wizualizacja przestrzeni porowej ska£ z wykorzystaniem ...

8
GEOLOGIA 2009 Tom 35 Zeszyt 2/1 625632 WIZUALIZACJA PRZESTRZENI POROWEJ SKA£ Z WYKORZYSTANIEM MIKROTOMOGRAFII RENTGENOWSKIEJ Visualization of pore space using Roentgen microtomography Jadwiga ZALEWSKA & Marek DOHNALIK Instytut Nafty i Gazu; ul. Lubicz 25a, 31-503 Kraków; e-mail: [email protected], [email protected] Abstract: Roentgen computed microtomography (micro-CT) allows visualizing internal structure of measured objects determined by density differences. Micro-CT measurements enable obtaining of many parallel 2D cross sections, which allows to project in 3D particular properties. Main micro-CT applica- tions are porosity measurements and visualizations. The paper shows first results of measurements and imaging of rock porous space, using micro-Ct method. Key words: microtomography , visualization, pore space, sandstone S³owa kluczowe: mikrotomografia, wizualizacja, przestrzeñ porowa, piaskowiec TECHNIKA SKANOWANIA TRÓJWYMIAROWEGO PRZY POMOCY RENTGENOWSKIEJ MIKROTOMOGRAFII KOMPUTEROWEJ Rentgenowska mikrotomografia komputerowa (micro-CT), pierwotnie zosta³a opracowana jako technika maj¹ca zastosowanie w medycynie, gdzie umo¿liwia³a dwu- i trójwymiarowe rekonstrukcje w³aciwoci wewnêtrznych obiektu. Z uwagi na jej szerokie rozpowszechnie- nie i zastosowania, geolodzy zaimplementowali t¹ technikê do swoich badañ (Wellington et al. 1987, Fabre et al. 1989, Raynaud et al. 1989, Swennen et al. 1990, Orsi et al. 1994, Boespflug et al. 1995, Verhelst et al. 1996). Wspomniane opracowania jasno wykaza³y ogromne mo¿liwoci zastosowania micro-CT w badaniu próbek geologicznych. Rentgenowska mikrotomografia komputerowa ma zastosowanie do analizy jakocio- wej i ilociowej wewnêtrznych w³aciwoci materia³ów geologicznych, o ile badana próbka odznacza siê wystarczaj¹co du¿ym zró¿nicowaniem absorpcji promieniowania rentgenow- skiego przez poszczególne jej elementy . Jednym z wa¿niejszych zastosowañ rentgenowskiej tomografii komputerowej jest badanie porowatoci, co u³atwia silny kontrast gêstoci pomiê- dzy faz¹ sta³¹ a powietrzem. Przyk³ady zastosowañ wymienionej metody obejmuj¹ charakte- rystykê ska³ zbiornikowych (V an Geet et al. 2000, 2003). Kontrast gêstociowy elemenw

Transcript of wizualizacja przestrzeni porowej ska£ z wykorzystaniem ...

Page 1: wizualizacja przestrzeni porowej ska£ z wykorzystaniem ...

�������� � � � � ���� � ��������� � �����

�������������� ���� ������� ����

������������� �

���������������� ��� ������

����������� ! "# $%�#�&%���!'� %!�'%!(�&$ � ( '$�#)*

�+,�'���� ����-��$%./�0�����

��������������� ���

�������������������������� �

!�"��#���! ��$���%�&���'()����$���%�&�

�1��$�&�2 ������������ !��"��#�$������$% &��'�#�$�()�*�%++�,��-#�!%+##���#���$�%+���$!��!$���.

��%�!$�"��/0�����"���$�#��"�/��"���#���"#..�$�����1�2#�$�()����%�!$���������%/+���/�%#�#����.��%��

%$%++�+�3��$��������#���4�,&#�&�%++�,����� $�0����#���3� %$�#�!+%$� $� �$�#��1�2%#���#�$�()��% +#�%(

�#����%$�� �$��#�����%�!$�������%�"�-#�!%+#%�#���1��&�� % �$��&�,��.#$���$��!+����.���%�!$�������%�"

#�%�#����.�$��5� �$�!��� %��4�!�#����#�$�()�����&�"1

�%*, $+�2 �#�$������$% &�4�-#�!%+#%�#��4� �$��� %��4��%�"�����

�3 ,�.��&� ,%2 �#5$������$%.#%4�,#!%+#%�0%4� $���$�6� �$�,%4� #%�5�,#��

� �0����������������4�������� ��

����������� ��� ������ ���������������

������ ���

�� ��� ��������� � � �������� ������ �������� ����������� � ���� ���7�� ���� �� �

��� ����� �������8������� � �� ����������� ������������ 9 ����7�����������:������� ��

��� ����������7�;��� ;������ <��� ���� !�����"��������� ���������� ����� �� ������ ���

��� ������ � �� ������ ��������� ��� � �� �� �8� ���� ��<�� ��� ����!���#��=� � ��

���������>?��@�!������������>������ �������������>���A�� � ����������������������������B�

C ���� ����������������D���� ���������������"�=�� � �� �� ���� �� ������ �������7�� �� � �

� 9 �� ;������� � �� ������� ������!��� �����:!����� ���� ���"

�� ��� ��������� � � �������� ������ ���������� � �� ���� �� � ������� ;�� �

������� ;�� ������� <��� �����7�;��� ;����������7:���� ���� ����� �� ��!��� ����:!��

�� �������<�����������8� ���9�����:9 �� �� �����!� �������� ��� � �� ����� ��� ��

����� �������� ������: ������� ��� ��"�E�� �������9 ������������� � ��#��� ��� ������

� � �������� ������ ���������!��� ���� � ��� ;����� ��7�������� ��� �������<�� ;���� ��<�

�������8����78���� ��������"�F����7�������� � ��#������ � ������ ��� !�����8����������

������<����7��!� � �� ������D� �����������������"�G �������<�� ;�� ���� ��� �:�

Page 2: wizualizacja przestrzeni porowej ska£ z wykorzystaniem ...

�� E"��� ������H�$"�% � � ��

!��� �� � !������������:� ��9���� �������� ����� �� �������� ������ ���������� <��� ��

� �� ���� !����:��� �"�� ���� :��� � ������� � ��� ;���� ������� ����@ �����������������

�!�� ��� ���� � �� ���� �� ���������� ��7 ;����� ����������"�G ������� ��<�������8

����78���� ���������� ����������� �������� � �� �����!��� ����7�;��� ;��������� ��� ���

� �� ���� ��� �����F������������������"������ ��������� �� ������� ���� ������������

� � ������� ���� ������ 9 �����8�� ��:9 �� ���� ��<����� �������������������7 � ���

� �8��%����������������"

� �������I��������������G��� ����� ���������� � � ������� ��� ������C� ��� � �����

��:��������!���� � � ���� ������8��� ������ ������8���� �� � ��� 9 �� ;���!�������

�����8��������� �8�� ����� �� ;��8� !����� ����� 9 �� ;��8�������� ��� �� ���� ���

� ��<���� ���!��� ������:!��� ����<�� ;��� ���� ��� �� ��"� ����� ������� � ��� ����

���� � � �������� ��� ������ ��8J�K�:�7 ��� ��� � �� ����� ��� ������ ��������� �� ���

�������� ��� ��<���� ������ ��� �� �"�$� ��� �� ������� ����������� �����:!������7�9

���� �� ���7��������� �:���� ��� 9 ������ ��<���� ������ � ������ �����������:!��� �����

���� ������������� ���� �������8��� ������� ��"�$� ��� �� ������ �� ����������� � �8�������

� ������:�"

���� ������ ��� �������� � �������� ������ ��������� ��� ��� ��������� ��� !�����

��� ���������7���� ����� ��� � �� ���*"�=�8������ ��� ���� ��� ������������� ��8�������

������<���������� ���� �7�!�� ������� ����� ������� ������!� �����"��� ������ ��� ��<9� ��

�� ��� � �� ����� ������� ���������;������8����������� ��� ��� 8����! ;L��!� �!� �������

���7���������C��������!������� � ��� � ��� � ��<9� ����� ����� ����! ;������������+J

xII dd ���

% ���!� �!� ��� ����! ;���+��� �� ���8�� ����:� � ����:9 ���� ��� � �����������<

���7�� ���8�� ���L�������� ��7� �� ��J

xeII 0 ��

�����J����� ��<9� �����8����� ������;���������� ;� ���M����� ��<9� �����8���������8���M�+��

���! ;L��!� �!� ��M�N�����7� ��������:7��� ����!� �������� ��7� �� ��������� ���:� ��9

���:7��� ������ �7���� ��� � � ��� ����:��� ����� ���8� ����������:7��� ��:���!� �����

�� ��� ��������� � � ������� ������ ��� ������������� �9 ;��� ��� �������� ��� � �� ��

��� <� �������7�� ������: ������7�� ������ 9����<�� ��� ������� ��L"

=��:7��� ����7���� ��� � � ��� �N��� �9�� ���<�� ;���� ���� ������<�� ;���;����

����� ��� ���!���� � ������������������������� ;L���� � ���; ����:���=� � �� ����������>?�J

2.3

8.3

E

Zba

���

�����J ��� ���:7��� ��� ���� � ���� �9 �� ��� �������� ��� � �� ����� ��� ������ �� ����

�� �����:7��� ������G �� �I���� �M�������7�M�,���� ������� � �"

�� ��� ��������� � � �������� ������ ��� ��������<� ���������� ����� ��������� �

��� � �� ���O�!��� �� � !������� ��� �� ����� �������8� ������ 7 9� �����:!�����������

����P��Q"�% ���� ��������������� �� ������� ��������� !��������� �������� �������� � �

������� ������������� ���� ����������:��� � ����� � !��� �� ��� ���� ;������:7��� ���

Page 3: wizualizacja przestrzeni porowej ska£ z wykorzystaniem ...

�������������� ���� ������� ����������������� ����������������� ��� ������ ���

������������������ ����������������������� �������� ���������!�"������� # ���

$$%&'�(�������������������������)��*����*�� *� ��+���,������������ ��*��

��+� ��-� *����$%���������������&��

. ���-� *��������� ���������������������/��� �� 01���$2,� */� �������

��+�������� ����� ����������� �3�4�#*�������������� ���������� �� *����

��� ������-�� ����� ��������� -��*�� ��+�������� �� ��� ����3��� �� �� *����

���+�� 0� ����������2������� �����#��� ���������� ��� ���� �� ����������+����

���� �� 5�� �� ����������� ���� ����/�����

���� �� 6���� � �*���*���� ��� ������

7� �� ��� �����������������*�8,��� �����*�������9:�;����������������

� ��� �������,������� ��� � �� ���� �����������+� ���������+�������� � ��<

���� ��+����������������+���� ���� ������� ����� � ������� ���'�������*��

�� -�����+��������������������� ������������*����������������'=����

:������� ���� *������������� ���-������� �������������������� ������

�������������������������������������������������������������������

� ����������������������������� ��� ������!"��������� ��>"���������

����������� ? �������� ������������ �����������������������#�$���������

������%������� ������������� ����#����� ����@&,A,$B��BC�D� �����������

��������/���*�� ����-'!��&������*�/�� �A%%EA%%EA%%��� ���+��

���� �� F���� ���-������� ��������G*����� � ����+� ������������ ���� ����/������������

(���� ���������������� ��-��A%%&���� ���������*�� ����-��!��������+�,���������-�����

&,A,$B��BC

���� �� G<����* �������������������*���� ����� �����(��� ��, H����� *����A%%&=�H �

=���� ��!���������� ������������&,A,$B,�BC��������

Page 4: wizualizacja przestrzeni porowej ska£ z wykorzystaniem ...

&' (1�)%+�,�5%�*�21�3�&�%+#5

)� �,�"!��%+����$��#%$!�"0,-�%�#�������&��%�.#�!$���"�.-��$!"���0����$�$/0(

�#-� �$��'5�+�$��%$���+!/��#�����%$�*��"��5#�+��!��#��$%+�����'5�+�$�0%����%$�*4����(

�/+�#��"+%� $//�5����%+�0� �$�,%��.�#1�1���+!�!+%�,#��#%������$�$/0�#��#%���%,#%����/$%�

$�"��%,#����,�,�$�0#�/#�%$��0�'2#�1��*�3� $���$��#� �$�,�0� $� #�%���5�+�$��%$��4�% �5#�(

+���,#�5�+�$�/#%+�1�4�+�0����/$%��,�5%!05���$%�,#,5���!"#%+�5�+�$!��%$����4����0���

��"�����,$������,� /+����#5%� �$�,%��.�#�"+%�/%"%���&� $//�51

��'5 65 6$�5$�0��,�,�,�$��0���$!5�!$�� $//�5��5%+�,�,�$�0#�/#�%$��0�"+%����&��%���&����$��&� $//�5

#%�5�,�%���$,������� 5��,�%4���� $�����,%����%�.#�!$��

��'5 65 7#�%$#�"��$��������#�����.� #���$�%+���$!��!$���.� �&���%��� .�!$�$��+#����"��%�"�������%� +��

%�����.#�!$��

��'5 75 8/$%�,�"#�+���0� $���$��#� �$�,�0�"+%����&��%���&����$��&� $//�5� #%�5�,�%���$,�����

� 5��,�%4�5�/$�� $�"��%,#�����%�.#�!$��

��'5 75 9R�$%���"� �$��� %���.�$��&���%����%� +���%�����.#�!$��

��'5 85 8/$%�/$�+�� $//5#� #%�5�,�%���$,������� 5��,�%� ���#�0������� $���$�6� �$�,5� $//5#

'0%5��%�.#�!$��*

��'5 85 :%�"�������%� +���%�$#R�.�$��%� +���%�����.#�!$��

Page 5: wizualizacja przestrzeni porowej ska£ z wykorzystaniem ...

1#!%+#%�0%� $���$��#� �$�,�0��5%+��,�5�$���%�#����#5$������$%.##�$�������,�5#�0 &;

<%�.#�!$��=� $�"��%,#�����/$%��,�,�,�$��0�,�"#�+���0� $���$��#� �$�,�04�!��(

5%��� ��,���������,%�#!���$!5�!$�� �$/,1�:������%�0%��+!0��"��! $�����#%�� #�!��/$%!

� $����#�0���#���%"�#%$�,�0�#�.�$�%�0#>��$! �,%�#�� #5��+#���/+#0����&�#������,(

��.�#%�&�+!/�+5���#�� #5��+#�� #�!05���&� �����/+����+������1

2#�!$%�?� $�"��%,#%��/$%�/$�+�� $//5#� #%�5�,�%���$,������� 5��,�%� ���#�0��(

����� $���$�6� �$�,5� $//5#1�1$���� �$�,%��.�#�,#"������%�.#�!$��=� $�0%,#%��#,��%

.#�!$��?�,#,5���#�!/��5%�#�,�/$�+���5%+�1

2#�!$%�&� $����!0��,#!%+#%�0,��#5$������$%.#��5�,���������,%��0� $���$��#

�$�,�0�'5�+�$�#�+���*�,�5��%�5�"+%� $�5+%"�,��&�� $//�5� ��&�"5���&��!�,�$/,

�#���6�5#�&4����,�$!�2(@�' $�"�/$��4%$ %�*1�6#�$,�%� $//5%�'2#�1�&A*� ��#%"%�"�/$�

%$%���$��/#�$�#5�,��',���5%� �$�,%��.-��.�5��,�%4�,���5%� $� !��%+��.-�#��#�5#�,� /+(

����#5��%�����#%�,�"5��#�$�"!5�,%+�5*4��%���#%���"$!�%� $//5%�'2#�1�&7*��%��%��#�

��$��� %$%���$��3��#�55� �$�,%��.-��.�5��,�54��#�55� $� !��%+��.-�#�,���5#�,� /+����#5

�%�����#%�,�"5��#�$�"!5�,%+�51

��'5 95 1#!%+#%�0%���$!5�!$�� $���$��#� �$�,�0��5%+��#���6�5#�&�!��5%�%�����"5�$�������,�5#�0

�#5$������$%.##�5�� !��$�,�0�'��,/$�2(@*

��'5 95 B#�!%+#%�#����.��&��2#�������%� +��� �$����$!��!$���/�%#��"�!�#������ !��"��#�$������$% &�

',�++�2(@*

Page 6: wizualizacja przestrzeni porowej ska£ z wykorzystaniem ...

&�C (1�)%+�,�5%�*�21�3�&�%+#5

<%�.#�!$��D� $�"��%,#����,#!%+#%�0,���$!5�!$�� $���$��#� �$�,�0��5%+��#���6(

�5#�&�'��,/$�3(@*�!��5%�5�����"5�$�������,�5#�0��#5$������$%.##�5�� !��$�,�01�:5���

",#�� $//5#� ��#%"%05����#��%+�#"�������4�,���5#�,� /+����#5� �$�,%��.�#���/+��0�'�"(

�,#�"�#��S�#��S*1

6$//5#� $/0�#5��#,�,� /+����#5#��� �$�,%��.�#��.�5��,��0� #� $� !��%+��.�#4� ��

,�5%!0���%�#�&��"�#�����,+%.�#,�.�#�/#�$�#5�,�� #�.#+�$%��0��1�<%�.#�!$��DA�,#"#��

�$�� �+5���������/54��,�$5���0%5/��0�"�5��%+�.->�.#�!$%�D7� $�"��%,#%� �0�"����� �$�

�#��5��!�#5!05����#,�����/51

8"�#���%���$!5�!$%� �$�,%�/%"%���&� $//�5����%+%� ��,#�$"��%�,��#5%�#�/%"%6

$� $�,%"����&�����"5�05"$�,����$���%��!��%����������1

6�"5$�.+#-��%+�0�4�0��,��#5#�/%"%6�,�5��%���&����&�#55��#5$������$%.#��5� $�"(

��%,#%����5�,�.�$�#��.#+�/,4��%���#%��� $��������,���0� $%���"0,�#%�'2#�1�&4�D*��#���"(

,#�$�#�"+%05�"�/$�� $���$�����&�#�.�$�%�0#� $�����,%���&��%�.#+�#�1

��'5 :5 1#!%+#%�0%���$!5�!$�� $���$��#� �$�,�0��5%+��#���6�5#�&�!��5%�%�����"5�$�������,�5#�0

�#5$������$%.##�5�� !��$�,�0�'��,/$�3(@*

��'5 :5 B#�!%+#%�#����.��&��2#�������%� +��� �$����$!��!$���/�%#��"�!�#������ !��"��#�$������$% &�

',�++�3(@*

Page 7: wizualizacja przestrzeni porowej ska£ z wykorzystaniem ...

1#!%+#%�0%� $���$��#� �$�,�0��5%+��,�5�$���%�#����#5$������$%.##�$�������,�5#�0 &�@

��/��������

F ����� �����<� �� �����8�������� ��!��� ���������9��������� ������� �� �����:������� �

��� ��������������� ��� ������ � �������� ������ ���!�7 ���9���������� ������;����

���� ��� ���"�F ��8�� � ����� �������� ����� � ��� ����!�������� �� ��� �� �������� �

!�� ������ ������<�������� � ��� !������%��� � �� ���8��� � ����������� ����!���#

��� ���������:� � ��� �� �������� ����������� ������� �������� ��� ���� ��� ��

� � ������ ;�� �������� ;�� ����"�C��� ����������������� ��������� ������ �� �"����� �

��������� ������ �� ��� ����� ��������� � ������������7 �������������7:����� �����

���� �7� :�����"�����7 ���<�� ������ �"�A��������� ���������� ��� ����������<���� 8������:�

!��� ���� !��� �� ��������7��������:����������������� � ��������7������������������ �

���������� <��� ������ ����L"�%� �������� ������������ � ����� 9 �����8�!����� ���� 78�

���L� �������9� ��� � ����� ��� ��������� �������<���������; ���� ��7 9� ������ � � ���

� ������ ��� ����� �� ��"

-�����.�� ��������������/�����������0����������1���������0� ���2����������� ����

���������������������������3��������4������������0�������0��0���������5��������6�7���

8���9:�

��� ������

C ���� ���O"��� ��C"@"I"�H�����������A"������"�������� ����� ������������������T�� ������E�

���� ���"�;�����������������>����"

%�������$"��D ���� !� ����E"��$������� ��C"��� �����D"��D� �U ��!�����"�H�U� � !�����"�

�"�U���������� ���� �� � ������� ���� ������� ������"������������� ��������

;����������-�������<�����������B�������"

@�!���%"��$���� ��@"�H���� ����A"����>�"�������������� �� � �� ��� �����T������ ��� � �

�������� ����������� ����� ����������� ������"�� J�$�����V"�H�@ ����� ������%"�������

<������������=� ����C� ������� ����������?��B"

@ �����I"��C���� ���� �E"��U������E"$"�H���� ����"������"���� �� ��� � �� ����������� �

���� ������ ����� �� "�A� � ����� �� �����!��T�� ����� �� ���"�>��������?�������?�"

������"U"�����������"$"�H�� ���� ��"�"�����B"�O������ �������� � ������J��� ���

�������E������ ��� ��T�� ������E��� � ����� �������� ��� ���"�?���������@��� �����

<����������B��������"

F�������"E"������!���"�H����� �I"������"��� ������������� �� �� � ������������ ����� ����

����� � ������������ �"�?���������-������ �@�����������,�������������������"

��� ����A"��@�!���%"��$���� ��@"���������V"�H���������U"E"����>�"�� � ����� ������� ��� �

���������� ��� ����� ���������������� � ������� ��� ���� ����� �!���� ����������E�

��� �J�O������ � �� ��� �����"�1���� ���������B�����"

� �����A"="������"�� ���������� � �� ����� ��!����J��E ��� ����� ������ ������� �� ����

����� � ������� ��� �� � ����"�6���� �����<�������?������?�"

A�� � ��"��F ��C"�H�$����� ��"�����"�� ������������ � ������������� �� ������E ��

�������������� "�A�����������B��������������-C�������������1�������������B"

Page 8: wizualizacja przestrzeni porowej ska£ z wykorzystaniem ...

�� E"��� ������H�$"�% � � ��

D���� ���@"��%�E���F"��@��� ��="��E�������"�H�D��E ����"������"�� ��� ��� � ���%���� ����

��������� � ����������� ��� ��%�� ���������� � ����� ��=������ �� �� � �!����� �

���� ��E����������������"��������������?���������>�������������������"

D� ������$"��A�� � ��"�H�=�E����$"��"�W�� ������E��� � ����� �������E ���� ����!�

���� � ����O������ ������������ � ������"�@��� �����������������������"

D� ������$"������ ��%"�H�A�� � ��"���"�F � �������������� ��� �������� ������ ���

!����� �� ������ � ����O������ �������� � ��������N���"������������@��������!���

�����@ ������-��������������������"

=� � �� �A"�"�H�D� �����U"E"����>?"�O������ ������������ � ������"�?���������-����

��� �1���������������>>��>�>"