Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Parametryzacja kluczowych własności przestrzeni porowej skał na podstawie badań tomograficznych

Drabik Katarzyna, Przelaskowska Anna, Zagórska Anna

Nafta-Gaz

|

2024

|

R. 80, nr 3

127--138

PL

Celem pracy było wykonanie szerokiej analizy parametrów przestrzeni porowej otrzymanych na podstawie obrazów rentgenowskiej tomografii komputerowej. W pracy określono geometryczne i topologiczne parametry struktury wewnętrznej próbek skał, pełniące kluczową rolę dla prognozowania przepływu mediów złożowych. Materiał badawczy stanowiły próbki dolomitu z kanalikami robaczkowymi powstałymi w wyniku zabiegu kwasowania. Modele 3D przestrzeni porowej zostały wykonane przy zastosowaniu nowoczesnego specjalistycznego oprogramowania Avizo 3D Pro (Thermo Fisher Scientific). Praca polegała na określeniu szeregu parametrów geometrycznych, takich jak: objętość, powierzchnia właściwa, grubość, szerokość i długość oraz sferyczność, maksymalna i minimalna średnica Fereta, liczba Eulera i inne. Do wyliczenia parametrów, oprócz oprogramowania Avizo 3D Pro, wykorzystano również program poROSE (poROus materials examination SoftwarE, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków). Następnie wybrano największe obiekty w każdej z próbek i przeprowadzono dla nich proces transformacji obrazu w szkielet, co pozwoliło na ich charakterystykę topologiczną. Uzyskano szereg informacji dotyczących kanalików porowych, m.in. o ich średnim promieniu, długości, krętości, liczbie połączeń (węzłów) i liczbie koordynacyjnej. Następnie porównano i przeanalizowano wszystkie parametry dla trzech obiektów pochodzących z trzech badanych próbek. Obiekt o największej objętości zidentyfikowano w próbce C. Wszystkie wybrane do analizy obiekty charakteryzowała podobna wartość średnia średniego promienia kanalików. Podobne są także średnie wartości liczby koordynacyjnej – wynoszą około 3. Najbardziej rozbudowaną strukturą charakteryzują się obiekty w próbkach B i C, na co wskazuje liczba Eulera. Przeprowadzone analizy pokazały, jak wiele informacji na temat szczegółów struktury porowej skał można uzyskać na podstawie wyników tomografii komputerowej. Otrzymane parametry mogą posłużyć do budowy modelu sieci porowej, a także do przeprowadzenia symulacji przepływu mediów przez skałę.

EN

The purpose of the study was to perform an extensive analysis of pore space parameters obtained from X-ray computed tomography images. Geometric and topological parameters of the internal structure of rock samples, which play a key role in predicting the flow of reservoir media were determined. The investigations were carried out on dolomite samples with “wormholes” formed as a result of the acidizing treatment. 3D models of the pore space were prepared using modern specialized programming Avizo 3D Pro (Thermo Fisher Scientific). A number of geometric parameters such as volume, specific surface area, thickness, width, length, sphericity, min. and max. Feret diameters, Euler number and others were determined. In addition to Avizo 3D Pro software, the poROSE program (poROus materials examination SoftwarE, AGH University of Krakow) was used to calculate these parameters. The largest objects in each sample were then selected and a skeletal image transformation process was carried out for them, allowing for their topological characteristics. A range of information on pore channels was obtained, including their average radius, length, curvature, number of connections (nodes), and coordination number. All parameters were then compared and analysed for three objects, derived from the three samples studied. The object with the largest volume was identified in sample C. All the objects selected for analysis were characterized by a similar average value of the average radius of the channels. The average values of the coordination number are also similar and amount to approx. 3. The most extensive structure is characterized by the objects in samples B and C, as indicated by the Euler number. The analyses showed how much information on the details of the pore structure of rocks can be obtained from the results of CT scans. The acquired parameters can be used to build a pore network model, as well as to simulate the flow of media through the rock.

2

Fusion of differential analysis of volumetric strain method (dilatometric thermoporometry) and mercury intrusion porosimetry method for pore space characterization in carbonate rocks

Skowera Karol

Structure and Environment

|

2023

|

Vol. 15, no. 2

90--98

EN

Many characteristics of capillary-porous materials, including limestones and dolomites, depend on the structure of the pore space of a given material, so the article attempts to accurately determine the geometric characteristics of pores and their ability to transport water. Much information on the pore structure of carbonate rocks can be obtained from literature studies. There is a lack of information on the use of full hysteresis dilatometric thermoporometry methods for this purpose, as well as the fusion of differential analysis of volumetric strain (DAVS) results with mercury intrusion porosimetry (MIP) results. The subject of the research presented in this article is the analysis of pore structure in carbonate rocks using the method of differential analysis of volumetric strain and mercury intrusion porosimetry. Based on the measurements made, the pore size, pore volume, content of empty pores and pores containing water incapable of phase transformation were analyzed. The geometry of mesopores of rock samples examined by differential analysis of volumetric strain and mercury intrusion porosimetry was compared. A fusion of the distribution of mesopores from the DAVS study with a part of the distribution of meso- and macropores obtained by the MIP study was performer.

PL

Wiele cech materiałów kapilarno-porowatych, w tym wapieni i dolomitów, zależy od struktury przestrzeni porowej danego materiału, dlatego w artykule podjęto próbę dokładnego określenia cech geometrycznych porów i ich zdolności do transportu wody. Wiele informacji na temat struktury porów skał węglanowych można uzyskać ze studiów literaturowych. Brakuje informacji na temat wykorzystania w tym celu metod termoporometrii dylatometrycznej z pełną histerezą, a także połączenia wyników różnicowej analizy odkształceń (DAVS) z wynikami porozymetrii rtęciowej (MIP). Przedmiotem badań przedstawionych w niniejszym artykule jest analiza struktury porów w skałach węglanowych z wykorzystaniem metody różnicowej analizy odkształceń i porozymetrii rtęciowej. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów przeanalizowano wielkość porów, objętość porów, zawartość porów pustych oraz porów zawierających wodę niezdolną do przemiany fazowej. Porównano geometrię mezoporów próbek skalnych badanych metodą różnicowej analizy odkształceń i porozymetrii rtęciowej. Wykonano fuzję rozkładu mezoporów z badania DAVS z częścią rozkładu mezo- i makroporów uzyskanych w badaniu MIP.

3

Skały silikoklastyczne triasu i jury niecki łódzko-miechowskiej w aspekcie rozwoju ich przestrzeni porowej

Kuberska Marta, Kozłowska Aleksandra, Wołkowicz Krystyna

Przegląd Geologiczny

|

2023

|

Vol. 71, nr 4

212--218

EN

Triassic and Jurassic siliciclastic rocks from boreholes drilled in the Łódź and Miechów troughs to the SW of the Mid Polish Anticlinorium have been subjected to petrologic studies. The are represented by claystones, mudstones, sandstones, and less frequently by conglomerates. The studies shows that the filtration and reservoir properties of the Triassic deposits not good due to diagenetic processes (compaction, cementation, replacement, dissolution). Only some Lower Triassic sandstones, occurring among others, as intelayers, display increased values of permeability and porosity (to about 27 vol. %). The best properties are display ed by sandstones from the Brzegi IG 1 borehole, in which macropore intergranular space is present. The Lower Jurassic rocks are characterized by the best properties within the Jurassic complex. They show increased values of mostly secondary porosity, which results from the dissolution of grains and cements. The pore space is developed homogenously. It has a micropore character in the Middle and Upper Jurassic deposits.

4

Obrazowanie przestrzeni porowej skał o zróżnicowanej litologii metodą tomografii rentgenowskiej

Drabik Katarzyna, Przelaskowska Anna, Skupio Rafał, Kubik Benedykt

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 10

713--719

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.

5

New filtration parameters from X-ray computed tomography for tight rock images

Krakowska-Madejska Paulina

Geology, Geophysics and Environment

|

2022

|

Vol. 48, no. 4

381--392

EN

New parameters are proposed to evaluate the filtration properties of rocks obtained on the basis of 3D interpretation of images from X-ray computed tomography. The analyzed parameters are: global average pore connectivity, average blind pore connectivity, blind pore coefficient per object and blind pore coefficient per branch. The 3D pore space from computed X-ray tomography must be subjected to a process of pore space transformation into a skeleton. Then, the presented parameters can be evaluated, taking into consideration the pore channels (branches), pore channel connection points (junctions) and blind pores (pore without connection to the other pore). The calculations were made for low porosity sandstones, mudstones, limestones, and dolomites which differ in terms of age and depth of present deposition. The global average pore connectivity reflects the degree of development of the pore space in which the formation fluid can flow. The higher the global average pore connectivity, the most complex the pore structure can be expected. The higher the parameter of the average blind pore connectivity, the worse are the filtration properties of the rock. The higher the concentration of blind pore coefficient per object or branch, the worse the filtration properties of the rock. Moreover, new parameters were compared with the Euler characteristic and coordination number, revealing a high consistency.

6

Detailed parametrization of the pore space in tight clastic rocks from Poland based on laboratory measurement results

Krakowska Paulina

Acta Geophysica

|

2019

|

Vol. 67, no. 6

1765--1776

EN

Computed X-ray tomography (CT), together with nuclear magnetic resonance spectroscopy, pulse- and pressure-decay permeability methods, is a source of comprehensive information about the geometrical parameters of the pore space. Geological material consists of 31 samples of tight, gas-bearing, clastic rocks from different wells and formations. The purpose was to parametrize in detail the pore structure, revealing the relationships between the various parameters and estimating the equation for assessing the fluid flow ability of analyzed tight rocks. Following parameters were taken into consideration in the pore space characterization: thickness mean, equivalent diameter, anisotropy, elongation, sphericity, Feret diameter, Feret coefficient, Feret shape; shape factors: 2nd circularity coefficient, Malinowska coefficient and Danielsson coefficient; as well as parameters from 3D skeleton analysis: junctions, branches, coordination number. It was captured the dependence of logarithmic T2 mean from NMR on junction count from CT, as well as T2 cutoff from NMR on elongation from CT for the all samples. Logarithm of absolute permeability was estimated based on multiple linear regression analysis using only geometrical parameters from X-ray nanotomography, which is a benefit in the times of coring material decrease.

7

Microstructural changes of expansive clays during dehydration caused by suction pressure - a case study of Miocene to Pliocene clays from Warsaw (Poland)

Wójcik Emilia, Trzciński Jerzy, Łądkiewicz-Krochmal Katarzyna

Acta Geologica Polonica

|

2019

|

Vol. 69, no. 3

465--488

EN

This paper presents the qualitative and quantitative characteristics of microstructures of Neogene clays from Warsaw, Poland. Scanning Electron Microscope (SEM) studies were used for the microstructural analysis of natural clays and clay pastes. Qualitative microstructural changes were observed: from a honeycomb microstructure for the initial clay paste to a turbulent microstructure for the dried paste. It was also noticed that water loss caused by the increase of the suction pressure had a significant impact on the microstructural transformations. Significant changes in the quantitative values of the pore space parameters were also observed. Increase of suction pressure and water loss caused a decrease in porosity and changes in the values of morphometric parameters, such as pore distribution; for example, a significant increase of the number of pores of 0−10 μm size and changes in the geometric parameters of the pore space were noticed with the increase of suction pressure. The pore space with larger isometric pores was modified into a pore space with the dominance of small anisometric and fissure-like pores. The increased degree of anisotropy from a poorly-oriented to a highly-oriented microstructure was also observed. After rapid shrinkage the reduction in the number of pores, maximum pore diameter, and total pore perimeter was recorded. The process of rapid water loss induced the closure of very small pores. A similar effect was observed during the increase of the suction pressure, where the closure of pore space of the clay pastes was observed very clearly.

8

Parametry geometryczne przestrzeni porowej niskoporowatych piaskowców kambryjskich wyznaczone na podstawie wyników badań laboratoryjnych na próbkach z rdzeni wiertniczych

Krakowska P., Puskarczyk E., Habrat M., Madejski P., Jędrychowski M.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 11

783--788

PL

Parametry geometryczne przestrzeni porowej skał pozwalają oszacować ich zdolności filtracyjne. Wysokorozdzielcza rentgenowska tomografia komputerowa dostarcza wiele różnorodnych parametrów ilościowych przestrzeni porowej. Niektóre z tych parametrów mogą być skonfrontowane z wynikami badań laboratoryjnych spektrometrii magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) i porozymetrii rtęciowej (MICP), np. średnia średnica porów. Piknometria helowa, rentgenowska tomografia komputerowa, spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego i porozymetria rtęciowa dostarczają kluczowej informacji na temat wielkości porowatości. Przepuszczalność absolutna (wyznaczona metodą zaniku ciśnienia, ang. pressure-decay permeability, i impulsu, ang. pulse-decay permeability) pozwala ocenić zdolności filtracyjne skały. Na podstawie obrazów tomograficznych obliczono takie parametry przestrzeni porowej jak: liczba wokseli w obiekcie, pole powierzchni obiektu, średnica kuli o objętości równej objętości obiektu, maksymalna wartość grubości znaleziona w obiekcie, minimalna wartość grubości znaleziona w obiekcie, średnia grubość obiektu, odchylenie standardowe grubości, parametr określający odstępstwo kształtu obiektu od sfery, wydłużenie obiektu, płaskość obiektu, parametr określający podobieństwo kształtu obiektu do kształtu sferycznego za pomocą odpowiedniego stosunku objętości obiektu do powierzchni obiektu, charakterystyka Eulera, najkrótsza długość obiektu mierzona w danym kierunku (Fereta), najdłuższa długość obiektu mierzona w danym kierunku (Fereta), maksymalna średnica Fereta wyznaczona w kierunku prostopadłym do prostej określonej przez najdłuższą średnicę Fereta w obiekcie, stosunek maksymalnej długości średnicy Fereta wyznaczonej w kierunku prostopadłym do prostej określonej przez najkrótszą średnicę Fereta do długości najkrótszej średnicy Fereta, współczynnik kształtu (ShapeVa3D), moment bezwładności wokół najkrótszej osi głównej, moment bezwładności wokół średniej osi głównej, moment bezwładności wokół najdłuższej osi głównej. Dokonano interpretacji liczby porów i mikroszczelin w każdej analizowanej próbce poprzez analizę liczby obiektów w danej klasie objętości. Obrazy tomograficzne były interpretowane jakościowo i ilościowo przy wykorzystaniu programu poROSE (poROus materials examination SoftwarE), który jest wynikiem prac badawczych prowadzonych wspólnie przez ośrodki naukowe i przemysłowe na materiałach porowatych. Analizie poddano wartości porowatości (całkowitej i efektywnej), średnic porów (średnice Fereta, parametr grubości obiektu), parametrów określających kształt porów (np. wydłużenie, sferyczność, spłaszczenie) oraz stosowanych we wzorze Kozeny’ego–Carmana (np. wewnętrzna powierzchnia właściwa porów na jednostkę objętości porów). Przedstawiono wyniki analiz dla próbek zwięzłych piaskowców kambryjskich, będących potencjalnie skałami zbiornikowymi gazu zamkniętego (ang. tight gas). Próbki z rdzeni wiertniczych pochodzą z jednego otworu wiertniczego, z tej samej głębokości poboru rdzenia.

EN

Geometric parameters of the rock pore space allow estimating their filtration abilities. High-resolution X-ray computed tomography (CT) provides a great amount of geometric parameters of the pore space. Some of these parameters may be confronted with laboratory measurements of nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) and mercury porosimetry (MICP), e.g. average pore diameter. Helium pycnometry, CT, NMR and MICP provide key information on the porosity. Absolute permeability allows to assess the filtration abilities of the rock. The following pore space parameters for the object were calculated on the basis of tomo- graphic images: number of voxels, surface area, diameter of the sphere equal to the volume of the object, maximum thickness, minimum thickness, average thickness, standard deviation of thickness, parameter defining the deviation of the shape of the object from the sphere, elongation, flatness, parameter determines the similarity of the shape of the object to the spherical shape using the appropriate ratio of the object’s volume to the object’s surface, Euler number, the shortest and the longest length measured in a given direction (Feret), maximum Feret diameter determined in the direction perpendicular to the line defined by the longest Feret diameter in the object, ratio of the maximum length of the Feret diameter, attached in a direction perpendicular to the line defined by the shortest Feret diameter up to the shortest Feret diameter, shape coefficient (ShapeVa3D), moment of inertia around the shortest, mean and the longest major axis. The number of pores and microfractures in each of the analyzed samples were interpreted by analyzing the number of objects in a given volume class. The tomographic images were interpreted using the poROSE software (poROus materials examination SoftwarE), which is the result of research carried out jointly by scientific and industrial centers on porous materials. The analysis covered the values of porosity, pore diameters (Feret, thickness), parameters determining pore shape (e.g. elongation, sphericity, flatness) and used in the Kozeny–Carmana formula (e.g. internal pore surface per pore volume). The results of analyzes for tight Cambrian sandstones samples, potentially the tight gas reservoir rocks, are presented. Samples from cores come from one well, with the same probing depth.

9

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

Gołda P., Krakowska P.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 7

487--494

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.

10

Fractal analysis of sandstone pore space geometry

Figiel M., Lewandowska-Śmierzchalska J.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2018

|

Vol. 35, no. 2

377--389

EN

Fractal analysis is currently one of the fastest evolving branches of science. Numerous objects in nature exhibit a fractal structure. Additionally, the vast majority of rocks – especially reservoir rocks – take the form of a fractal. Computer image analysis based on thin-section images has been used for examining the fractal structure of pore spaces, directly applying the definition of the fractal box-counting dimension. For the examined sandstone sample, thin sections were made and photographed, and the corresponding values of the fractal dimension and lacunarity were calculated. Each of the photos was encompassed by porosity that was calculated based on the number of pixels. Furthermore, the volatility of the fractal dimension and lacunarity were studied as well as their relationships with the porosity. A correlation analysis between the fractal parameters and the porosity was carried out. The results were compared with the data obtained from a mercury porosimetry of the same sample of sandstone.

11

Charakterystyka fraktalna przestrzeni porowej skał łupkowych

Cicha-Szot R., Dudek L., Such P.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 12

2279-2286

PL

Przedstawiono wyniki badań struktury skał łupkowych z utworów ordowiku i syluru. Strukturę porowatą skał określono na podstawie izoterm adsorpcji azotu w temp. 77,5 K. Przeprowadzono analizę wyników sorpcji azotu w celu oznaczenia dominujących kształtów porów występujących w analizowanych skałach. Dla wszystkich analizowanych próbek wyznaczono powierzchnię właściwą oraz rozkład średnic porów, które były podstawowymi parametrami w analizie fraktalnej badanych skał. Analizę fraktalną przeprowadzono na podstawie modelu adsorpcji Frenkela, Halseya i Hilla. Dla wszystkich próbek wydzielono dwa zakresy, w których manifestuje się struktura fraktalna przestrzeni porowej. W obszarze adsorpcji monowarstwowej (wymiar fraktalny D1) obserwowane oddziaływania odniesiono bezpośrednio do powierzchni właściwej skał. Z kolei w obszarze adsorpcji wielowarstwawej, wymiar fraktalny D2 przypisano procesom adsorpcyjnym w skałach formacji łupkowych oraz występowaniu kondensacji kapilarnej gazu.

EN

Twenty shale rocks were studied for sp. surface, N2 adsorption and fractal dimensions under rel. pressure up to 1. Bottle neck and slit-shaped pores dominated in the rock pore morphol. The total rock porosity was 4.26–11.75%. The low-temp. sp. surface was 2.03–15.04 m2/g.

12

Porowatość wapieni jurajskich w profilu pionowym rejonu ujęcia Łobodno k. Kłobucka

Nikiel G., Sobik-Szołtysek J.

Przegląd Geologiczny

|

2015

|

Vol. 63, nr 10/2

972--975

EN

The article presents the results of investigations the porosity of the limestone of the Upper and Middle Jurassic. The open porosity was tested on samples cut from the core in the borehole of the P-1 with a depth of 80 m which was drilled in the groundwater intake Łobodno near Kłobuck. For testing were prepared 59 samples from 23 ranges a depth. Examination of open porosity were made using hydrostatic weighing the samples saturated with water in in a vacuum chamber. The tests which were conducted show a large variability of the open porosity of the Jurassic limestone in the vertical profile containing in the range of 4–24%.

13

The analysis of pore space parameters of shale gas formations rocks within the range of 50 to 2 nm

Mroczkowska-Szerszeń M.

Nafta-Gaz

|

2015

|

R. 71, nr 12

983--991

EN

Modern measuring techniques enable the characterization of porous materials in the range up to tens of angstroms, including imaging techniques of such small objects. The paper focuses on the methodology of pore space characterization for shale gas rocks. It presents certain aspects of pore space studies by means of porosimetric analyses, using adsorption isotherm analysis, presenting the methods for choosing physical and analytical models allowing the determination of the pore space parameters for those samples. It refers to detailed applications of selected computational algorithms, adequate for determining parameters of the rocks’ pore space developed within the range of meso- and micropores, i.e. below 50 nm (in accordance with the IUPAC convention).

PL

Współcześnie dysponujemy szerokim wachlarzem technik pomiarowych umożliwiających charakteryzację materiałów porowatych w zakresach sięgających dziesiątek Angstromów, łącznie z technikami obrazującymi tak małe obiekty. Niniejsze opracowanie skupia się na metodyce charakteryzacji przestrzeni porowej próbek skał zwięzłych, w tym skał formacji łupków gazonośnych. Przedstawia ono niektóre aspekty badań przestrzeni porowej za pomocą analiz porozymetrycznych metodą analizy izotermy adsorpcji, prezentując sposób doboru modeli fizycznych i analitycznych pozwalających na określanie parametrów przestrzeni porowej tych próbek. Odnosi się do szczegółowego zastosowania wybranych algorytmów obliczeniowych, adekwatnych w oznaczaniu parametrów przestrzeni porowej skał, z rozwiniętą przestrzenią porową na poziomie mezo i mikro porów, a więc w zakresie poniżej 50 nm (zgodnie z konwencją IUPAC).

14

Zmiany mikrostrukturalne past gruntowych pod wpływem ciśnienia ssania

Wójcik E., Trzciński J., Łądkiewicz K.

Przegląd Geologiczny

|

2013

|

Vol. 61, nr 1

74–-82

EN

This paper presents an issue of microstructural changes in clay soils during the water loss due to increase of suction pressure. The change of microstructure affects the geological engineering properties of soils causes problems with the foundation of buildings. The volumetric changes of cohesive soils, containing significant amounts of clay minerals from the smectite group, are caused by a variable water content in soil. The phenomenon of the moisture change significantly alters the geological engineering properties of these soils as a result of shrinking and swelling. This paper aims at presenting the microstructural changes in remoulded specimens of Neogene clays caused by loss of moisture due to suction pressure. The scientific examination involved quantitative analyses of the microstructure using scanning electron microscopy (SEM) to study pore space details of remoulded specimens. Tested samples from selected levels of the Neogene clays (Poznan Series) were collected from the Warsaw-Stegny area. Samples were taken from a research polygon for these clay soils. The basic geological engineering properties of clay soils and remoulded specimens have been examined after being prepared according to strictly defined procedures. Through successive stages of the suction pressure (from 50 to 1600 kPa), the samples underwent the process of loss of moisture. Application of a novel method of sample preparation procedure for remoulded specimens allowed examining structurally homogeneous soils and obtaining results without an effect of material anisotropy. The qualitative and quantitative analysis of soil microstructures were performed using SEM and STIMAN software for quantitative images processing. The analysis allowed determination of the number of geometric and morphometric parameters of the microstructure with high accuracy. Based on this study, significant qualitative and quantitative changes in loss of moisture due to suction pressure in the process of remoulded specimens were noted along with changes in the microstructure and pore space of clay soils. The obtained results showed the effect of successive stages of "closing" of the structure of cohesive soils. Microstructural changes have a significant influence on the values of clay soil properties during the shrinkage and swelling process, which are caused by changes in the water content.

15

Nonparametric regression approach: applications in agricultural science

Charytanowicz M., Czachor H., Niewczas J.

Czasopismo Techniczne. Automatyka

|

2013

|

R. 110, z. 1-AC

17--27

EN

In this paper, a method for determining the soil pore size distribution, constituting the subject of the presented investigations, is proposed. A research study was conducted using image analysis algorithms, and in turn, nonparametric statistical techniques. The results and further work will be discussed in section four. The purpose of this investigation is to discover the relationship between the pore size and volume of the corresponding pores. The algorithm presented here is based on the theory of statistical kernel estimators. This frees it of assumptions in regard to the form of regression function. The approach is universal, and can be successfully applied for many tasks in data mining, where arbitrary assumptions concerning the form of regression function are not recommended.

PL

Celem niniejszego artykułu jest zaprezentowanie procedury wyznaczania rozkładu wielkości porów w agregatach glebowych. Do scharakteryzowania zależności pomiędzy badanymi zmiennymi wykorzystana zostanie funkcja regresji. W przeprowadzonych badaniach zastosowano algorytmy analizy obrazów cyfrowych oraz metodykę statystycznych estymatorów jądrowych. Przedstawiona metoda umożliwia uzyskanie właściwej charakterystyki rozkładu wielkości porów i może stanowić efektywne narzędzie stosowane w wielu zagadnieniach eksploracji danych. Jako model nieparametryczny, nie wymaga założeń dotyczących kształtu zależności funkcyjnej między rozpatrywanymi zmiennymi.

16

Nonparametric estimation for soil pore size distribution

Charytanowicz M.

Czasopismo Techniczne. Automatyka

|

2013

|

R. 110, z. 4-AC

17--27

EN

The study is concerned with the nonparametric kernel estimation to determine the soil porosity and pore size distribution. The kernel density estimation, the kernel estimation of cumulative distribution function, and the kernel estimator of quantile are considered. After a short description of the method, practical aspects and applications in agricultural science are presented. The nonparametric kernel estimation does not require a priori assumptions relating to the choice of the density function shape. Moreover, its natural interpretation together with its suitable properties makes them an adequate tool among others in estimation methods.

PL

Przedmiotem niniejszego artykułu jest zastosowanie nieparametrycznej estymacji jądrowej do scharakteryzowania rozkładu wielkości porów glebowych. W artykule przedstawiono jądrowy estymator gęstości i dystrybuanty oraz opisano algorytm wyznaczania jądrowego estymatora kwantyla, istotne ze względu na badanie porowatości agregatów glebowych. Zagadnienia te zostały zilustrowane przykładowymi zastosowaniami w naukach rolniczych. Nieparametryczna estymacja jądrowa nie wymaga a priori założeń dotyczących kształtu funkcji gęstości rozkładu prawdopodobieństwa i jest uzasadniona w sytuacji braku znajomości jej teoretycznego modelu. Ze względu na swobodę w doborze jądra oraz procedur wyznaczania parametrów estymatora możliwe jest dostosowanie jego własności do uwarunkowań konkretnego problemu.

17

Wpływ transformacji lessu na cechy filtracyjne

Afelt A.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2013

|

nr 456 Hydrogeologia z. 14/1

27--32

PL

Przeanalizowano cechy ilościowe i przeprowadzono analizę stopnia uporządkowania przestrzeni porowej (wymiar fraktalny) lessów świeżych oraz przekształconych filtracyjnie. Wykazano powiązanie między słabą wodoprzepuszczalnością lessu świeżego, a procesem formowania retencji powierzchniowej w wymoku i wynikające z tego konsekwencje dla cech mikrostrukturalnych lessu. Wskazano wymoki, jako strefy preferencyjnej filtracji na obszarach lessowych.

EN

The quantitative characteristics have been analysed and the analysis of the degree of the pore space structure (fractal dimension) of natural and transformed loesses has been conducted. The relation between poor water permeability and retention in closed depressions has been prooved and thus the consequences of that for microstructural characteristics of loess has been revealed. Closed depression has been identified as the areas of preferential filtration in loess areas.

18

Piaskowiec ze złoża „Rakowiczki” jako materiał budowlany i jego odporność na wietrzenie

Labus M.

Przegląd Górniczy

|

2012

|

T. 68, nr 3

141--147

PL

Górnokredowe piaskowce ciosowe Dolnego Śląska, wśród których znajduje się surowiec pochodzący ze złoża „Rakowiczki”, pod względem technicznym należą do najbardziej poszukiwanych surowców skalnych w Europie. Charakteryzują się one równoziarnistą strukturą i szarożółtą, jednorodną barwą. Stały skład granulometryczny i mineralny skały oraz korzystne własności fizyko-mechaniczne decydują o tym, iż piaskowiec „Rakowiczki” jest bardzo ceniony na rynku kamieniarskim. Przeprowadzona laboratoryjnie symulacja procesów starzenia wykazała wysoką odporność badanych skał na wietrzenie. Wynika ona z dominującego udziału okruchów kwarcu, a także uziarnienia i charakteru przestrzeni porowej. Z przeprowadzonych badań wynika, iż odporność na wietrzenie zewnętrznej strefy badanego surowca wzrośnie po krótkim okresie wyeksponowania na wpływy atmosferyczne, w wyniku zmniejszenia się ilości porów o lejkowatym kształcie, co przyczynia się do podniesienia walorów użytkowych piaskowców pochodzących ze złoża „Rakowiczki”.

EN

The Upper Cretoceous quader sandstones of Lower Silesia, among which is the raw material originating from the “Rakowiczki” deposit, belong from the technical point of view to the most sought-after rock raw materials in Europe. They are characterized by even-grained structure and greyish-yellow, uniform colour. Constant grain size and mineral composition, as well as favourable physical and mechanical properties decide about the high value of the “Rakowiczki” sandstone on the stonework market. The performed laboratory simulation of aging processes showed a high resistance to weathering of the examined rocks. It results from the dominant share of quartz grains in the stone, as well as grain size and the nature of the pore space. The high resistance determines the low share of the so-called transitional pores, where the greatest damages of rocks usually occur, associated with the crystallization of salt and frost activity. The studies carried out also show that the weathering resistance of the outer zone of the tested material will increase after a short time of exposure to atmospheric influences. This will be a result of decrease of the number of funnel-shaped pores, what contributes to the rise of utility values of sandstones originating from the “Rakowiczki” deposit.

19

Przestrzeń porowa skał łupkowych

Such P.

Nafta-Gaz

|

2012

|

R. 68, nr 9

561-565

PL

Przeanalizowano parametry przestrzeni porowej skał łupkowych o porowatości większej od 4%. Brano pod uwagę krzywe różnicowe i kumulacyjne rozkładu średnic porów. Wydzielono dwa typy przestrzeni porowej: mikro- i nanoporową oraz zdefiniowano ich parametry. Przeanalizowano zakresy średnic porów zapewniających transport płynów złożowych. W tym celu zastosowano rachunek fraktalowy (model uogólnionej gąbki Mengera) do krzywych kumulacyjnych typu log-log. Obok tych dwóch wydzielonych typów skał znaleziono również skały posiadające własne systemy mikrospękań. Ich parametry filtracyjne zależą od rozwartości szczelin.

EN

Pore space parameters were analyzed for shale gas rocks (porosity greater than 4%). Incremental and cumulative curves of pore size distribution were analyzed. Two types of pore space were shared, namely micro and nanopore. Finally parameters of both types were defined. Fractal approach was used to analyze the filtration properties of these rocks. The Generalized Menger sponge model was applied to log.log cumulative curves [8]. The third type of shale gas rocks was the microfracture type. Filtration parameters of this type of rock depend mainly on fracture thickness.

20

Nowe możliwości analityczne i interpretacyjne w badaniach właściwości petrofizycznych skał łupkowych

Darłak B., Włodarczyk M., Such P.

Nafta-Gaz

|

2012

|

R. 68, nr 11

783-787

PL

Możliwości analityczne Zakładu Geologii zostały zdecydowanie powiększone dzięki zakupowi aparatu TriStar II firmy Micromeritics do badań parametrów przestrzeni porowej. Aparat działa na zasadzie adsorpcji wybranych gazów w temperaturach azotowych. Umożliwia w zoptymalizowanych warunkach pomiarowych wyznaczenie krzywej kumulacyjnej objętości porów w funkcji ich średnicy (BHJ - adsorpcja lub desorpcja) oraz pomiar powierzchni właściwej (BET model) w zakresie od 100 nm do 1 nm, a także dopasowanie do cylindrycznego lub sferycznego modelu przestrzeni porowej. Wprowadzenie do praktyki laboratoryjnej nowego aparatu do pomiaru parametrów przestrzeni porowej zdecydowanie polepszyło rzetelność wykonywanych oznaczeń oraz zapewniło możliwość korelacji wyników otrzymywanych różnymi metodami, a co za tym idzie - weryfikację poprawności wykonywanych analiz oraz możliwość dokładnego oszacowania wielkości efektu brzegowego. Nową jakością jest również możliwość dokładnej analizy ilości i rozkładu wielkości nanoporów, które w skałach łupkowych są w wielu przypadkach dominującą klasą porów.

EN

The Micromeritics TriStar II apparatus was applied in pore space investigations. It works on the principle of absorption/desorption phenomena in nitrogen temperatures in the range from 100 to 1 nanometer. Applied software can calculate pore size distribution and values of specific surfaces for cylindrical and spherical models of pore spaces. Introducing this apparatus into laboratory practice improved the reliability of measurements and allowed us to correlate results obtained with the use of various methods as well as to estimate values of boundary effect. New opportunities depend also on possibilities of detailed analysis of nanopores which can even dominate in shale rocks.