Interpretacja jakościowa i ilościowa przestrzeni porowej piaskowca karbońskiego na podstawie wyników rentgenowskiej tomografii komputerowej

• Autorzy: Gołda P. , Krakowska P.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2018.07.01

Warianty tytułu

EN

Qualitative and quantitative interpretation of Carboniferous sandstone pore space on the basis of X-ray computed tomography results

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono analizę przestrzeni porowej dwóch próbek karbońskich piaskowców kwarcowych z wykorzystaniem rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT). Pierwszy etap prac stanowiło przetwarzanie obrazów CT. Przetwarzanie miało na celu poprawę stosunku sygnału do szumu oraz podniesienie rozpiętości tonalnej obrazów. Kolejnym etapem było stworzenie obrazu zbinaryzowanego. Następnie na podstawie przekrojów 2D i obrazu 3D dokonano interpretacji jakościowej i ilościowej przestrzeni porowej. Interpretacja jakościowa polegała na porównaniu uzyskanych podgrup sieci porowej między sobą, jak też między próbkami. Wyliczono porowatość całkowitą oraz zmiany porowatości w kolejnych przekrojach CT. Dane posłużyły również do analizy pola powierzchni porów oraz do policzenia charakterystyki Eulera. Obiekt charakteryzujący się największą objętością został użyty do obliczenia porowatości efektywnej, długości sieci porowej, liczby gałęzi i skrzyżowań, krętości kanału porowego. Uzyskana porowatość całkowita była zbliżona do obliczonej z wykorzystaniem innych metod laboratoryjnych. Policzono też liczbę porów przypadającą na każdy przekrój oraz średni rozmiar porów na przekrój CT. Dokonano podziału przestrzeni porowej próbek na klasy powierzchni, obliczono liczbę porów przyporządkowanych do danej klasy oraz ich procentowy udział w budowaniu całej przestrzeni porowej. Dla sieci porów odizolowanych dokonano podziału na klasy objętości, następnie stwierdzono liczbę elementów w danej klasie oraz jej procentowy udział. Próbka nr 1 wykazała heterogeniczność w wykształceniu przestrzeni porowej, cechowała się większą liczbą porów, lepszą jakością połączeń struktury porowej oraz miała więcej porów o mniejszych objętościach. Średni rozmiar porów próbki nr 2 był większy. Przestrzeń porową próbki nr 2 tworzyły pory o większej powierzchni. Obliczona krętość kanału porowego wynosiła 2,17. Micro-CT okazało się dobrym narzędziem do szczegółowej analizy budowy przestrzeni porowej skał.

EN

The paper presents an analysis of the pore space of two Carboniferous quartz sandstone samples using X-ray computed tomography (CT). The first stage of the work was the processing of CT images. The processing was aimed at improving the signal-to-noise ratio and increasing the tonal range of images. The next stage was to create a binary image. Next, a qualitative and quantitative interpretation of the pore space was made on the basis of 2D sections and 3D images. The qualitative interpretation consisted in comparing the obtained pore network subgroups with each other and between samples. The total porosity and changes in porosity in subsequent CT cross-sections were calculated. The data also served to analyze the pore surface area and to calculate the Euler’s characteristics. The object with the largest volume was used to calculate the effective porosity, the length of the pore network, the number of branches and intersections, and the tortuosity of the pore channel. The obtained total porosity was similar to that calculated using other laboratory methods. The number of pores per each cross-section and the average pore size per CT section were also counted. The pore space of samples was divided into surface classes. The number of pores assigned to a given class was calculated as well as their percentage share in building the entire pore space. For the network of isolated pores, the division into volume classes was made, then the number of elements in a given class and its percentage share were counted. Sample no. 1 showed heterogeneity in the development of pore space, was characterized by more pores, better quality of pore structure connections and had more pores with smaller volumes. The average pore size of sample no. 2 was larger. The pore space of sample no. 2 was made up of pores with a larger surface area. The calculated tortuosity of the pore channel was 2.17. Micro-CT proved to be a good tool for a detailed analysis of the structure of the rocks pore space.

Słowa kluczowe

PL

petrofizyka; rentgenowska mikrotomografia komputerowa; przestrzeń porowa; krętość kanałów porowych; porowatość całkowita; porowatość efektywna

EN

petrophysics; computed microtomography; pore space; tortuosity; total porosity; effective porosity

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 74, nr 7
• Strony: 487--494
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Gołda P.

• Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Krakowska P.

• Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Bielecki J., Jarzyna J., Bożek S., Lekki J., Stachura Z., Kwiatek W.M.: Computed microtomography and numerical study of porous rock samples. Radiation Physics and Chemistry 2013, vol. 93, s. 59–66.
• [2] 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.
• [3] Dohnalik M.: Zwiększenie możliwości wyznaczania parametrów zbiornikowych skał z wykorzystaniem rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej. Rozprawa doktorska, Biblioteka WGGiOŚ AGH, Kraków 2013, s. 26–37.
• [4] Jarzyna J., Krakowska P., Puskarczyk E., Wawrzyniak-Guz K., Bielecki J., Tkocz K., Tarasiuk J., Wroński S., Dohnalik M.: X-ray computed microtomography – a useful tool for petrophysical properties determination. Computational Geosciences 2016, vol. 20, nr 5, s. 1155–1167.
• [5] Kaczmarek Ł., Kozłowska A., Maksimczuk M., Wejrzanowski T.: The use of X-ray computed microtomography for graptolite detection in rock based on core internal structure visualization. Acta Geologica Polonica 2017, vol. 67, nr 2, s. 299–306.
• [6] Krakowska P., Dohnalik M., Jarzyna J., Wawrzyniak-Guz K.: 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 2016, vol. 31, s. 67–75.
• [7] Manecki A., Muszyński M. (red.): Przewodnik do petrografii. Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Techniczne AGH, Kraków 2008, s. 216–236.
• [8] Plewa M., Plewa S.: Petrofizyka. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 1992, s. 32–41.
• [9] Stock S.R.: MicroComputed Tomography. Methodology and Application. CRS Press, Taylor and Francis Group, Boca Raton, London, New York 2008, s. 1–336.
• [10] Strona główna dystrybucji BoneJ do programu ImageJ, http://bonej.org/ (dostęp: styczeń 2018).
• [11] Strona główna wtyczki 3D Viewer do programu ImageJ, https://imagej.nih.gov/ij/plugins/3d-viewer/ (dostęp: styczeń 2018).
• [12] Strona główna wtyczki Voxel Counter do programu ImageJ, https://imagej.nih.gov/ij/plugins/voxel-counter.html (dostęp: styczeń 2018).
• [13] Zalewska J., Dohnalik M., Kaczmarczyk J., Poszytek A., Sikora G., Cebulski D., Masłowski M., Biały E.: Rentgenowska mikrotomografia komputerowa w badaniu skał węglanowych. Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu 2010, nr 171, s. 1–264.
• [14] Zalewska J., Poszytek A., Dohnalik M.: Wizualizacja i analiza przestrzeni porowej piaskowców czerwonego spągowca metodą rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej (micro-CT). Prace Instytutu Nafty i Gazu 2009, nr 161, s. 1–83.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).