Ученые определили нужную детализацию сканирования горных пород
Для расчета пористости пород достаточно разрешения 3–4 микрометра, тогда как изучение поверхности и тонкой структуры пор требует более детального сканирования. Открытие поможет сократить объем данных и ускорить цифровое моделирование месторождений.
Источник: Рентгеновский снимок керна. Источник: Аделя Закирова / пресс-служба Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ
МОСКВА, 7 августа /Новости науки/. Ученые КФУ выяснили, как выбирать разрешение для рентгеновского сканирования горных пород. Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда.
Новый подход позволит не создавать чрезмерно детальные трехмерные модели там, где это не повышает точность расчетов. Благодаря этому специалисты смогут быстрее и дешевле исследовать горные породы при геологоразведке, разработке месторождений и проектировании подземных хранилищ.
«Главный практический результат работы заключается в том, что исследователь может заранее определить, когда дальнейшее повышение разрешения уже не улучшает расчет нужной характеристики. Это позволяет сократить объем обрабатываемых данных и вычислительную нагрузку, не усложняя цифровую модель без необходимости», — рассказал руководитель проекта, заведующий кафедрой математических методов в геологии КФУ Тимур Закиров.
Исследователи шесть раз просканировали образец песчаника на рентгеновском компьютерном микротомографе. Во время каждого сканирования они уменьшали размер образца и повышали разрешение — с 16,3 до 1,6 микрометра. Полученные изображения совместили, чтобы сравнить один и тот же участок породы при разной степени детализации.
На основе трехмерных моделей ученые рассчитали объем, строение и связанность пор, извилистость каналов, а также способность песчаника пропускать жидкости. Проницаемость породы независимо оценили тремя компьютерными методами.
При разрешении около 16 микрометров мелкие сужения между порами отображались неправильно. Отдельные поры искусственно сливались в широкие каналы, поэтому цифровая модель завышала проницаемость песчаника. По мере повышения детализации структура пор воспроизводилась точнее, а расчетная проницаемость снижалась во всех трех моделях.
При разрешении 3–4 микрометра показатели пористости и извилистости каналов практически переставали меняться. Дальнейшее повышение детализации увеличивало объем данных и вычислительные затраты, но не делало эти расчеты точнее.
Для изучения внутренней поверхности и тонкой структуры пор, напротив, оказалось недостаточно даже разрешения 1,6 микрометра. Таким образом, единого значения, подходящего для всех исследований горных пород, не существует: требуемая детализация зависит от характеристики, которую необходимо рассчитать.
Цифровые модели пород используют для оценки запасов воды, нефти и газа, моделирования движения подземных вод и углекислого газа, а также разработки технологий добычи и подземного хранения веществ. Исследование поддержано грантом РНФ и опубликовано в журнале *Advances in Water Resources*. В дальнейшем ученые изучат, как на результаты моделирования влияет выбор границы между порами и минеральной частью породы.
Новый подход позволит не создавать чрезмерно детальные трехмерные модели там, где это не повышает точность расчетов. Благодаря этому специалисты смогут быстрее и дешевле исследовать горные породы при геологоразведке, разработке месторождений и проектировании подземных хранилищ.
«Главный практический результат работы заключается в том, что исследователь может заранее определить, когда дальнейшее повышение разрешения уже не улучшает расчет нужной характеристики. Это позволяет сократить объем обрабатываемых данных и вычислительную нагрузку, не усложняя цифровую модель без необходимости», — рассказал руководитель проекта, заведующий кафедрой математических методов в геологии КФУ Тимур Закиров.
Исследователи шесть раз просканировали образец песчаника на рентгеновском компьютерном микротомографе. Во время каждого сканирования они уменьшали размер образца и повышали разрешение — с 16,3 до 1,6 микрометра. Полученные изображения совместили, чтобы сравнить один и тот же участок породы при разной степени детализации.
На основе трехмерных моделей ученые рассчитали объем, строение и связанность пор, извилистость каналов, а также способность песчаника пропускать жидкости. Проницаемость породы независимо оценили тремя компьютерными методами.
При разрешении около 16 микрометров мелкие сужения между порами отображались неправильно. Отдельные поры искусственно сливались в широкие каналы, поэтому цифровая модель завышала проницаемость песчаника. По мере повышения детализации структура пор воспроизводилась точнее, а расчетная проницаемость снижалась во всех трех моделях.
При разрешении 3–4 микрометра показатели пористости и извилистости каналов практически переставали меняться. Дальнейшее повышение детализации увеличивало объем данных и вычислительные затраты, но не делало эти расчеты точнее.
Для изучения внутренней поверхности и тонкой структуры пор, напротив, оказалось недостаточно даже разрешения 1,6 микрометра. Таким образом, единого значения, подходящего для всех исследований горных пород, не существует: требуемая детализация зависит от характеристики, которую необходимо рассчитать.
Цифровые модели пород используют для оценки запасов воды, нефти и газа, моделирования движения подземных вод и углекислого газа, а также разработки технологий добычи и подземного хранения веществ. Исследование поддержано грантом РНФ и опубликовано в журнале *Advances in Water Resources*. В дальнейшем ученые изучат, как на результаты моделирования влияет выбор границы между порами и минеральной частью породы.
