Zwiększenie możliwości wyznaczania parametrów zbiornikowych skał z wykorzystaniem rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej

• Autorzy: Dohnalik M.

Warianty tytułu

EN

Enhanced possibility of determining reservoir rock parameters with application of X-ray computed microtomography

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niniejsza praca obejmuje ocenę możliwości zastosowania rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej do opisu struktury porowej skał. Do realizacji badań wykorzystano mikrotomograf Benchtop CT160Xi firmy X-tek (Nikon). W pracy omówiono podstawy rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej i opisano zjawiska zachodzące podczas przechodzenia promieniowania X przez materię badanego ośrodka. Następnie przedstawiono metodykę przetwarzania obrazu w programach ImageJ i AVIZO oraz analizę obrazu w programie MAVI. Badania wykonane podczas realizacji pracy zostały przeprowadzone na próbkach piaskowca czerwonego spągowca facji rdzenia wydmy. Próbki pochodziły z trzech rejonów: Czarna Wieś-Parzęczewo, Siekierki-Miłosław i Środa Wielkopolska-Kromolice. Za pomocą badań laboratoryjnych obejmujących pomiary: spektrometrem jądrowego rezonansu magnetycznego, porozymetrem rtęciowym, piknometrem helowym oraz przepuszczalnościomierzem stwierdzono występowanie znacznych różnic we właściwościach zbiornikowych pomiędzy próbkami pochodzącymi z poszczególnych rejonów. Wszystkie otrzymane wyniki zostały przedstawione w formie tabelarycznej. Dla uzyskanych parametrów wyznaczono macierze współczynników korelacji. Następnie sprawdzono, w jakim stopniu wartości otrzymane z analizy obrazu korelują z parametrami uzyskanymi innymi sprawdzonymi metodami badawczymi.

EN

The research is focused on evaluating the application of computed roentgen microtomography in description of the rock pore structure. The X-tek (Nikon) Benchtop CT160Xi microtomograph was used in the analyses. The working principles of microtomography and the phenomena taking place during the passing of X-rays through the studied sample are described in this research; the methodology of image processing in ImageJ and AVIZO software and image analysis in MAVI are also presented. The studies were made on samples of sandstones representing the dune core facies of the Rotliegend from three areas: Czarna Wieś-Parzęczewo, Siekierki-Miłosław and Środa Wielkopolska-Kromolice. Laboratory analyses including measurements with: nuclear magnetic resonance spectrometer, mercury porosimeter, helium pycnometer and permeabilitymeter have indicated the presence of significant differences in the reservoir properties in samples from different areas. All the obtained results have been presented in tables. Matrices of the correlation coefficients have been constructed for the obtained parameters. Next, the values obtained from image analysis were compared with parameters obtained using mentioned classical study methods.

Słowa kluczowe

PL

parametry zbiornikowe skał; mikrotomografia komputerowa; struktura porowa skał

EN

reservoir rock parameters; microtomography; rock pore structure

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 193
• Strony: 1--162
• Opis fizyczny: Bibliogr. 78, rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dohnalik M.

Bibliografia

• [1] Aksamitowska A., 2003: Środowiska sedymentacji i rozwój depozycji osadów górnego czerwonego spągowca w rejonie Poznania. Prz. Geol., vol. 51, nr 2, s. 168-174.
• [2] Aksamitowska A., 2005: Wpływ procesów diagenetycznych na właściwości zbiornikowe skał górnego czerwonego spągowca w południowej części monokliny przedsudeckiej. Materiały na II Ogólnopolską Konferencję Naukową - Badania Petrologiczne i mineralogiczne w geologii, Prz. Geol., vol. 53, nr 3, s. 246.
• [3] Al-Raoush R., Papadopoulos A., 2010: Representative elementary volume analysis of porous media using X-ray computed tomography. „Powder Technology”, vol. 200, s. 69-77.
• [4] Aurelian, 2012, http://www.aurelianoil.com/english/our-operations/southern-permian-basin/poznan-%28siekierki%29.aspx, dostęp: październik 2012.
• [5] Avizo Help, CenterLineTree.
• [6] Bear J.,1998: Dynamics of Fluids in Porous Media. Dover Publications, Inc. s. 19-21.
• [7] Bielecki J., Bożek S., Lekki J., Stachura Z., Jarzyna J., Kwiatek W. M., 2009: Metoda mikrotomografii komputerowej dla układu mikrowiązki promieniowania X w zastosowaniu do wyznaczania porowatości i powierzchni właściwej skał. Raport Nr 2034/AP, IFJ.
• [8] Brun F., Mancini L., Kasae P., Favretto S., Dreossi D., Tromba G., 2010: Pore3D: A software library for quantitative analysis of porous media. „Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A”, vol. 615, s. 326-332.
• [9] Buniak A., Kiersnowski H., Kuberska M., 2008: Perspektywy poszukiwań złóż gazu ziemnego w piaskowcach czerwonego spągowca o słabych właściwościach zbiornikowych w strefie Poznań-Konin-Kalisz. [W:] IV Krajowy Zjazd Branży Górnictwa Naftowego, materiały konferencyjne. Łagów Lubuski, 11-13.09.2008, PGNiG SA w Warszawie, Oddział w Zielonej Górze, s. 125-138.
• [10] Buniak A., Kuberska M., Kiersnowski H., 2009: Petrograficzno-petrofizyczna charakterystyka piaskowców eolicznych strefy Siekierki-Winna Góra (koło Poznania) w aspekcie poszukiwań złóż gazu zamkniętego w osadach czerwonego spągowca. Prz. Geol., vol. 57, nr 4, s. 328-334.
• [11] Buniak A., Kwolek K., Kiersnowski H., Kuberska M., 2008: Perspektywy odkrycia złóż gazu ziemnego (typu tight gas) w piaskowcach eolicznych w basenie górnego czerwonego spągowca. [W:] Międzynarodowa Konf. Nauk.-Tech. Geopetro12008: Nauka i technologia w rozwoju poszukiwań i wydobycia węglowodorów w warunkach lądowych i morskich. Zakopane, 15-18.09.2008, Pr. Inst. Naft. i Gazu, Nr 150, s. 61-66.
• [12] Buniak A., Mikołajewski Z., 1997: Środowiska depozycyjne, petrografia i diageneza osadów czerwonego spągowca w rejonie Poznania, „Geologos", vol. 2, s. 201-214.
• [13] Chen S., Doolen G. D., 1998: Lattice Boltzmann method for fluid flows. „Annual Review of Fluid Mechanics”, vol. 30, s. 329-364.
• [14] Cnudde V., 2005: Exploring the potential of X-ray tomography as a new non-destructive research tool in conservation studies of natural building stones. IWT-Vlaanderen, Belgia.
• [15] Cnudde V., 2008: High resolution X-ray CT for porous material. Konferencja Geopetrol 2008, Zakopane.
• [16] Cnudde V., Cwirzen A., Masscheaele B., Jacobs P. J. S., 2009: Porosity and microstructure characterization of building stones and concretes. „Engineering Geology”, vol. 103, issue 3-4, s. 76-83.
• [17] Czerwiński A., 1998: Energia jądrowa i promieniotwórczość. Oficyna Edukacyjna K. Pazdro.
• [18] Dohnalik M., Zalewska J. Kaczmarczyk J., 2009: Ilościowa analiza parametrów wewnętrznej struktury porowej skał metodą rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej. Archiwum INiG.
• [19] Dong H., Fjeldstad S., Alberts L., Roth S., Bakke S., Oren P.-E., 2008: Pore network modelling on carbonate: a comparative study of different micro-CT Network extraction methods. SCA2008.
• [20 Doornenbal H., Stevenson A. (eds.), 2010: Petroleum Geological Atlas of the Southern Permian Basin Area. EAGE Publications bv, 978-90-73781-61-0.
• [21] Dullien F. A. L., 1992: Porous Media Fluid Transport and Pore Structure. Second Edition, Academic Press, San Diego, USA, s. 58.
• [22] Fisher R., Perkins S., Walker A. and Wolfart E., 2003: A to Z of Image Processing Concepts, pixel connectivity. http://homepages.inf.ed.ac.uk/rbf/HIPR2/glossary. htm, dostęp: maj 2011.
• [23] Gamrot J., Kowalczak L., 2009: Dokumentacja wynikowa dla otworu Kromolice 1 i 2.
• [24] Gąsior I., 2004: Metodyka analizy błędów i oceny niepewności pomiarów skał. Konferencja naukowo-techniczna Geopetro12004, Zakopane.
• [25] George G. T., Berry J. K., 1993: A new lithostratigraphy and depositional model for the Upper Rotliegend of the UK sector of the southern North Sea. [W:] North C. P., Prosser D. J. (eds.): Characterization of fluvial and aeoloan reservoirs. Geological Society Special Publication, vol. 73.
• [26] Gostkowska B., Zajdel J., 1977: Wybrane zagadnienia fizyki jądrowej. Resortowy Ośrodek Informacji Naukowej, Technicznej i Ekonomicznej Energetyki i Energii Atomowej, Warszawa, s. 22, 43.
• [27] Gościk D., 2009: Dokumentacja wynikowa dla otworu Środa Wielkopolska-6.
• [28] Henden P. J, Bache-Wiig J.:ImageJ plugins: Fractal dimension. http://www.pvv.org/~perchrh/imagej/fractal.html, dostęp: maj 2011.
• [29] http://radiologia.co.bydgoszcz.pl/kt-fizyka_cz.2.htm#Źródło%20promieniowania, dostęp: luty 2010.
• [30] IMAGEJ. http://rsbweb.nih.gov/ij/, dostęp: maj 2011.
• [31] Kaczmarczyk J., Dohnalik M., Zalewska J., Cnudde V., 2010: The interpretation of X-ray computed microtomography images of rocks as an application of volume image processing and analysis. WSCG2010 Communication Paper Proceedings, s. 23-30.
• [32] Karnkowski P., 1993: Złoża gazu ziemnego i ropy naftowej w Polsce: Niż Polski. Towarzystwo Geosynoptyków „Geos”, AGH.
• [33] Karnkowski P. H.,1999: Wprowadzenie do konferencji pt. Polski basen czerwonego spągowca - geologia i złoża gazu ziemnego. Prz. Geol., vol. 47, nr 5, s. 461.
• [34] Ketcham R. A., Carlson W. D., 2001: Acquisition, optimization and interpretation of X-ray computed tomographic imagery: applications to the geosciences. „Computers & Geosciences”, vol. 27, s. 381-400.
• [35] Kiersnowski H.,1997: Depositional development of the Polish Upper Rotliegend Basin and evolution of its sediment source areas. Geol. Quart., vol. 41, no. 4, s. 433-456.
• [36] Kiersnowski H., 1998: Architektura depozycyjna basenu czerwonego spągowca w Polsce. [W:] Analiza basenów sedymentacyjnych Niżu Polskiego. Pr. Państw Inst. Geol., t. 165, s. 113-128.
• [37] Kiersnowski H., Buniak A., Kuberska M., Srokowska-Okońska A., 2010: Występowanie gazu ziemnego zamkniętego w piaskowcach czerwonego spągowca Polski. Prz. Geol., vol. 58, nr 4, s. 335-346.
• [38] Kobayashi Y., Kawasaki S., Kato M., Mukunoki T., Kaneko K., 2010: Evaluation of Porosity in Geomaterials Treated with Biogrout Considering Partial Volume Effect. [W:] Advances in Computed Tomography for Geomaterials. GeoX 2010, Iste, GB, Wiley, USA, s. 287.
• [39] Kośmidek A. 1994: Dokumentacja wynikowa dla otworu Miłosław-2.
• [40] Kwolek K., Solarski T., Buniak A., 2004: Poszukiwanie pułapek litologicznych w utworach czerwonego spągowca na NE skłonie wału wolsztyńskiego.,,Nafta-Gaz”, nr 9, s. 406-415.
• [41 ] Leśniak G., Sowiżdżał K., Włodarczyk M., Darłak B., Such P., Stadtmuller M., Ziemianin K., Kyś M., 2010: Diageneza i rozwój facjalny utworów czerwonego spągowca w rejonie Czarna Wieś-Parzęczewo. INiG Kraków.
• [42] Lundegard P. D.,1992: Sandstone porosity loss; a "big picture" view of the importance of compaction: Jour. Sed. Petrol., vol. 62, s. 250-260.
• [43] Makowski H. (red.),1977: Geologia historyczna. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa, s. 443.
• [44] MAVI 1.3.1 Documentation, Geometric Tortuosity.
• [45] MAVI 1.3.1 Documentation, Neighbourhood.
• [46] MAVI 1.3.1 Documentation, Skeleton Analyzer.
• [47] MAVI 1.3.1 Documentation, Skeleton.
• [48] MAVI 1.4.0 Documentation, Granulometry.
• [49] Młynarczuk M., 2004: Zastosowanie automatycznej analizy obrazów w pomiarach struktur skał. Zimowa Szkoła Mechaniki Górotworu, XXVII Zimowa Szkoła Mechaniki, s. 305-318, http://www.teberia.pl/bibliografia.php?a=showarticle&ArticIeID=11162, dostęp: luty 2010.
• [50] Ohser J., Schladitz K., 2009: 3D Images of Material Structures. Wiley-Vch Verlag GmbH&Co. KGaA, s. 170.
• [51] Okabe H., Oseto K., 2006: Pore-scale heterogeneity assessed by The Lattice-Boltzmann method. SCA2006-44.
• [52] Peitgen H.-O.,Aurgens H. J., Saupe D.,1995: Granice Chaosu. Fraktale. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
• [53] Pettijohn E J., Potter E., Siever R., 1987: Sand and Sandstone. Springer-Verlag, New York.
• [54] Piller M., Schena G., Nolich M., Favretto S., Radaelli F., Rossi E., 2009: Analysis of Hydraulic Permeability in Porous Media: From High Resolution X-ray Tomography to Direct Numerical Simulation. Transp. Porous Med., vol. 80, s. 57-78.
• [55] Plewa S., Plewa M., 1992: Petrofizyka. Wydawnictwa Geologiczne, s. 41, s. 51-52.
• [56] Pokorski J., 1997: Perm dolny (czerwony spągowiec). [W:] Epikontynentalny perm i mezozoik w Polsce. Pr. Państw. Inst. Geol., t. 153, s. 35-62.
• [57] Potera J., 2007: Dokumentacja wynikowa dla otworu Czarna Wieś-6.
• [58] Ridgway K., Tarbuck K., 1967. J. Brit. Chem. Eng., vol. 12, s. 384.
• [59] Rothman, D. H., Zaleski S., 1997: Lattice-gas cellular automata: simple models of complex hydrodynamics. Cambridge University Press, Cambridge.
• [60] Różyło-Kalinowska I., Jurkiewicz-Mazurek M., Lenard R., Czeszyk A., Łagowska M., 2006: Wpływ wypełnień stomatologicznych na jakość obrazu w tomografii komputerowej. Czas. Stomat., t. LIX.
• [61] Sato M., Bitter I., Bender M., Kaufnab A., Nakajima M., 2000: TEASAR: Tree-Structure Extraction Algorithm for Accurate and Robust Skeletons. Eighth Pacific Conference on Computer Graphics and Applications (PG"00), s. 281-288.
• [62] Sijbers J., Postnov A., 2004: Reduction of ring artifacts in high resolution µ-CT images. University of Antwerp, http://webhost.ua.ac.be/visielab/papers/sijbers/acivs04.pdf, dostęp: sierpień 2010.
• [63] Skrzyński W., 2004: Rentgenowska tomografia komputerowa cz. 2. Zakład Radiologii Centrum Onkologii w Bydgoszczy.
• [64] Stock S. R., 2009: MicroComputed Tomography: Methodology And Applications. Crc Press, s. 9, 10, 13, 25-26, 48.
• [65] Szummer A. (red.), 1994: Podstawy ilościowej mikroanalizy rentgenowskiej. Praca zbiorowa, WNT, Warszawa, s. 43.
• [66] Szydłowski H. (red.), 1981: Teoria pomiarów. PWN, Warszawa, s. 15.
• [67] Toriwaki J., Yonekura T., 2002: Euler Number and Connectivity Indexes of a Three Dimensional Digital Picture. „Forma”, vol. 17, s. 183-209.
• [68] Turner P., 1980: Continental Red Beds. Developments in sedimentology, vol. 29. Elsevier Amsterdam.
• [69] UGCT, http:// (www.ugct.ugent.be/aboutct.php, dostęp: styczeń 2010.
• [70] Van de Casteele E., 2004: Model-based approach for Beam Hardening Correction and Resolution Measurements in Microtomography. Antwerpen.
• [71] Vogel H.-J., 2002: Topological Characterization of Porous Media. [W:] Morphology of Condensed Matter, Physics and Geometry of Spatially Complex Systems, Mecke K., Stoyan D. (eds.). Springer-Verlag Berlin Heidelberg, s. 75-92.
• [72] Wikipedia, Efekt fotoelektrycźny, http://pl.wikipedia.org/wiki/Efekt_fotoelektryczny, dostęp: październik 2009.
• [73] Wiśniewska S., 2010: Dokumentacja wynikowa dla otworu Czarna Wieś-7.
• [74] Wojnar L., Kurzydłowski K. J., Szala J., 2002: Praktyka analizy obrazu. Polskie Towarzystwo Stereologiczne, Kraków, s. 68.
• [75] Wolański K., 2007: Dokumentacja wynikowa dla otworu Parzęczewo-2.
• [76] Yang X., 2005: Three-Dimensional characterization of inherent and induced sand microstructure. PhD Thesis, Georgia Institute of Technology.
• [77] Youssef S., Rosenberg E., Gland N., Bekri S., Vizika O., 2007: Quantitative 3d characterisation of the pore space of real rocks: improved µ-ct resolution and pore extraction methodology. SCA2007.
• [78] Zalewska J. (red), 2010: Rentgenowska mikrotomografia komputerowa w badaniu skał węglanowych. Praca zbiorowa, Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu, nr 171, s. 43.