Ru | Eng

В настоящее время в разработку интенсивно вводятся месторождения, содержащие трудноизвлекаемые запасы нефти и газа. Сложность таких месторождений состоит в том, что они включают в себя запасы аномальной (высоковязкой) нефти по ее характеристикам, сланцевые коллекторы, малопроницаемые и низкопористые коллекторы. Основные трудноизвлекаемые запасы нашей страны находятся в Ачимовской, Хадумской, Доманиковой и Баженовской свитах, а также в Среднеюрских и Палеозойских отложениях Западной Сибири. Отличительной чертой таких пород-коллекторов являются низкие показатели абсолютной и фазовой проницаемости, мелкопористая внутренняя структура, поры которой нередко сильно засолены. Для таких коллекторов традиционные методы исследований неприменимы, следовательно, необходимо использование новых методик, позволяющих определить свойства пород, не прибегая к фильтрационным и физическим экспериментам. Важнейшей задачей является необходимость характеризовать пустотные пространства коллекторов, поскольку именно в них находятся углеводороды. В трудноизвлекаемых породах-коллекторах характерные размеры пор отличаются маленькими размерами – они измеряются в микро и нанометрах. Именно поэтому для исследования данных коллекторов требуется современное оборудование, способное показать всю микроструктуру породы с очень высоким разрешением (достигающим нм) для дальнейшего ее изучения.

Для проведения исследований на микротомографе используются образцы, которые представляют собой заготовку-мини-керн, извлекаемую из куска керна. Как правило диаметр таких заготовок колеблется от единиц до десятков миллиметров. Для методики ФИП/РЭМ (сфокусированный ионный пучок/растровая электронная микроскопия) в качестве образцов выступают аншлифы, подготовленные по специальной процедуре.

Образцы проведения исследований

Исходный образец породы для проведения исследований

Образец для исследований методом рентгеновской микротомографии

Аншлиф для исследований методом ФИП/РЭМ

Лаборатория СМА для проведения исследований в данной области использует методы растровой электронной микроскопии и рентгеновской микротомографии.

С помощью микротомографа FEI Heliscan microCT можно исследовать внутреннее строение образца, сохраняя истинную микроструктуру образца с высоким отношением сигналшум при получении изображения. Образец закрепляется между источником рентгеновского излучения и плоскопанельным детектором на столик. После этого производится захват необходимого числа двумерных рентгеновских проекций образца при его повороте на дискретный угол, столик при этом вращается на 360 градусов с заданным шагом. С помощью этих двумерных рентгеновских проекций проводится реконструкция трехмерной структуры образца. Для трехмерной и двухмерной визуализации исследуемых образцов используется программное обеспечение PerGeos. С помощью данного ПО производится обработка полученной модели, сегментация порового пространства, выделение трещин, изучение неоднородности пород, выявление связных пор. После этого на 3D модели можно проводить множество экспериментов для дальнейшего определения свойств пород-коллекторов, наблюдать за процессом фильтрации, вычислять электрические свойства породы и многое другое.

Рентгеновский томограф
FEI Heliscan microCT

Проекция YZ образца

3D-модель открытых и
закрытых пор в объеме образца

Изображение проекции XY образца с нанесенной пористостью

Проекция YZ образца

Открытые и закрытые поры проекции XY

Количественное распределение пор образца по размеру

Распределение пор образца по размеру от относительной объемной доли

3D-модель внутренней структуры образца с нанесенной пористостью

Изображение проекции XZ образца с нанесенными открытыми и закрытыми порами

Изображение общей пористости в проекции XZ

3D-модель образца

С помощью комплекса автоматической минералогии QEMSCAN WellSite и растрового электронного микроскопа FEI Teneo производится визуализация поверхности исследуемых образцов и картирование минералогического, элементного и фазового составов по всей их площади. Также возможен расчет минеральных ассоциаций, установление размеров включений отдельных минералов и проведение минералогического профилирования путем анализа образцов пород по глубине скважины для уточнения границ пластов и петротипизации пород.

Комплекс автоматической минералогии QEMSCAN WellSite

Растровый электронный микроскоп FEI Teneo

Карта
минералогического состава

Лог-файл минералогического состава

Для проведения исследования структуры, морфологии и состава образцов с субмикронным разрешением применяется методика ФИП\РЭМ. В качестве оборудования используется двулучевая аналитическая система FEI Helios Nanolab 660. Методика заключается в получении серии последовательных изображений поперечного сечения образца керна после удаления ионным пучком тонкого слоя материала. Затем проводится трехмерная реконструкция изображений с высоким разрешением (до 20 нм) с помощью ПО Pergeos. Как и в случае микротомографии получаемая 3D-модель, размером до 20×20×20 мкм, подвергается сегментации, определяются основные характеристики порового пространства, производятся экспериментальные тесты для необходимых условий в пласте.

Двулучевая аналитическая система FEI Helios NANOLAB 660

3D-модель пор в образце

3D-модель открытых и закрытых пор

Изображение проекции XY образца

Виртуальное сечение среза открытой пористости

Виртуальное сечение среза закрытой пористости

Гистограмма распределения количества всех пор по размеру

Гистограмма и интегральная кривая распределения объемной доли пор по размеру

Моделирование
абсолютной проницаемости

В качестве полученных результатов для анализа выступают изображение 3D моделей образцов, их сечения по всем направлениям, изображения порового пространства, которое разделено на связанные и закрытые поры. Также результатом работы являются статистические данные (пористость образца, абсолютная проницаемость, данные по размерам пор и другое), представленные в виде таблиц, графиков зависимостей, распределений объемов и размеров пор, изображения поверхности образца, карты минералогического, элементного и фазового составов, лог-файлы минералогического состава. В экспериментальной части работы получают фильтрационные модели, учитывающие все параметры реальных пород.

Виртуальное сечение среза общей пористости

3D-модель образца

Работы по исследованию керна терригенных пород проводились с помощью специализированного оборудования компании

Диапазон напряжений:
Ток накала:
Предельная мощность:
Пространственное разрешение:
Угол конуса расхождения пучка:

20-160 кВ

0-100 мкА

8 Вт

2-50 мкм

> 100°

FEI Heliscan Micro-CT

Рентгеновский микротомограф

Ускоряющее напряжение:
Локальность EDS анализа:
Предельное разрешение сигнала BSE:
Детекторы:
Определяемые элементы:
Количество минералов в базе:

0,5-30 кV

до 1 мкм

T1, T2, ETD

от B до U

3500

FEI Teneo

Растровый электронный микроскоп

1,0 нм

QEMSCAN Wellsite

Комплекс автоматической минералогии

Ускоряющее напряжение:
Локальность EDS анализа:
Разрешение сигнала BSE:
Детектор:
Определяемые элементы:
Количество минералов в базе:

от 15 kV до 20 кV

до 1 мкм

1-50 мкм

BSE, EDS

от Be до U

3500

FEI Helios NANOLAB 660

Двулучевая аналитическая система

Ускоряющее напряжение электронной колонны:
Разрешение эл. пучка:
Детекторы:
Определяемые элементы:
Количество минералов в базе:
Ускоряющее напряжение ионной колонны:
Разрешение в режиме ионного пучка:
Глубина изготовления поперечного сечения:
Локальное напыление:

HP Workstation Z820

Графическая станция

Процессор:
Оперативная память:
Видеокарта:
Жесткий диск:

Intel Xeon CPU 3.30 GHz

NVIDIA Quadro 4000 2 GB

128 GB

SATA 2 TB

HP Workstation Z8

Графическая станция

Процессор:
Оперативная память:

Видеокарта:
Жесткий диск:

Intel Xeon 6134 3.2 2666MHz 8C 2nd CPU

1TB 2.5in SATA Solid State Drive 1TB

512GB (8x64GB) DDR4 2666 DIMM

NVIDIA Quadro P6000 24GB GFX

ECC Load Reduced 2CPU

2.5in SATA 2nd Solid State Drive

0,5-30 кV

0.8 нм при 15 кВ и 0.9 нм при 1 кВ

ETD CBS, TLD, MD, ICD

от B до U

3500

Ускоряющее напряжение электронной колонны:
Разрешение эл. пучка:

Количество минералов в базе:
Ускоряющее напряжение
ионной колонны:
Разрешение в режиме
ионного пучка:
Глубина изготовления поперечного сечения:
Локальное напыление:

до 100 мкм

GIS Pt, GIS C

4.5 нм при 30 кВ

2-30 кV

Детекторы:
Определяемые элементы:

Процессор:

Оперативная память:


Видеокарта:

Жесткий диск:

ЭРА

Разработка специализированного программного обеспечения

СМА

Лабораторные исследования в области оптической, электронной микроскопии и ренгеновского микроанализа

+7-495-933-43-17

microscop@microscop.ru

Москва
Сколковское шоссе, д.45, офис 20 (корпус "Урал").