Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

Ocena przydatności wykorzystania geometrycznych parametrów przestrzeni porowej z obrazów tomograficznych w kontekście pomiarów NMR, porozymetrii rtęciowej i porozymetrii helowej

Drabik Katarzyna, Krakowska-Madejska Paulina, Puskarczyk Edyta, Dohnalik Marek

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 11

725--735

PL

Głównym celem pracy była ocena przydatności wyników interpretacji ilościowej, uzyskanej z obrazowania wewnętrznej struktury próbek skał z wykorzystaniem metody tomografii komputerowej, do szacowania parametrów zbiornikowych takich jak porowatość czy przepuszczalność. W pracy badano zależności korelacyjne pomiędzy parametrami przestrzeni porowej uzyskanymi z analizy obrazów tomografii komputerowej a wynikami standardowych badań laboratoryjnych. Materiał badawczy składał się z próbek piaskowców czerwonego spągowca, facji eolicznej, pobranych z obszaru Niżu Polskiego. Do analiz wybrano kilkadziesiąt próbek skał piaskowców czerwonego spągowca, dla których policzono 69 parametrów. Interpretacja jakościowa i ilościowa polegała na porównaniu parametrów otrzymanych z analizy obrazu tomograficznego z wcześniej uzyskanymi wynikami analiz laboratoryjnych obejmujących następujące metody badawcze: porozymetrię helową (Por.He), spektrometrię jądrowego rezonansu magnetycznego (NMR), porozymetrię rtęciową (Por.Hg) i przepuszczalność absolutną (przepuszcz). Utworzono macierze korelacji dla wszystkich dostępnych parametrów, do pracy wybrano korelacje istotne, o najwyższym współczynniku korelacji liniowej. Zaobserwowano istotne zależności liniowe pomiędzy parametrami wyznaczonymi z analizy obrazów CT i innych metod badawczych. Uzyskano modele pozwalające na szacowanie przepuszczalności, porowatości i zawartości wody nieredukowalnej na podstawie parametrów geometrycznych otrzymanych z obrazów tomograficznych (współczynnik kształtu, charakterystyka Eulera czy powierzchnia właściwa). W efekcie możliwe jest wstępne oszacowanie parametrów petrofizycznych jedynie na bazie wyników z nieniszczącej metody CT. W przypadku obrazowania tomograficznego pełnych rdzeni uzyskane związki pozwalają na wstępną estymację rozkładu porowatości i gęstości objętościowej w całym rdzeniu, co może być pomocne podczas typowania miejsc do poboru próbek rdzeni przeznaczonych do szczegółowych badań laboratoryjnych.

EN

The main purpose of the study was to assess the usefulness of the results of quantitative interpretation of computed tomography (CT) images of rocks’ pore structure for the estimation of reservoir parameters, such as porosity and permeability. This study presents results of correlation analyses between the pore space parameters obtained from the analysis of computed tomography images and the results of standard laboratory tests. The research material consisted of samples representing Rotliegend sandstones of aeolian facies, collected from core material from wells located in the Fore-Sudetic Monocline. Several dozen samples were selected for analysis, for which 69 parameters were calculated. The qualitative and quantitative interpretation consisted in comparing the parameters obtained from the analysis of the tomographic images with the previously obtained results of laboratory analyzes including the following research methods: helium porosimetry (Por.He), nuclear magnetic resonance spectrometry (NMR), mercury porosimetry (Por.Hg) and absolute permeability (let it pass). Correlation matrices for all available parameters were determined, significant correlations with the highest coefficient of linear correlation were selected as a subject of this work. Significant linear relationships were observed between the parameters determined from the analysis of CT images and other research methods. Models that were obtained allowed to estimate the permeability, porosity, and irreducible water content based on geometrical parameters obtained from tomographic images (shape factor, Euler characteristic or specific surface area). The important result of this work is the possibility to estimate petrophysical parameters based on the results of the non-destructive CT method only. In the case of tomographic imaging of whole cores, the obtained results allow for a preliminary estimation of the porosity and volume density distribution in the entire core, which may be helpful in selecting representative samples of core for detailed laboratory tests.

3

Charakterystyka utworów czerwonego spągowca w aspekcie badań rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej i mikroskopii optycznej

Dohnalik Marek, Ziemianin Konrad

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 11

765--773

PL

Artykuł prezentuje wyniki analiz mikrotomograficznych oraz petrograficznych piaskowców czerwonego spągowca pobranych z materiału rdzeniowego z otworów wiertniczych zlokalizowanych na obszarze monokliny przedsudeckiej, w jej części środkowej iźpółnocnej, oraz na granicy monokliny przedsudeckiej i synklinorium mogileńsko-łódzkiego. Do badań wytypowano 3 rejony: Czarna Wieś–Parzęczewo (19 próbek), Środa Wielkopolska–Kromolice (21 próbek) oraz Siekierki–Miłosław (21 próbek). Celem przeprowadzonych badań petrologicznych oraz mikrotomograficznych było zbadanie, w jaki sposób odmienne właściwości zbiornikowe piaskowców znajdą odzwierciedlenie w wynikach zastosowanych metod. Wykazano zdecydowane zróżnicowanie pomiędzy próbkami z rejonu Środa Wielkopolska–Kromolice a pozostałymi przebadanymi obszarami. Dla wspomnianego obszaru otrzymano najwyższą średnią wartość porowatości efektywnej, najwyższy średni udział podsystemów zaliczanych do VII klasy objętości porów, trzykrotnie większą średnią wartość współczynnika porowatości CT oraz największą długość średniej cięciwy. Również pod kątem petrograficznym (skład szkieletu ziarnowego, typ cementu) jest to region, gdzie zaznaczają się wyraźne różnice, zwłaszcza w porównaniu z rejonem Czarna Wieś–Parzęczewo. Na podstawie uzyskanych wyników możliwe było uszeregowanie przebadanych rejonów pod kątem własności zbiornikowych – od najgorszych (Czarna Wieś–Parzęczewo) do najlepszych (Środa Wielkopolska–Kromolice). Wyciągnięte wnioski znajdują także potwierdzenie w innych analizach petrofizycznych (np. porozymetria rtęciowa, analizy przepuszczalności). Połączenie otrzymanych wyników mikrotomograficznych i petrograficznych pozwoliło na uzyskanie pełnej charakterystyki badanych próbek – zarówno pod kątem składu mineralogicznego szkieletu ziarnowego, jak też wykształcenia przestrzeni porowej. Dane te, zwłaszcza w połączeniu z wynikami analizy gęstości i porowatości metodami piknometrii helowej oraz porozymetrii rtęciowej, otwierają szereg możliwości przeprowadzenia różnego typu modelowań (porowatość, przepuszczalność) zarówno w skali samej próbki, jak też w skali otworu lub nawet całego basenu, co ma kluczowe znaczenie dla tworzenia strategii poszukiwań złóż węglowodorów.

EN

The article presents the results of microtomographic and petrographic investigations of Rotliegend sandstones collected from core material from wells located in the area of the Fore-Sudetic Monocline in its central and northern parts and also on the border of the Fore-Sudetic Monocline and the Mogilno - Łódź Synclinorium. Three areas were selected for the study: Czarna Wieś–Parzęczewo (19 samples), Środa Wielkopolska–Kromolice (21 samples) and Siekierki–Miłosław (21 samples). The aim of the petrologic and microtomographic studies was to investigate how the different reservoir properties of sandstones will be reflected in the results of the methods used. Strong differences between samples from the region of Środa Wielkopolska–Kromolice and the other studied areas have been demonstrated. In the case of this area several key factors were noticed: the highest average value of effective porosity; the highest average content of pores belonging to class VII (pore volume subsystem classification); three times higher average value of the CT porosity coefficient and the largest length of the average chord. Also in terms of petrography (composition of grains, cement type) it is a region where major differences, especially compared to the region of Czarna Wieś–Parzęczewo, can be seen. Based on the obtained results, it was possible to rank the examined regions in terms of their reservoir properties – from the worst (Czarna Wieś–Parzęczewo) to the best (Środa Wielkopolska–Kromolice). These conclusions are also confirmed by other petrophysical analyses (eg. mercury porosimetry, permeability analysis). Combination of the obtained microtomographic and petrographic results allowed to obtain a full characterization of the investigated samples – both in terms of the mineralogical composition of grains, as well as the development of the pore space. These data, especially in combination with the results of density and porosity analyses (helium pycnometry and mercury porosimetry), open up a number of possibilities to carry out different types of modeling (porosity, permeability) both on the scale of the sample itself, as well as the scale of a single well or even the whole basin, which is crucial for creating a hydrocarbon exploration strategy.

4

Możliwości rozpoznania wybranych cech skał węglanowych na podstawie obrazu tomografii komputerowej (CT) oraz skanera mikroopornościowego (XRMI)

Urbaniec Andrzej, Drabik Katarzyna, Dohnalik Marek, Zagórska Urszula, Kowalska Sylwia

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2019

|

nr 225

1--230

PL

W monografii przedstawiono możliwości wykorzystania metody rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT) pod kątem oceny stopnia odzwierciedlenia różnego typu cech skał węglanowych w uzyskanym obrazie tomograficznym. Wspomniana metoda stanowi jedno z bardziej precyzyjnych narzędzi stosowanych do analizowania metrowych odcinków rdzeni wiertniczych, zapewniających jednocześnie nieinwazyjny sposób badania skał i obrazowania ich struktury wewnętrznej. Skały węglanowe stanowią dosyć trudną do interpretacji grupę skał ze względu na swą bardzo dużą, często trudną do przewidzenia, zmienność szeregu cech i parametrów, takich jak: wykształcenie litologiczne, skład mineralny, historia procesów diagenetycznych, zawartość szczątków organicznych, porowatość, przepuszczalność oraz wiele innych. Metodyka tomografii komputerowej, z uwagi na swoją specyfikę określania zróżnicowania gęstościowego ośrodka skalnego, ma teoretycznie duży potencjał uzyskania lepszej rozdzielczości obrazowania niektórych cech, które mogą być niewidoczne bezpośrednio na powierzchni rdzenia (np. ze względu na jednolitą barwę lub stopień przekrystalizowania skały). Efektem pomiarów jest otrzymanie przestrzennego obrazu rdzenia w skali odcieni szarości. Kolory jasne odpowiadają fragmentom rdzenia o wysokiej absorpcji promieniowania X, a ciemne – obszarom o niskiej absorpcji. Na wielkość absorpcji promieniowania rentgenowskiego wpływ ma przede wszystkim gęstość ośrodka skalnego, jak również liczby atomowe pierwiastków wchodzących w skład poszczególnych minerałów. Badania tomograficzne, w celu uzyskania możliwie najbardziej wiarygodnych wyników, wykonano dla 72 interwałów rdzeniowych skał węglanowych o długości około 1 m, pochodzących łącznie z 8 otworów wiertniczych, zlokalizowanych na obszarze przedgórza i brzeżnej części Karpat. Wytypowany materiał rdzeniowy reprezentuje utwory węglanowe różnego wieku, od dewonu po kredę. Interpretację badań tomograficznych porównano ze szczegółową analizą sedymentologiczną wszystkich analizowanych odcinków rdzeni, co dało możliwość bezpośredniego porównania, 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 cech makroskopowych skał. Przedstawione informacje mają charakter jakościowy, tj. odnoszący się głównie do cech opisowych analizowanych skał węglanowych. Kolejnym celem niniejszej pracy było wykonanie korelacji głębokościowej obrazu ściany otworu uzyskanego w wyniku pomiaru skanerem elektrycznym XRMI™ firmy Halliburton z obrazem tomograficznym analizowanych interwałów rdzeniowych oraz rozpoznanie możliwości uszczegółowienia interpretacji obrazu mikroopornościowego na podstawie jego porównania z obrazem CT. W rozdziale 2 pracy przedstawiono ogólną charakterystykę pomiaru metodą rentgenowskiej tomografii komputerowej, uwzględniając specyfikę zastosowanego urządzenia pomiarowego. W rozdziale 3 omówiono podstawy teoretyczne pomiaru skanerem elektrycznym (XRMI™) oraz przetwarzania i interpretacji obrazu mikroopornościowego ściany otworu wiertniczego. W rozdziale 4 przedstawiono szczegółową charakterystykę sedymentologiczną i litofacjalną wykonaną na podstawie analizy cech makroskopowych wytypowanych do badań interwałów rdzeniowych. Rozdział 5 zawiera analizę stopnia odzwierciedlenia w zapisie tomograficznym wybranych cech strukturalnych i teksturalnych skał węglanowych, których geneza związana jest najczęściej bezpośrednio z procesem sedymentacji osadów lub też oddziaływaniem procesów diagenetycznych. Spośród różnych przebadanych elementów uwagę zwrócono na: strukturę gruzłową, teksturę biolitytową, teksturę onkolitową, brekcje i zlepieńce węglanowe, spotykane w skałach węglanowych typy warstwowania, szwy stylolitowe oraz efekty dolomityzacji. Rozdział 6 obejmuje analizę możliwości odtworzenia struktur biogenicznych spotykanych najczęściej w skałach węglanowych na podstawie ich zapisu tomograficznego. W ramach tego zagadnienia przebadano cały szereg form zapisu w stanie kopalnym charakterystycznych dla następujących grup organizmów: gąbek krzemionkowych i wapiennych, amfipor, koralowców kolonijnych i osobniczych, serpul, ślimaków, małżów (w tym charakterystycznych grup, takich jak inoceramy, skałotocza i małże z rodzaju Trichites), ramienionogów, liliowców i jeżowców. Ponadto zwrócono również uwagę na obecność bioturbacji. W rozdziale 7 przeanalizowano możliwości obrazowania za pomocą rentgenowskiej tomografii komputerowej różnych typów porowatości, kawernistości, a także szczelinowatości, zwracając uwagę na zróżnicowany stopień zabliźnienia szczelin (szczeliny otwarte i zabliźnione), jak również możliwość ich wypełnienia różnym materiałem mineralnym (np. cementem węglanowym lub anhydrytowym czy też substancją ilastą lub ilasto-marglistą). W rozdziale 8 omówiono wyniki korelacji obrazu tomograficznego rdzeni skał węglanowych z wysokorozdzielczym zapisem sondy XRMI™ na przykładzie czterech wybranych interwałów rdzeniowych. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że metoda rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT) jest bardzo pomocna przy analizie różnego typu cech sedymentacyjnych i biogenicznych skał węglanowych. 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. Wykonanie tomografii komputerowej rdzenia przed jego przecięciem i podziałem na część archiwalną i tzw. roboczą może być również bardzo przydatne dla potrzeb jego dokumentacji i archiwizacji, gdyż proces przecięcia rdzenia, a następnie pobór materiału do badań laboratoryjnych niosą ze sobą możliwość utraty niektórych istotnych informacji. Ma to szczególne znaczenie w przypadku skał węglanowych, które ze względu na swoją naturę mogą cechować się bardzo dużą zmiennością (pionową i poziomą) nawet na niewielkim odcinku rdzenia (rzędu kilku centymetrów). Wykonane w odpowiednim czasie badanie tomograficzne pozwala zachować kompletny obraz rdzenia, który może później zostać wykorzystany do różnego rodzaju analiz i interpretacji, jak również reinterpretacji pomiarów geofizycznych (w tym zwłaszcza pomiarów wykonanych skanerem elektrycznym). Do cech strukturalnych i teksturalnych najlepiej odzwierciedlonych w zapisie tomograficznym należały: struktura gruzłowa, różne typy warstwowania, przewarstwienia margliste lub ilasto-margliste, brekcja dolomityczna o teksturze agmatycznej, biolityty koralowcowe charakteryzujące się stosunkowo niewielkimi zmianami diagenetycznymi, szwy stylolitowe, a także efekty procesów selektywnej dolomityzacji. Spośród przebadanych struktur biogenicznych najlepiej odwzorowane w zapisie tomograficznym zostały: koralowce kolonijne, amfipory i kolce jeżowców, a w mniejszym stopniu także gąbki krzemionkowe oraz muszle mięczaków. Analiza różnych przykładów struktur biogenicznych zachowanych w skałach węglanowych wskazała wyraźnie na bardzo istotną rolę zarówno pierwotnego składnika mineralnego budującego elementy szkieletowe, jak też 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 ilastomarglistym. Natomiast szczeliny zabliźnione kalcytem rozpoznawalne są w różnym stopniu, w zależności od składu mineralnego tła skalnego. Obraz tomograficzny rdzeni może mieć również duże znaczenie w interpretacji pomiarów geofizycznych, w tym zwłaszcza wykonanych skanerem elektrycznym. Przydatność metody CT jest szczególnie istotna w przypadku odwiertów z zachowanym materiałem rdzeniowym, w których nie wykonano kompletu badań geofizyki otworowej, gdyż umożliwia ona wyliczenie ciągłych profilowań dla niektórych parametrów (takich jak gęstość czy porowatość) wzdłuż przebadanych interwałów rdzeniowych.

EN

The monograph presents the possibilities of using X-ray computed tomography (CT) method to reflect various types of carbonate rock features in an obtained tomographic image. The technique discussed 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. 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 structure 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 because of it enables density diversification determination of a rock medium. This methodology has a high potential to obtain better resolution with respect to certain features, macroscopically invisible in the core (e.g. due to a homogeneous colour or the effect of recrystallization). The measurements result in obtaining a spatial image of the core in the greyscale. Light colours correspond to the core fragments with a high X-ray absorption, and the dark ones to the areas of low absorption. The amount of X-ray radiation absorption is primarily affected by the density of the rock medium, as well as the atomic number of the elements included in the individual minerals. 72 sections of drill cores, approx. 1m long each, were selected for tomographic examinations to obtain results as reliable as possible. The selected core material represents carbonate formations of various ages (from Devonian to Cretaceous), originating from the boreholes situated in the Carpathian Foreland and Carpathian basement areas. The interpretation of tomographic examinations was connected with a detailed sedimentological analysis of all core sections, allowing to carry out direct comparisons, as to which of the studied features and to what extent were 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 analyzed carbonate rocks. Another aim of this work was to compare and refine the interpretation of the borehole micro-imager, obtained as a result of measurements by Halliburton’s XRMI™ electrical scanner, based on its comparison with the tomographic image of the analyzed core intervals. Chapter 2 describes the general characteristic of the X-ray computed tomography method measurement, as well as the specificity of the measuring equipment. Chapter 3 includes the theoretical framework of the measurement principles, image processing and application of X-tended Range Micro Imager (XRMI™) (the wireline borehole imaging tool). Chapter 4 presents detailed sedimentological and lithofacial characterization based on the analysis of macroscopic features of the selected core intervals. Chapter 5 includes the analysis of selected structural and textural features of carbonate rocks in the tomographic imaging. The following features were analyzed: nodular structures, texture of biolithites, oncolithic textures, carbonate breccias and conglomerates, various types of stratification found in carbonate rocks, stylolites, dolomitization effects. Chapter 6 contains the analysis of the biogenic structures, most often found in carbonate rocks, based on their tomographic image. As part of this issue, a number of fossil record forms were studied. They are characteristic of the following groups of organisms: siliceous and calcareous sponges, amphiporas, colonial and individual corals, serpulids (tube-dwelling polychaetes), gastropods, bivalves (including characteristic groups such as inoceramids, boring and nestling bivalves, as well as thick-walled Trichites shells), brachiopods, crinoids and echinoids. In addition, attention was paid to the presence of bioturbations. Chapter 7 presents the possibilities of X-ray computed tomography imaging of various types of porosity, cavernosity and fractures. The open fractures, calcite and anhydrite-filled fractures, as well as fractures filled with clay minerals were analyzed. Chapter 8 includes the correlation possibilities of the carbonate rock cores tomographic images with the high-resolution XRMI™ images on the example of four selected core intervals. The method of X-ray computed tomography (CT) can be very helpful in the analysis of various carbonate rocks features, such as structural and textural features, as well as biogenic structures. The discussed technique, as a non-invasive method, renders a possibility to reflect the CT image in various directions, without the necessity of mechanical interference in the rock material, resulting in the core destruction. 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 at the appropriate time, allows to preserve a complete image of the core. X-ray computed tomography data can also be used for various analyses and interpretations, including geophysical logs reinterpretation and borehole imaging. The structural and textural features, best reflected in the tomographic record, included: the nodular structures, different types of stratification, the marly or clay-marly interlayers, the dolomitic breccia with agmatitic texture, the coral biolithites which had not changed much as a result of diagenetic processes, the stylolitic seams, as well as the effects of selective dolomitization processes. Among the examined biogenic structures, the following were best represented in the tomographic records: colonial corals, amphiporas and echinoid spines. Siliceous sponges and shells of molluscs were also relatively well reflected. The analysis of various examples of biogenic structures preserved in carbonate rocks clearly indicated the very important role, of both the original mineral component building skeletal elements, as well as diagenetic processes having a direct impact on the state of preservation of these elements. Porosity and fracturing are the best represented features of carbonate rocks in the CT image. Open fractures as well as fractures filled with anhydrite or with clay-marly material are generally well reflected in the CT image. Fractures filled with calcite are variously recognizable, depending on the mineral composition of the rock background. The tomographic imaging of the cores may also be very important in the interpretation of geophysical logs. The usefulness of the CT method is particularly important for wells with preserved core material, in which no complete set of borehole geophysics has been done. Continuous profiles of some parameters (such as density or porosity) along the studied core intervals can be calculated from the tomographic image.

5

Pomiary dwuenergetycznej tomografii (Dual Energy CT) w celu badania skał

Dohnalik Marek, Kaczmarczyk Jan

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 2

83--88

PL

: Jedno z pierwszych zastosowań rentgenowskiej tomografii komputerowej w geologii miało miejsce w 1974 roku. Tomografia rentgenowska (CT) umożliwia nieinwazyjne obrazowanie badanych przedmiotów. Wynikiem pomiaru tomograficznego jest przestrzenny obraz, przedstawiający zmiany absorpcji promieniowania rentgenowskiego. Powstaje on poprzez wyliczenie, podczas procesu rekonstrukcji, wartości absorpcji dla każdego punktu badanego przedmiotu. Istotną zaletą tomografów komputerowych jest możliwość przebadania dużych obiektów (metrowych odcinków rdzenia) w bardzo krótkim czasie. Ich wadą jest natomiast względnie niska rozdzielczość pomiaru. Każdy woksel na obrazie tomograficznym ma przypisaną konkretną wartość zaczernienia proporcjonalną do liniowego współczynnika tłumienia, zależną od gęstości elektronowej i efektywnej liczby atomowej, uśrednionych w obrazowanej przestrzeni (zakres uśredniania określa rozdzielczość obrazu tomograficznego). Dysponując dwoma obrazami, zarejestrowanymi przy dwóch różnych energiach pomiaru, można podjąć próbę rozdziału obrazu na dwie składowe: pierwszą – zależną od gęstości elektronowej i drugą – zależną od efektywnej liczby atomowej. Celem opisanych prac jest pokazanie możliwości wykorzystania dwuenergetycznej tomografii komputerowej (DECT) do charakterystyki litologiczno-gęstościowej rdzeni wiertniczych. Aby wykorzystać obrazy tomograficzne do otrzymania wymienionych wielkości fizykochemicznych konieczna jest standaryzacja obrazów. W pracy przedstawiono proces wyznaczania współczynników kalibracyjnych, które są niezbędne do przeliczania wartości współczynników absorpcji, będących bezpośrednim wynikiem rekonstrukcji pomiaru tomograficznego na wartości gęstości elektronowej oraz efektywnej liczby atomowej Z. W artykule zaprezentowano proces kalibracji z wykorzystaniem wzorcowych minerałów. Wyliczone z analizy obrazów wartości próbek wzorcowych, porównano z wartościami wyznaczonymi metodami laboratoryjnymi. Przykład zastosowania wyników przedstawiono na przebadanym fragmencie obrazu rdzenia piaskowca, zawierającego szczelinę wypełniona kalcytem.

EN

One of the first applications of X-ray computed tomography in geology took place in 1974. X-ray tomography (CT) allows non-invasive imaging of the examined objects. The result of a tomographic measurement is a spatial image, showing the changes in X-ray absorption value for each point of the examined object, which are a result of calculations during the reconstruction process. An important advantage of computer tomographs is the ability to test large objects (meter sections of the core) in a very short time, while the disadvantage is the relatively low resolution of the measurement. Each voxel in the tomographic image has a specific grey value, proportional to the linear attenuation coefficient, depending on the electron density and the effective atomic number averaged in the imaged space (the averaging range is determined by the resolution of the tomographic image). Two tomographic images registered at two different energies, allows the deconvolution of the images into two components: the first – dependent on the electron density and the second – dependent on the effective atomic number. The aim of this study is to show the possibility of using dual energy computed tomography (DECT) to litho-density characterization of rock cores. In order to use tomographic images to obtain the above-mentioned physicochemical values, it is necessary to standardize CT images. The paper presents the process of determining calibration coefficients, which are necessary to convert the values of absorption coefficients, which are a direct result of CT reconstruction, into density values and effective Z atomic number. The article presents the calibration process with the use of reference rock fragments. The values of the standard samples computed from the analysis of images were compared with the values determined by laboratory methods. An example of the application of results is presented on the examined part of the image of the sandstone core, containing a calcite-filled fracture.