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还在用老办法分析岩芯?看看21世纪的数字化岩芯扫描技术

首图
在开发油气资源之前,石油地质学家通常会先对钻取的岩芯做一个初步分析,来判断岩石的主要特征,例如是否含有天然裂缝,以及估测岩石颗粒的粒度等。
在做这些测量工作,并对岩芯性质进行详细描述时,最常用的传统工具就是一个手持放大镜、一把尺子和一叠纸。
 
然而,与其他应用高科技方法的油气行业领域相比,传统的岩芯分析方法就显得太过时了。 
2015年成立的PetroArc International公司就从事这项技术的研究。该公司专门为油气行业、学术界和医学界,提供高分辨率的影像。该公司研制的扫描仪可以将图像传送到岩芯分析室,或者世界上任何一个地方。 
岩芯扫描完成后,成百上千英尺的岩芯图像数据就可以加载在附有该公司分析软件的指状存储器中。一般来说,普通岩芯图像的分辨率为300dpi(dpi表示分辨率,指每英寸长度上的点数),而采用 PetroArc 扫描仪扫描得到的岩芯图像分辨率可以达到1360dpi至11000dpi。 
指状存储器中所附的软件相当于一个显微镜,用户可以通过它将图像放大40倍,仔细观察岩芯的细微之处,如岩石的层理、颗粒粒度等,从而估算出岩芯的渗透率。 
4 (2)▲通过计算机就可以对岩石颗粒粒度进行测量。 

PetroArc公司总裁Christopher Prince说,由于勘探开发公司获得这些岩样付出了比较昂贵的成本,因此必要时公司会毫不犹豫地派出他们最好的石油地质学家,穿过半个地球去分析这些岩芯。尽管获取岩芯的第一手资料是非常重要的,但对这些专家来说,能带走岩芯的电子资料同样也非常重要。
 
Christopher Prince说,“我知道,对于一个花了很多时间和金钱才取得的岩芯,大家都想亲自去看看、去碰碰。但是之后大家就会想,如果能够坐在办公桌前再好好细致地观察一下这些岩芯就更好了。如果公司内部有更多的人了解这些岩芯的资料,那么或许会带来更多的想法和更深入的思考。” 
使用这项技术的人们都坚信,公司将会开发出更多的工具,从而能够从这些岩芯中获取更多有价值的信息。例如,PetroArc公司计划明年对软件进行升级,升级后的软件可以计算岩芯的有效厚度,而这是无法仅仅依靠手持放大镜和一把尺子测出来的。 
为进一步发掘该技术的潜力,PetroArc公司目前正与北达科特大学(UND)合作,建立一个虚拟岩芯的实验室。在过去的两年里,公司一直从Bakken和Three Forks Shales等美国各地高产储层收集高分辨率的岩芯图像。 
到目前为止,美国北达科他州立大学(UND)已经扫描记录了超过8000英尺岩芯的信息。也就是说,如果把这些岩芯垂直叠加在一起,那么它们可以从大峡谷(Grand Canyon)的最底部一直延伸到地平线以上2000英尺的天空。 
北达科他州立大学Harold Hamm学院地质工程专业的教授兼研究生教员Joseph Hartman,采用PetroArc公司的技术建立了一个虚拟岩芯的实验室。 
Hartman说,很早以前他就意识到了高品质岩心成像技术的广泛应用价值。他的学生可以利用该项技术研究化石,石油方向的学生也可以利用它研究化石燃料。 
Hartman说,“我对于图像质量的要求非常高,如果能在电脑上查看高清的岩芯图像,并能够仔细研究分析,那么我的工作就会更加灵活,因此也就没有必要非得亲自看一下岩心了。” 
Hartman同时补充到,以前UND岩芯实验室的岩芯图像都是通过普通照相技术得到的。但在岩芯分析过程中,所谓的“高清照片”也会限制我们对岩芯的认识。“当有了这些高分辨率的图像后,我们可以以更有效的方式来研究岩芯结构。” 
此外,当这些岩心数据上传到网络后,研究人员则希望这个虚拟岩心实验室不仅仅只对UND 的学生和访客开放,也希望其能实现对全世界开放。通过网络分享这些资源,可以使这些对岩芯满怀期待的人们大饱眼福。 
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▲在虚拟岩芯实验室中,只需要通过点击鼠标就可以使用软件对岩芯样本进行精确测量和观察,这也可以促进公司内专家之间的合作交流。
 
PetroArc公司的数字化扫描技术为老的岩芯注入了新的生命,UND项目就是一个典型的实例。但是,在扫描岩芯前,首先还是要对岩芯表面进行打磨,这样才能揭示其微尺度结构特征。 
PetroArc公司总裁Prince说,不管这些岩芯从70年代开始就摆在架子上,还是刚取出的,打磨岩芯都是非常必要的一步。只有这样才能除去由于长时间放置或者锯成了两半时所造成的损坏。他说:“岩芯经过处理后,可以对其颗粒结构进行实际测量。如果没有打磨,这些颗粒结构是看不到的。” 
Prince说,通过对刚取出的岩芯进行数字化描述,我们就可以永久地保存其最原始的状态,这也是非常有必要的。因为岩芯一旦被取出来,会很快发生变质,包括德克萨斯等大型岩芯储藏室,都无法根据气候来调节储存环境。 
Prince 说,取芯后几个小时岩芯表面就会生成盐晶体。岩芯冷藏后,岩芯性质也会发生变化,比如,页岩油藏的岩芯会发生收缩,并在几个月的时间内破碎成纸牌筹码状。 
对于许多公司来说,岩芯分析是投资开发油气资源的第一步。这些直接从地层中钻取出的岩芯能够提供至关重要的信息,这些信息直接关系到该勘探项目的可行性。从PetroArc公司的数字化扫描技术可以看出,传统的岩芯分析技术已经成为该行业的历史,目前我们已经处在岩芯数字化分析时代的过度阶段。 

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