geosciences: A review of the current technology and applications. Earth-Science Reviews 2013, vol. 123, s. 1–17.
• [4] Czupski M., Kasza P., Wilk K.: Plyny do szczelinowania zloz niekonwencjonalnych. Nafta-Gaz 2013, nr 69, s. 42–50.
• [5] Dohnalik M.: Zwiekszenie mozliwosci wyznaczania parametrow zbiornikowych skal z wykorzystaniem rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej. Rozprawa doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 2013, s. 6–26.
• [6] Dziedzic A., Lukaszewski P.: Metodyczne uwarunkowania badan geomechanicznych skal pobranych z duzych glebokosci w trojosiowym stanie naprezenia. Nafta-Gaz 2015, nr 1, s. 3–10.
• [7] Ketcham R., Carlson W.: Acquisition, optimization and interpretation of X-ray computed tomographic imagery: applications to the geosciences. Computers & Geosciences 2001, vol. 27, s. 381–400.
• [8] Lykowska G.: Trojwymiarowa wizualizacja szczelin metoda mikrotomografii rentgenowskiej. Nafta-Gaz 2012, nr 68, s. 959–964.
• [9] Machado A., Lima I., Lopes R.: Effect of 3d computed microtomography resolution on reservoir rocks. Radiation Physics and Chemistry 2014, vol. 95, s. 405–407.
• [10] Pininska J., Attia H.: Use of geomechanical research in the conservation of stone monuments (Maadi Town Temple, Fayoum, Egypt). Geological Quarterly 2003, vol. 47, no. 1, s. 1–12.
• [11] Pininska J., Drescher E.: Laboratoryjne badania akustyczne skał. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geosynoptyka i Geotermia 1976, nr 2, s. 33–38.
• [12] Pininska J., Dziedzic A.: Wlasciwosci wytrzymalosciowe i odksztalceniowe skal. Uniwersytet Warszawski, Wydział Geologii, Warszawa 2006.
• [13] Pininska J., Lukaszewski P.: Rock failure in acoustic emission spectre. Proc. 20th Meeting EWG – AE, Leuven 1992, s. 161–166.
• [14] Podhalanska T.: Graptolity – narzedzie stratygraficzne w rozpoznawaniu stref perspektywicznych dla wystepowania niekonwencjonalnych zloz weglowodorow. Przegląd Geologiczny 2013, vol. 61, nr 8, s. 460–467.
• [15] Poprawa P.: Potencjal wystepowania zloz gazu ziemnego w lupkach dolnego paleozoiku w basenie baltyckim i lubelsko-podlaskim. Przegląd Geologiczny 2010, vol. 58, nr 3, s. 226–249.
• [16] Rickman R., Mullen M., Petre E., Grieser B., Kundert D.: A practical use of shale petrophysics for stimulation design optimization: All shale plays are not clones of the Barnett Shale. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver 2008, Colorado, SPE 115258.
• [17] Twardus E., Nowicka A.: Dokumentacja wynikowa otworu badawczego Opalino. Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo, Piła 2014.
• Akty prawne i normatywne
• [18] Polska Norma PN-66/B-04100. Oznaczenie gęstości pozornej, porowatości i szczelności. PKN, Warszawa.