Obrazowanie przestrzeni porowej skał o zróżnicowanej litologii metodą tomografii rentgenowskiej

• Autorzy: Drabik Katarzyna , Przelaskowska Anna , Skupio Rafał , Kubik Benedykt

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2022.10.01

Warianty tytułu

EN

Pore space imaging of rocks of various lithology by X-ray tomography

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich latach obserwuje się dynamiczny rozwój laboratoryjnych metod nieniszczących przeznaczonych do badań własności skał. Należy do nich metoda rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT), dająca możliwość wizualizacji wewnętrznej przestrzeni porowej skał bez naruszenia ich struktury. W pracy pokazano zastosowanie metody CT w skałach charakteryzujących się znacznym zróżnicowaniem przestrzeni porowej. Zmienność ta związana jest z występowaniem dużej ilości nieregularnie rozmieszczonych porów i kawern oraz szczelin o różnym stopniu wypełnienia. W ramach pracy wykonano obrazowanie przestrzeni porowej wraz z podziałem na porowatość szczelinową i kawernistą dla wybranych fragmentów rdzeni obejmujących wapienie, anhydryty i zlepieńce. Badania przeprowadzono z rozdzielczością 0,130 mm. Na ich podstawie uzyskano wartości porowatości dla metrowych odcinków rdzeni wiertniczych oraz dla wybranych fragmentów rdzenia. W przypadku anhydrytu podział na porowatość związaną z porami (0,18%) i porowatość kawernistą (0,26%) świadczy o stosunkowo dużej zawartości większych pustek w skale, co prawdopodobnie jest związane z rozpuszczaniem soli. Analiza dwóch fragmentów rdzenia wapienia uwidoczniła dużą zmienność struktury przestrzeni porowej. Na porowatość górnego fragmentu składa się, w największym stopniu, porowatość związana z drobnymi pustkami (1,79%). Porowatość pochodząca od kawern to 1,09%, natomiast porowatość szczelinowa stanowi najmniejszy procent porowatości całkowitej i wynosi 0,41%. Porowatość dolnego fragmentu rdzenia jest znacznie niższa. Składają się na nią głównie pory (0,42%) oraz w mniejszym stopniu kawerny (0,25%), natomiast porowatość szczelinowa stanowi zaledwie 0,05%. Porowatość zlepieńca jest bardzo niska (0,29%) i obejmuje głównie drobne pory i kawerny. Zastosowana metoda rentgenowskiej tomografii komputerowej pozwoliła na rozszerzenie charakterystyki przestrzeni porowej w badanych skałach i otrzymanie pełniejszej informacji na temat rozkładu porów, kawern i szczelin w rdzeniach.

EN

In recent years, a dynamic development of non-destructive laboratory methods used in rock measurements has been observed. One of such methods is X-ray computed tomography. It is a very effective method of examining drill cores, enabling the visualization of the internal pore space of rocks without disturbing their structure. This paper shows the application of X-ray computed tomography in rocks characterized by a significant variability of pore space. This variability is related to the presence of a large number of irregularly distributed pores and caverns as well as fractures filled to a various degree with cement or clastic material. In this study, pore space visualization was performed along with the division into fracture and cavernous porosity for selected core sections of limestones, anhydrites and conglomerates. The tests were carried out with a resolution of 0.130 mm. Averaged porosity values were obtained for one meter long sections of drill cores and for selected parts of the cores. In the case of anhydrite, the division into pore-related porosity (0.18%) and cavernous porosity (0.26%) indicates a relatively high content of larger voids in the rock, which is probably related to salt dissolution. Analysis of two limestone core fragments highlighted a large variation in pore space structure. Porosity of the upper fragment is associated mainly with small voids (1.79%). Porosity derived from caverns is 1.09%, while fracture porosity represents the smallest percentage of total porosity at 0.41%. The total porosity of the lower core section is much smaller, consisting mainly of pores (0.42%), to a lesser extent of caverns (0.25%), and fracture porosity accounts for as little as 0.05%. Porosity of the conglomerate is very low (0.29%), consisting mainly of pore-related and cavernous porosity. The method used allowed us to enhance the pore space characterization in the studied rocks and obtain more complete information on the distribution of pores, caverns and fractures in the cores.

Słowa kluczowe

PL

rentgenowska tomografia komputerowa; wizualizacja; przestrzeń porowa; porowatość; kawerny; szczeliny

EN

X-ray computed tomography; pore space; visualization; porosity; caverns; fractures

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 78, nr 10
• Strony: 713--719
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Drabik Katarzyna

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Przelaskowska Anna

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Skupio Rafał

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Kubik Benedykt

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Archie G.E., 1952. Classification of carbonate reservoir rocks and petrophysical considerations. Bulletin American Association Petroleum Geologists, 36(2): 278–298.
• Christe P., Turberg P., Labiouse V., Meuli R., Parriaux A., 2011. An X-ray computed tomography-based index to characterize the quality of cataclastic carbonate rock samples. Engineering Geology, 117(3–4): 180–188. DOI: 10.1016/j.enggeo.2010.10.016.
• Drabik K., Urbaniec A., Mikołajewski Z., Dohnalik M., 2018. Przykłady zastosowania metody rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT) rdzeni wiertniczych w analizie skał węglanowych. Wiadomości Naftowe i Gazownicze, 5(235): 4–10.
• Fourie S., 1974. The cranial morphology of Thrinaxodon liorhinus Seeley. Annals of the South African Museum, 65: 337–400.
• Hajto M., Przelaskowska A., Machowski G., Drabik K., Ząbek G., 2020. Indirect Methods for Validating Shallow Geothermal Potential Using Advanced Laboratory Measurements from a Regional to Local Scale – A Case Study from Poland. Energies, 13: 5515. DOI: 10.3390/en13205515.
• Johns R.A., Steude J.S., Castanier L.M., Roberts P.V., 1993. Nondestructive measurements of fracture aperture in crystalline rock cores using X ray computed tomography. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 98(B2): 889–1900. DOI: 10.1029/92JB02298.
• Krakowska P., Dohnalik M., Jarzyna J., Wawrzyniak-Guz K., 2016. Computed X-ray microtomography as the useful tool in petrophysics: A case study of tight carbonates Modryn formation from Poland. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 31: 67–75. DOI: 10.1016/j.jngse.2016.03.011.
• Kyle R.J., Ketcham R.A., 2015. Application of high resolution X-ray computed tomography to mineral deposit origin, evaluation, and processing. Ore Geology Reviews, 65(4): 821–839. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2014.09.034.
• Skupio R., Dohnalik M., 2017. Pomiar gamma-gamma oraz komputerowa tomografia rentgenowska na rdzeniach wiertniczych skał osadowych. Nafta-Gaz, 73(8): 571–582. DOI: 10.18668/NG.2017.08.04.
• Skupio R., Kubik B., Drabik K., Przelaskowska A., 2021. Interpretacja litologiczna wyników profilowania rdzeni wiertniczych na tle pomiarów geofizyki otworowej. Praca Statutowa INiG – PIB, nr zlec. 0039/SW/2021, Archiwum Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, Kraków.
• Skupio R., Kubik B., Drabik K., Przelaskowska A., 2022. Kompleksowa interpretacja profilu otworu obejmującego skały anhydrytowe, węglanowe i mułowcowe, wykonana na podstawie badań rdzeni wiertniczych z zastosowaniem metod nieniszczących. Nafta-Gaz, 78(9): 641–653: DOI: 10.18668/NG.2022.09.01.
• Tanaka A., Nakano T., Ikehara K., 2011. X-ray computerized tomography analysis and density estimation using a sediment core from the Challenger Mound area in the Porcupine Seabight, off Western Ireland. Earth Planets and Space, 63: 103–110. DOI: 10.5047/eps.2010.12.006.
• Urbaniec A., Drabik K., Dohnalik M., Zagórska U., Kowalska S., 2019. Możliwości odtworzenia wybranych cech skał węglanowych na podstawie obrazu tomografii komputerowej (CT) oraz skanera mikroopornościowego (XRMI). Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, 225: 1–230. DOI: 10.18668/PN2019.225.
• Wolański K., Zarudzki W., Kiersnowski H., Dohnalik M., Drabik K., 2016. Wykorzystanie tomografii komputerowej w badaniu rdzeni skał. Nafta-Gaz, 72(12): 1035–1042. DOI: 10.18668/NG.2016.12.04.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).