明老师找油-17-如何通过组合实验流程进一步提高MicroCT的分辨能力

Ming170

明老师找油-17-如何通过组合实验流程进一步提高MicroCT的分辨能力

近年来，数字岩心技术得到飞速发展，被越来越多地应用在实际科研工作中，通过MicroCT扫描和分析，我们可以得到1um左右的地层精细三维影像，这对于我们理解地下的岩石结构、矿物组成、孔隙展布非常有用，是一项非常实用的技术。

但在研究中也发现，最小500nm-1um的分辨能力也会导致岩石中很多微孔隙和孔喉看不见，计算孔隙度和常规实验室压汞孔隙度差异较大，这影响了我们对地下岩石微观结构的理解，对后续孔隙度研究和渗透率研究影响巨大。

常规解决思路是我们采用更高分辨率的CT设备，对岩样进行扫描，但这一方面大大增加设备成本，同时又会使得所测岩样尺度太小，且数据量巨大，依然不能很好满足实际科研生产需求。那么基于现有设备有没有好的解决思路呢？

通过对CT机的成像原理分析发现，一束射线穿过物质并与物质相互作用后，接收器接收到的射线强度将受到射线路径上物质的吸收或散射而衰减，衰减规律由比尔定律确定，在某一个物体断面上，通过不同角度的激发接收就可得到一系列的射线强度，只要能知道一个未知二维分布函数的所有线积分，即可求得该二维分布函数；进而获得CT断层图像。

CT设备所能识别的是岩石的密度，密度越高，其对X射线的阻挡越强，进一步分析发现，CT对于高密度物质的探测能力要高于低密度物质，就像我们在晴朗的夜空看星星要远比看一个远处不发光的昏暗物体要容易的多一样。

通过组合和优化研究流程，我们就可以适当突破MicroCT的分辨率，选择性增强联通孔隙和有机质的X射线衰减，来更好地识别岩石的孔隙和矿物等，我们称这种方法为：

--干湿法成像

干湿法成像主要分成以下四步：

1、选择样品进行制样

2、对岩样烘干，进行第一轮MicroCT扫描，从下面扫描数据体的一个断面上可以看到，白色的是一些重矿物，暗色的为一些较低密度矿物和孔隙等。

3、对岩样利用CH2I2充分浸泡，进行第二轮MicroCT扫描，将扫描结果和第一轮结果对齐并相减，得到下面数据体。从相同位置断面上可以看到，暗色的是原来的矿物位置，前后相减没有了，（为显示方便，颜色进行了反转），白色位置为填充了CH2I2的孔隙，裂缝和吼道位置。孔隙和大的吼道位置表现的非常清楚，小的吼道和孔隙表现为灰度的变化。

4、对岩样利用I2充分熏蒸，这样碘会吸附在有机质中，之后用清水清洗干燥后进行第三轮MicroCT扫描，将扫描结果和第一轮结果对齐并相减，得到下面数据体。常规矿物和孔隙在第三轮和第一轮没有变化或变化很小，而高密度的碘吸附在有机质中，这样在有机质富集的地方先后相减差异较大，相当于把有机质点亮了，可以用这种方法计算有机质的分布

三维可视化识别孔隙和有机质（动画）

干湿法成像技术的要求：

多次采集图像强度要有较好的一致性，同时一次采集的不同区域强度也要有很好的一致性，再对多次采集图像进行精确配准，才能达到较好的地质效果。

结束语：

通过干湿法成像，可以把小于MicroCT最小像素的微孔隙和孔喉以及有机质的分布刻画出来，更深刻地理解地下的岩石孔隙结构和有机质分布特征，为后续地质分析和储层研究奠定更为坚实的基础。

Tips：

CH2I2  二碘甲烷，分子量是267.87，英文名称Diiodomethane，无色澄清到淡黄色重质液体，用作分析试剂，也用于有机合成，不溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等多数有机溶剂，相对密度(水=1)3.32；相对密度(空气=1)9.25性质稳定

Hg，汞，俗称水银。是常温常压下唯一以液态存在的金属，相对原子质量200.59密度13.59克/立方厘米，汞是银白色闪亮的重质液体，化学性质稳定，不溶于酸也不溶于碱。汞常温下即可蒸发。

I2，碘，是一种紫黑色有光泽的片状晶体，原子序数53，分子量253.9，密度4.933g/cc，熔点113.7 °C，沸点184.3 °C，碘具有较高的蒸气压，在微热下即升华，纯碘蒸气呈深蓝色，若含有空气则呈紫红色，并有刺激性气味。碘易溶于许多有机溶剂中，例如氯仿（CHCl3）、四氯化碳（CCl4）。碘在乙醇和乙醚中生成的溶液显棕色。碘在水中的溶解度虽然很小，但在碘化钾KI或其他碘化物溶液中溶解度却明显增大。