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

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.

3

Wyniki badań testu wytrzymałościowego próbki węgla w świetle badań tomograficznych

Dohnalik Marek, Krakowska-Madejska Paulina, Puskarczyk Edyta, Jelonek Iwona

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 1

3--9

PL

Celem niniejszej pracy było sprawdzenie możliwości wykorzystania rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT) do obserwacji spękań w badanej próbce węgla przed i po teście geomechanicznym, przeprowadzonym w stanie trójosiowych naprężeń (TRX). W pracy przedstawiono zastosowanie dwóch specjalistycznych technik laboratoryjnych: rentgenowskiej tomografii komputerowej i geomechanicznego trójosiowego testu ściskania. Testy geomechaniczne przeprowadzono za pomocą zestawu pomiarowego TRX-070, GCTS (USA), rejestrując pełną charakterystykę naprężeniowo-odkształceniową. Podczas trójosiowych testów ściskania wykonano też innowacyjne równoczesne pomiary prędkości fal P i S. Próbkę analizowano w dwóch etapach, zdefiniowanych ze względu na stan próbki w obrazie CT: pomiar CT wykonany na nienaruszonej próbce węgla (etap 1) oraz otrzymany po teście zniszczeniowym (etap 2). W pierwszym etapie próbka została zeskanowana w celu odzwierciedlenia początkowego stanu struktury porowej wraz z układem mikropęknięć. Drugi etap reprezentuje próbkę po badaniu geomechanicznym. Dla każdego z etapów przeprowadzono szczegółową analizę struktury porowej. W wyniku proponowanego połączenia wymienionych metod w każdym etapie uzyskano obrazy struktury porów. Próbkę analizowano pod kątem liczby i kierunków propagacji pęknięć i zmian w strukturze porów. Interpretacja jakościowa i ilościowa opierała się na rejestracji zmiany liczby pustek, średnic pęknięć, kątów zapadania i porównaniu struktury porowej pomiędzy stanem początkowym próbki oraz po badaniu geomechanicznym. W 1 etapie (przed testem) największy obiekt (zidentyfikowany jako mikroszczelina) przyjmował objętość powyżej 16 mm3 , po wystawieniu próbki na działanie naprężeń (po zniszczeniu próbki) największy zidentyfikowany obiekt charakteryzował się objętością około 15 razy większą (240 mm3 ). Zidentyfikowane w etapie 2 (po teście wytrzymałościowym) pory są wydłużone (wysokie wartości parametru Elongation), a także nie wykazują znaczącego spłaszczenia (Flatness). Według uzyskanych wyników próbka węgla była podatna na pękanie w określonych kierunkach. Kompleksowe badania wykazały zasadność zastosowania proponowanej metodologii do oceny zmian w strukturze próbki podczas testu wytrzymałościowego.

EN

The study aimed to check the possibility of using computed tomography to observe fractures in coal samples before and after a triaxial compression test (TRX). The paper presents an innovative use of two specialized laboratory techniques: computed tomography and geomechanical triaxial compression test. Geomechanical tests were performed on a TRX-070, GCTS (USA) measuring triaxial system. A full stress-strain characteristic was recorded. Also, during the triaxial compression tests, the P and S wave velocities were measured and dynamic elastic moduli were determined. The results were compared. The sample was analyzed in two stages: CT measurement performed on raw coal sample (stage 1) and after the TRX test which destroyed the sample structure (stage 2). First, the sample was scanned reflecting the initial pores and microcracks system. The final stage represents the sample after the geomechanical test. A detailed pore structure analysis was performed for each of the stages. As a result of the proposed above-mentioned method, images of the pore structure were obtained after each step. The sample was analyzed for crack propagation and changes in the pore structure. The qualitative and quantitative interpretation was based on the determination of the number of voids, crack diameters, collapse angles, and comparison of the pore structure between the initial state of the sample and after the triaxial test. In the first stage (before the test), the largest object (identified as a microcrack) had a volume of approximately 16 mm3 , after the sample was stress-tested (after the sample was destroyed), the largest identified object was about 15 times larger (240 mm3 ). It appeared that the coal sample was prone to fracturing in defined directions. Comprehensive research has demonstrated the legitimacy of using the proposed methodology to evaluate changes in the sample structure during the triaxial test.

4

Effect of thermal treatment on mechanical properties of sustainable composite: experimental and simulation study

Ouchte I, Ait El Fqih M, Chafiq J, Matadi Boumbimba R, Mikdam A, Chakir H

Composites Theory and Practice

|

2021

|

R. 21, nr 3

102--106

EN

The aim of this work is to accurately characterize the thermomechanical behavior of jute-polyester composites. The thermal characteristics and the mechanical properties are determined over a temperature range from ambient to 100°C. The effect of temperature on the tensile breakage of specimens was investigated in order to determine the ability of this composite to maintain its mechanical resistance. It was observed that Young’s modulus and the tensile strength undergo an increase of about 80% when the temperature rises from ambient temperature to 60°C and a decrease for a temperature range from 60°C to 100°C. Numerical simulations, based on FEM analysis, provided results in good agreement with the experimental data in terms of the stress-strain curves. These simulations were achieved using Abaqus explicit finite element code. The increase and decrease in the mechanical properties were attributed to modification of the adhesion forces at the fiber/matrix interface.

5

Ocena budowy wielowarstwowych form ceramicznych pod kątem nieciągłości wewnętrznych przy zastosowaniu metody rentgenowskiej tomografii komputerowej

Tchórz Adam, Krzak Izabela, Książek Marzanna

Journal of Applied Materials Engineering

|

2019

|

Vol. 59, no. 3

137--145

PL

W pracy przedstawiono możliwości zastosowania rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT) do oceny jakości technologicznej wielowarstwowych form ceramicznych stosowanych w procesie precyzyjnego odlewania. Zaprezentowano koncepcje prowadzenia badań pod kątem ujawnienia i wizualizacji określonych nieciągłości wewnętrznych w strukturze odlewniczych form ceramicznych, a następnie określenia ich charakteru. Rejestracja tomograficzna oparta na analizie obrazów 2D i 3D umożliwiła identyfikację nieciągłości wewnętrznych w formach ceramicznych, pod kątem rozwarstwień czy porowatości wraz z wyznaczeniem jej procentowej ilości, objętości, kształtu porów. Badania wykonano dla dwóch różnych form ceramicznych (molochitowej i kwarcowej), wykonanych metodą wytapianych modeli.

EN

This study presents the possibility of using x-ray computed tomography (CT) for the technological quality assessment of multi-layer ceramic moulds used in the precision casting process. Testing concepts were presented with regard to the detection and visualisation of specific internal discontinuities in the structure of ceramic moulds and the determination of their nature. Tomographic recording based on 2D and 3D images enabled the identification of internal discontinuities in ceramic moulds with regards to delamination or porosity with the determination of the percentage of their count, volume and pore shape. The tests were performed for two different ceramic moulds (molochite and quartz) made with the melted models method.

6

Przykłady zastosowania metody rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT) rdzeni wiertniczych w analizie skał węglanowych

Drabik K., Urbaniec A., Dohnalik M., Mikołajewski Z.

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2018

|

R. 21, Nr 5 (235)

4--10

EN

X-ray computed tomography (CT) is one of the most accurate methods used in the analysis of drill cores, providing a non-invasive method of studying rocks and imaging their internal structure. Discussed technique gives the possibility to reproduce the CT image in various directions, without the necessity of mechanical interference in the rock material, resulting in the core destruction. Carbonate rocks are a specific group of rocks, very difficult to interpret due to a high variability of a number of parameters, such as: lithology, mineral composition, biogenic structures content, porosity, permeability, and others. The method of X-ray computed tomography (CT) can be very helpful in the analysis of various carbonate rocks features. Application of the X-ray computed tomography before dividing the core into archive and so-called ‘working’ parts can be very useful for the core documentation and archiving. The tomographic examination, carried out in appropriate time, allows to preserve a complete image of the core. X-ray computed tomography data can be used for various analyses and interpretations, including geophysical logs and borehole imaging. Continuous profiles of some parameters (such as density or porosity) along the studied core intervals also can be calculated from the tomographic image.

7

Selected features of carbonate rocks based on the X-ray computed tomography method (CT)

Urbaniec A., Drabik K., Dohnalik M.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 3

183--192

EN

The paper presents possibilities of X-ray computed tomography (CT) application in view of representing selected features of carbonate rocks in a CT image. 72 sections of drill cores, approx. 1 m long each, were selected for tomographic examinations to obtain as reliable as possible results. The selected core material represents carbonate formations of various ages (from Palaeozoic to Upper Cretaceous), originating from boreholes situated in the Carpathian Foreland area. The interpretation of tomographic examinations was connected with a detailed sedimentological analysis of selected core sections, allowing to carry out direct comparisons, which of studied features and to what extent have disclosed in the CT images, and also whether this image can supplement or make the prepared descriptions more detailed. The presented information has a qualitative nature, i.e. referring mainly to descriptive features of the analysed carbonate rocks. Because of a limited size of the paper we have focused only on a few from numerous analysed features of carbonate rocks. The method of X-ray computed tomography (CT) can be very helpful at the analysis of various carbonate rocks features, such as structural and textural features, biogenic structures, porosity, and fracturing. It should be emphasised that this is a non-invasive method, providing a possibility to reproduce the CT image in various directions, without the necessity of mechanical interference in the rock material, resulting in the core destruction. Mummified siliceous sponges were examples of biogenic structures, which were best reflected in formations, which have been subjected to processes of selective dolomitization. In such type of carbonate rocks the sponge mummies were not dolomitized, while the basic material of the background was dolomitized. A very good representation of the structure in CT images was obtained for colonial hexacorals from the Scleractinia group, because many details of their skeleton structure are noticeable. Contrary to siliceous sponges the structure of corals is preserved much worse in the case, when the studied deposits were subject to diagenetic processes (such as dissolution, recrystallisation, or dolomitization). In addition, the analysis of various bioclasts, preserved in carbonate rocks, has shown a significant role both of the original mineral component building the skeletal elements of organisms (aragonite, high-magnesium calcite, lowmagnesium calcite), and of diagenetic processes history, directly affecting the condition of those components preservation. Based on the analysed materials it was found that porosity and fracturing are among best reflected features of carbonate rocks in the CT image. Open fractures, fractures filled with anhydrite and fractures filled with clay-marly material are generally well reflected in the CT image. Instead, fractures filled with calcite are variously recognisable, depending on the mineral composition of the rock background.

PL

W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT) pod kątem odzwierciedlenia wybranych cech skał węglanowych w obrazie CT. Do badań tomograficznych wytypowano 72 odcinki rdzeni wiertniczych o długości ok. 1 m każdy w celu uzyskania możliwie najbardziej wiarygodnych wyników. Wytypowany materiał rdzeniowy reprezentuje utwory węglanowe różnego wieku (od paleozoiku po górną kredę), pochodzące z otworów wiertniczych, zlokalizowanych na obszarze przedgórza i w podłożu Karpat. Interpretację badań tomograficznych powiązano ze szczegółową analizą sedymentologiczną wybranych odcinków rdzeni, co pozwoliło na bezpośrednie porównanie, które z badanych cech i w jakim stopniu ujawniły się w obrazie tomograficznym, a także czy obraz ten jest w stanie uzupełnić lub uszczegółowić wykonane opisy. Przedstawione informacje mają charakter jakościowy, tj. odnoszący się głównie do cech opisowych analizowanych skał węglanowych. W związku z ograniczoną objętością artykułu skoncentrowano się jedynie na kilku spośród wielu przeanalizowanych cech skał węglanowych. Metoda rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT) może być bardzo pomocna przy analizie różnego typu ich cech, takich jak: cechy strukturalne i teksturalne, struktury biogeniczne, porowatość, szczelinowatość. Należy podkreślić, że jest to metoda nieinwazyjna, dająca możliwość odtwarzania obrazu tomograficznego w różnych kierunkach, bez konieczności mechanicznej ingerencji w materiał skalny, prowadzącej do niszczenia rdzenia. Spośród przeanalizowanych struktur biogenicznych uwagę zwrócono na zmumifikowane gąbki krzemionkowe, które w najlepszym stopniu odwzorowane zostały w zapisie CT w utworach, które w trakcie diagenezy poddane zostały procesom selektywnej dolomityzacji. W tego typu utworach mumie gąbek nie uległy dolomityzacji, podczas gdy masa podstawowa otaczającego osadu została zdolomityzowana. Bardzo dobre odzwierciedlenie struktury w zapisie CT uzyskano dla kolonijnych koralowców sześciopromiennych z grupy Scleractinia, gdyż w obrazie tomograficznym dostrzegalnych jest wiele detali budowy ich szkieletu. W przeciwieństwie do gąbek krzemionkowych, struktura koralowców zachowana jest znacznie gorzej w przypadku, gdy badane utwory poddane zostały w większym stopniu procesom diagenetycznym (takim jak rozpuszczanie, rekrystalizacja czy też dolomityzacja). Ponadto analiza różnego typu bioklastów, zachowanych w skałach węglanowych, wykazała istotną rolę, zarówno pierwotnego składnika mineralnego budującego elementy szkieletowe organizmów (aragonit, kalcyt wysokomagnezowy, kalcyt niskomagnezowy), jak również historii procesów diagenetycznych, mających bezpośredni wpływ na stan zachowania tych elementów. Na podstawie przeanalizowanych materiałów stwierdzono, że porowatość i szczelinowatość są jednymi z najlepiej odwzorowanych w zapisie tomograficznym cech skał węglanowych. W obrazie CT na ogół w bardzo dobrym stopniu czytelne są szczeliny otwarte, szczeliny wypełnione anhydrytem oraz szczeliny wypełnione materiałem ilasto-marglistym. Natomiast szczeliny zabliźnione kalcytem rozpoznawalne są w różnym stopniu, w zależności od składu mineralnego tła skalnego.

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

A novel approach to the quantitative interpretation of petrophysical parameters using nano‑CT: example of Paleozoic carbonates

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

Acta Geophysica

|

2018

|

Vol. 66, no. 6

1453--1461

EN

The main goal was the analysis of parameters describing the structure of the pore space of carbonate rocks, based on tomographic images. The results of CT images interpretation, made for 17 samples of Paleozoic carbonate rocks were shown. The qualitative and quantitative analysis of a pore system was performed. Objects were clustered according to the pore size. Within the clusters, the geometry parameters were analysed. The following dependences were obtained for carbonate rocks, also for individual clusters (due to the volume): (1) a linear relationship (on a bilogarithmic scale) between the specific surface and the Feret diameter and (2) a strong linear relationship between specific surface area and Feret diameter and average diameter of the objects calculated for the sphere. The results were then combined with available results from standard laboratory tests, including NMR and MICP.

10

Analiza petrofizyczna łupków sylurskich z synklinorium lubelskiego

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

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2017

|

nr 101

293--301

PL

Wyniki badań laboratoryjnych formacji sylurskich pozwalają na uzyskanie szczegółowych informacji na temat złożoności przestrzeni porowej, występowania mikroszczelin, a także obecności pirytu w skale. Trzy próbki mułowców sylurskich pochodzące z różnych głębokości, z jednego otworu zlokalizowanego w synklinorium lubelskim, zostały przebadane pod kątem wyznaczenia właściwości sprężystych, czyli prędkości fal podłużnych P i poprzecznych S, dynamicznych modułów: sprężystości podłużnej (Younga), odkształcenia postaci, odkształcenia objętości, współczynnika Poissona oraz zbiornikowych, z wykorzystaniem spektrometrii magnetycznego rezonansu jądrowego (porowatość całkowita i efektywna, zawartość wody wolnej, kapilarnej i nieredukowalnej). W ramach dodatkowych analiz przeprowadzono badania laboratoryjne przepuszczalności absolutnej w skali nano-Darcy, a także granulometrii. Rentgenowska tomografia komputerowa dała możliwość interpretacji jakościowej wykształcenia przestrzeni porowej oraz mikroszczelin, a także formy występowania pirytu w skale. Interpretacja ilościowa obrazów tomograficznych dostarczyła parametrów geometrycznych porów, pirytów i mikroszczelin, tj. wielkości porów i kryształów pirytów, mikroszczelin itp. Komplementarna analiza petrofizyczna skał łupkowych, wykonana przy wykorzystaniu różnorodnych metod badawczych, stała się kluczem do zrozumienia budowy wewnętrznej tego typu skał, które wykazują silną heterogeniczność parametrów fizycznych i chemicznych szkieletu ziarnowego i przestrzeni porowej.

EN

The results of laboratory measurements of the Silurian formations allow detailed information on the complexity of pore space, the occurrence of microcracks, as well as the presence of pyrite in the rock to be obtained. Three samples of Silurian mudstones from different depths, from one well located in the Lublin synclinorium, were tested for elastic properties, i.e. the longitudinal waves P and transverse S, the dynamic moduli: Young, shear, bulk, Poisson ratio and reservoir using nuclear magnetic resonance spectrometry (total and effective porosity, free water, capillary and irreducible water). Additional laboratory analyses of the absolute permeability on a nano-Darcy scale as well as granulometry were performed. X-ray computed tomography provided an opportunity to interpret the qualitative development of porous space as well as the microscopic and forms of pyrite in the rock. The quantitative interpretation of tomographic images provided the geometric parameters of pores, pyrites and microcracks, i.e. the size of pores, pyrite crystals and microcracks. The complementary petrophysical analysis of shale gas deposits, made using a variety of research methods, became the key to understanding the internal structure of this type of rock, which exhibits strong heterogeneity in physical and chemical parameters of the particle's skeleton and pore space.

11

Application of computed tomography for an analysis of composite with fine dispersive reinforcement made of the Fe65Co10Ni3W2B20 alloy

Szlązak K., Siejka A., Szota M., Nabiałek M., Łukaszewicz A., Klimas J., Pietrusiewicz P., Błoch K.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2017

|

Vol. 83, nr 1

17--22

EN

Purpose: The paper presents the results of microstructure and mechanical properties of composites resulting from a combination of powders of metallic glasses with an epoxy resin (Epidian 100). The study was performed using computed tomography. Design/methodology/approach: The filler used was made of a Fe65Co10Ni3W2B20 amorphous alloy based on, showing in the state after the formation the soft magnetic properties. The aim of the study was to determine the effect of the fraction of the composite powders on the microstructure parameters (mean pore diameter and pore volume fraction) and the properties of the obtained composites. Findings: Based on the survey it was found out that size fraction used does not affect the value of the modulus of elasticity linear composites studied. It was also shown that the composites analysed in an attempt to compress the cross cracked grain boundaries. The influence fraction powders and change the share of the pore size depending on the fraction of the filler. Research limitations/implications: No studies of the magnetic properties determine the usefulness of these materials in the electronics industry. Practical implications: Practical implications are to size the test specimens in the limited range of tests. In the future, it is planned to produce samples with a larger diameter. Originality/value: The paper presents a new group of composites-based metallic glasses conditions characterised by good properties produced a simple and inexpensive method.

12

Investigation of microstructure of bone tissue in mandibles of newborn rats after maternal treatment with antiretroviral drugs

Filipek J., Binkowski M., Maciejewska K., Drzazga Z., Wróbel Z.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2015

|

Vol. 35, no. 1

54--63

EN

High-resolution imaging has become a powerful tool for measurements in clinics, laboratory and animal studies, etc. In the present study, we aimed to investigate age related changes in bone development, and the effect of two antiretroviral agents (zidovudine and indinavir), which were administered during pregnancy, on the microstructure and bone mineral density (BMD) in newborn rats (7-, 14- and 28-day-old), with the use of X-ray microcomputed tomography (XMT). Fifty-four mandible bones were collected and divided into 3 groups: group 1 and 2: newborns after maternal treatment of zidovudine and indinavir respectively, group 3: control animals. The specimens were XMT scanned with the resolution of 7 μm and with a density phantom. Histomorphometric parameters and BMD were calculated to assess bone development depending on the administered drug. A statistical analysis was carried out to compare the differences among the control, zidovudine and indinavir groups. The analysis of the microstructure revealed disturbances in the development of the bone tissue in newborn rats. Indinavir seems to have a greater impact on bone microstructure than zidovudine.

13

Differences in trabecular bone mechanical strength measured by the x-ray microcomputed tomography and compressive test

Binkowski M., John A., Nowak R., Bożek M., Bielecki M.

Journal of Medical Informatics & Technologies

|

2010

|

Vol. 15

163--168

EN

The article describes the concept of measurement of the mechanical strength of trabecular bone dissected from human femoral head. When the studies are performed based on the human trabecular bone, there is a risk that correlation can be not achieved due to high discrepancy in the distribution of the bone density and mechanical properties. The compressive tests and X-ray microcomputed tomography with associated density phantom were used to deliver quantitative data. There is a conclusion that the selection of the region in the femoral head has to be performed very carefully. The region where cylinder is dissected can influence the results and produce fake data, which could not be correlated in the density of bone.

14

Analysis of the feasibility to investigate condition of gas turbine vanes by means of the radiographic method

Chalimoniuk M., Błachnio J., Krysztofik J.

Journal of KONBiN

|

2010

|

No. 1 (13)

129-138

EN

.Operation of avionic turbine engines is always associated with possibility of various defects that may happen to turbine components, in particular to its vanes. The basic examination method intended to assess condition of the turbine vanes is the metallography, a destructive testing technology. The paper deals with the non-destructive test method of X-ray computer tomography (CT) that is chiefly used in medicine but is also suitable to diagnose how far the process of turbine vanes wear and tear is advanced. The computer tomography (CT) is the transmission diagnostic technique that makes it possible to obtain images of various layers within the investigated object. Application areas of this technique include also the quality control in manufacturing of technical facilities. The study presents results of assessments for gas turbine vanes with the use of the X-ray computer tomography after a specific period of the turbine operation. It was found out that the radiographic method, owing to availability of 3D images (including also internal defects) makes it possible to detect types of defects, their sizes and locations.

PL

W procesie eksploatacji lotniczych silników turbinowych występują różnego rodzaju uszkodzenia elementów turbin, a zwłaszcza ich łopatek. Podstawową metodą oceny stanu łopatek są badania metalograficzne - metoda niszcząca. W artykule omówiono stosowaną obecnie, głównie w medycynie, rentgenowską tomografię komputerową (angielski skrót: CT) oraz możliwości jej wykorzystania do diagnozowania zmian stanu łopatek turbin, jako metodę badań nieniszczących. CT jest transmisyjną techniką diagnostyczną umożliwiającą uzyskiwanie warstwowych obrazów obiektów badań. Wykorzystywana jest między innymi w procesie kontroli jakości produkcji obiektów technicznych. Przedstawiono wyniki oceny stanu eksploatowanych łopatek turbiny gazowej rentgenowską tomografia komputerową. Stwierdzono, że metoda radiologiczna wygenerowując przestrzenny obraz stanu (wad wewnętrznych) łopatek umożliwia rozpoznanie ich rodzaju, wielkości i umiejscowienia.

15

Możliwości rentgenowskiej tomografii komputerowej w rozpoznawaniu, obrazowaniu i szacowaniu wielkości szczelin

Zalewska J., Dohnalik M., Sikora G.

Nafta-Gaz

|

2009

|

R. 65, nr 4

296--303

PL

W artykule dokonano przeglądu aktualnych możliwości metody rentgenowskiej tomografii komputerowej w obrazowaniu i szacowaniu szczelin, według publikacji różnych autorów. Przedstawiono także pierwsze własne wyniki.

EN

This paper presents the current possibilitys of roentgen computed microtomography (micro-CT) in aperture imaging and extrapolation according to different authors publications. This paper shows first result of measurements and imaging of rock space, using micro-CT method.

16

Niektóre zastosowania rentgenowskiej tomografii komputerowej w geologii

Zalewska J., Dohnalik M.

Prace Instytutu Nafty i Gazu

|

2008

|

nr 150 wydanie konferencyjne

1069--1074

PL

Rentgenowska tomografia komputerowa (CT) jest techniką posiadającą ogromne możliwości zastosowania w różnych dyscyplinach geologii. Ujawnia ona wewnętrzną strukturę obiektów, determinowaną przez różnice w gęstości. Można na jej podstawie uzyskać duże ilości równoległych przekrojów 2D, które umożliwiają trójwymiarowe odwzorowanie wybranych właściwości. Najważniejszymi zastosowaniami są: badanie porowatości i możliwości transportowania płynów, stosowane w badaniach geologii naftowej, mechaniki skalnej i glebo- znawstwie. W pracy przytoczono trzy szczególnie interesujące przypadki zastosowania x-ray CT w badaniach rdzeni wiertniczych.

EN

Roentgen computed tomography (CT) is a technique with wide application capabilities in many disciplines of earth sciences. It reveals internal object structure determined by density differences. This technique allows obtaining many 2D parallel slices which enable spatial imaging of some features. Most important applications are porosity measurements and fluid trans port capabilities which are used in oil geology research, rock mechanics and soil science. This article shows three interesting x-ray CT applications in rock core research.

17

Niektóre zastosowania rentgenowskiej tomografii komputerowej w geologii

Zalewska J., Dohnalik M.

Nafta-Gaz

|

2008

|

R. 64, nr 9

547-556

PL

Rentgenowska tomografia komputerowa (CT) jest techniką posiadającą ogromne możliwości zastosowania w różnych dyscyplinach nauk o ziemi. Ujawnia ona wewnętrzną strukturę obiektów, determinowaną przez różnicę w gęstości. Można na jej podstawie uzyskać duże ilości równoległych przekrojów 2D, które umożliwiają trójwymiarowe odwzorowanie wybranych właściwości. Najważniejszymi zastosowaniami są badania porowatości i możliwości transportowania płynów; stosowane w badaniach geologii naftowej, mechaniki skalnej i gleboznawstwie. W pracy przytoczono trzy szczególnie interesujące przypadki zastosowania x-ray CT w badaniach rdzeni wiertniczych.

EN

Roentgen computed tomography (CT) is a technique with wide application capabilities in many disciplines of earth sciences. It reveals internal object structure determined by density differences. This technique allows obtaining many 2D parallel slices, which enable spatial imaging of some features. Most important applications are porosity measurements and fluid transport capabilities which are used in oil geology researches, rock mechanics and soil science. This article shows three interesting x-ray CT applications in rock core researches.