Способ определения пространственного распределения в керновом материале эффективного порового пространства

Авторы патента:

Стручков Иван Александрович (RU)

Рощин Павел Валерьевич (RU)

Васкес Карденас Луис Карлос (RU)

Петраков Дмитрий Геннадьевич (RU)

Литвин Владимир Тарасович (RU)

G01N23/083 - рентгеновского излучения (G01N 23/10-G01N 23/18 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2548605:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" (RU)

Использование: для определения пространственного распределения в керновом материале эффективного порового пространства. Сущность изобретения заключается в том, что в образец керна закачивают контрастное рентгеновское вещество, сканируют образец посредством рентгеновской томографии, получают гистограммы. Способ отличается тем, что в качестве контрастного рентгеновского вещества в образец керна закачивают смесь желатина и йодосодержащего вещества в концентрации не менее 10 процентов по массе приготовляемого раствора. Технический результат: повышение точности определения пространственного распределения в керновом материале эффективного порового пространства, а также обеспечение возможности изучения структурных особенностей керна после химических или физических воздействий. 2 ил.

Изобретение относится к способам изучения структуры керна до и после физического или химического воздействия в ходе испытаний буровых растворов, гелеобразующих составов, вязкоупругих полимерных систем, химических реагентов и т.д.

Известен «Метод предотвращения поглощения бурового раствора» («Method of determining drilling fluid invasion», патент США №4540882, дата публикации 10.09.1985), включающий определение полноты проникновения фильтрата бурового раствора в керн с добавлением агента с высоким сопротивлением прохождению Х-лучей при помощи компьютерной микротомографии. Первый материал добавляется к буровому раствору с целью обнаружения первого флюида, обладающего средним атомным номером, отличающимся от среднего атомного номера остаточных флюидов, содержащихся в околоскважинной зоне пласта. Сохраненный образец керна отбирается из скважины для сканирования компьютерным осевым рентгеновским томографом с целью определения коэффициентов поглощения рентгеновского излучения во множестве точек, лежащих в поперечном сечении образца керна. Образец керна сканируется при помощи рентгеновских лучей на первой и второй энергии.

Его недостатком является чрезвычайно высокая подвижность смеси «буровой раствор + контрастный агент», что делает невозможным качественное сканирование образца в микротомографах и дальнейшее построение трехмерных моделей, поскольку для стандартного сканирования необходимо длительное время.

Известен также «Метод определения пористости и поглощения бурового раствора образцом керна из подземных образований» («Method for identifying porosity and drilling mud invasion of a core sample from a subterranean formation», патент США №4722095, дата публикации 26.01.1988), основанный на использовании высокого коэффициента поглощения рентгеновского излучения в барите, широко применяемом в качестве утяжеляющей добавки для бурового раствора. Сначала фильтрат бурового раствора удаляется из образца керна, после чего с помощью рентгеновской компьютерной томографии измеряется поровый и суммарный объемы образца керна, а также объем частиц барита, проникших в образец.

Недостатком данного метода является применение барита в качестве рентгеноконтрастного вещества, крупный размер частиц которого препятствует его проникновению в мелкие трещины и поры. Глина и другие вещества, входящие в состав буровых растворов, имеют слабый контраст к рентгеновскому излучению.

Известен «Метод определения проникновения фильтрата бурового раствора в образец керна подземных образований» («Method for identifying drilling mud filtrate invasion of a core sample from a subterranean formation», патент США №5027379, дата публикации 25.06.1991), включающий использование рентгеноконтрастных добавок (как в способе, предлагаемом авторами данного патента).

Его недостатком является сделанный вывод о том, что применение рентгенокотрастного вещества для оценки проникновения фильтрата бурового раствора не представляется возможным ввиду того, что рентгенокотрастное вещество, растворимое в воде, проникнет несравнимо глубже, чем фильтрат бурового раствора с мелкими частицами.

Известен также «Способ определения пространственного распределения и концентрации глины в образце керна» (патент РФ №2467315, дата публикации 20.11.2012, Бюл. №32), принятый в качестве прототипа, включающий определение пространственного распределения и концентрации глины в образце керна с добавлением контрастного рентгеновского вещества, в качестве которого используют водорастворимую соль металла с высоким атомным весом, вступающую в селективную ионно-обменную реакцию с глиной, по окончании реакции селективного ионного обмена в образец закачивают неконтрастный вытесняющий агент, сканируют образец посредством рентгеновской томографии, на полученном компьютерном томографическом изображении выделяют область интереса и опорное сечение, получают гистограммы градации серого в поперечных сечениях образца и определяют пространственное распределение и концентрацию глины в образце путем анализа гистограмм, начиная с гистограммы опорного сечения.

Недостатком данного способа является невозможность его использования при изучении структурных особенностей керна до и после химических или физических способов воздействия.

Технический результат заключается в повышении точности определения концентрации и пространственного распределения гелеобразующего состава на основе желатина в образце керна, повышение качества исследования влияния щелочей, кислот и т.д. на пористость, проницаемость, количество сообщающихся пор в образце керна и т.д., а также обеспечение возможности более детального исследования образца керна после физического воздействия.

Технический результат достигается тем, что в качестве контрастного рентгеновского вещества в образец керна закачивают смесь желатина и йодосодержащего вещества в концентрации не менее 10 процентов по массе приготовляемого раствора, проводят рентгеновское сканирование образца и производят построение трехмерных моделей образца и порового пространства путем реконструкции изображений рентгеновской томографии.

Описываемый способ поясняется следующими фигурами:

Фиг. 1 - эффективное поровое пространство керна, насыщенного рентгеноконтрастным составом (до химического воздействия);

Фиг. 2 - эффективное поровое пространство керна, насыщенного рентгеноконтрастным составом (после химического воздействия).

В качестве примера реализации изобретения рассмотрим использование заявленного способа определения пространственного распределения в керновом материале эффективного порового пространства при сравнении емкостных параметров керна (породы), просканированного до и после химического воздействия на него.

Пример 1. На начальном этапе осуществляют подготовку кернового материала, выпиливание из керна цилиндрических образцов диаметром 3 см, шлифовку боковых граней образца для обеспечения плотного обжима и равномерной закачки агента, очистку образца от остаточного содержания пластового флюида посредством экстракции сначала толуолом, затем петролейным эфиром и далее дистиллированной водой. Затем производится приготовление рентгеноконтрастной смеси, для чего к 62.0 г пресной воды добавляют 3.0 г желатина и 35.0 г соли KI, нагревают до полного растворения при постоянном перемешивании. Получают 100.0 г раствора, содержащего 3.0 масс. % желатина, 35.0 масс. % KI и 62.0 масс. % воды.

Полученный состав закачивают в образец пористого материала. На следующем этапе проводят компьютерное рентгеновское сканирование образца с помощью рентгеновского компьютерного томографа SkyScan 1174 и компьютера с управляющим программным обеспечением. Затем выполняют реконструкцию полученных изображений с помощью специализированного программного обеспечения NRecon, в результате чего получают изображения сечений образца с шагом в 9 микрометров. Затем определяют пространственное распределение исследуемого состава путем 3D анализа в специализированном программном обеспечении CTAn полученного реконструированного компьютерного томографического изображения, подсчитывают параметры открытой/закрытой пористости, анизотропности, плотности, объема пор, объема породы, площади поверхности пор, размер фракций. На заключительном этапе осуществляют формирование подробной объемной модели образца кернового материала с помощью специализированного программного обеспечения CTvol и CTvox.

Пример реализации изобретения поясняется следующими фигурами. На Фиг. 1 представлено изображение трехмерной модели эффективного порового пространства образца керна до химического воздействия на него, насыщенного рентгеноконтрастным составом. На Фиг. 2 показано изображение трехмерной модели эффективного порового пространства керна после химического воздействия на него, при котором образовались новые фильтрационные каналы. В этом случае была построена трехмерная модель порового пространства и совмещена с исходной моделью, показанной на Фиг. 1. Там, где совмещения исходной модели с получившейся не произошло были выделены новообразованные фильтрационные каналы, отмеченные красным цветом.

Представленные результаты в виде трехмерных моделей доказывают высокую эффективность описанного метода исследования в деле изучения кернов и веществ, оказывающих воздействие на породу.

Пример 2. Подготавливают керновый материал. Затем приготавливают рентгеноконтрастную смесь, для чего к 81.0 г пресной воды добавляют 3.0 г желатина и 16.0 г соли KI, нагревают до полного растворения при постоянном перемешивании. Получают 100.0 г раствора, содержащего 3.0 масс. % желатина, 16.0 масс. % KI и 81.0 масс. % воды. Полученный состав закачивают в образец пористого материала. На следующем этапе проводят рентгеновское сканирование образца и производят построение трехмерных моделей образца путем реконструкции изображений рентгеновской томографии. Затем определяют пространственное распределение исследуемого состава путем 3D анализа полученного реконструированного изображения, подсчитывают параметры открытой/закрытой пористости, анизотропности, плотности, объема пор, объема породы, площади поверхности пор, размер фракций. На заключающем этапе осуществляют формирование подробной объемной модели образца кернового материала с помощью специализированного программного обеспечения CTvol и CTvox.

Пример 3. Подготавливают керновый материал. Затем приготавливают рентгеноконтрастную смесь, для чего к 87.0 г пресной воды добавляют 3.0 г желатина и 10.0 г соли KI, нагревают до полного растворения при постоянном перемешивании. Получают 100.0 г раствора, содержащего 3.0 масс. % желатина, 10.0 масс. % KI и 87.0 масс. % воды. Полученный состав закачивают в образец пористого материала. На следующем этапе проводят компьютерное рентгеновское сканирование образца. Затем выполняют реконструкцию полученных изображений. Затем определяют пространственное распределение исследуемого состава путем 3D анализа полученного реконструированного изображения, подсчитывают параметры открытой/закрытой пористости, анизотропности, плотности, объема пор, объема породы, площади поверхности пор, размер фракций. На заключительном этапе осуществляют формирование подробной объемной модели образца кернового материала с помощью специализированного программного обеспечения CTvol и CTvox.

Способ определения пространственного распределения в керновом материале эффективного порового пространства, в соответствии с которым в образец керна закачивают контрастное рентгеновское вещество, сканируют образец посредством рентгеновской томографии, получают гистограммы, отличающийся тем, что в качестве контрастного рентгеновского вещества в образец керна закачивают смесь желатина и йодосодержащего вещества в концентрации не менее 10 процентов по массе приготовляемого раствора.

Изобретение относится к строительству, а именно к способу исследования процесса дисперсного армирования и микроармирования бетонов для повышения их трещиностойкости.

Способ диагностики остеопороза, методом определения динамики закрытия полостных образований для оценки эффективности применения различных остеопротекторов // 2511430

Изобретение относится к медицине, диагностике, оценке эффективности препаратов для лечения остеопороза. Диагностику остеопороза и контроль его динамики проводят рентгенабсорбционным методом на остеометре, причем за диагностический критерий остеопороза принимают наличие полостных образований в трабекулярных отделах костей, по динамике закрытия которых судят об эффективности препарата или препаратов.

Способ количественного определения насыщенности образцов горной породы с использованием значений начальной и конечной водонасыщенности // 2505802

Использование: для количественного определения насыщенности образцов горной породы. Сущность: заключается в том, что выполняют приготовление образца керна, моделирование пластовых условий в образце керна, совместную фильтрацию минерализованной воды и нефти через образец керна, измерение в процессе фильтрации промежуточной интенсивности рентгеновского излучения, прошедшего через образец, и установление по математическим формулам водонасыщенности, при этом измеряют интенсивность рентгеновского излучения, прошедшего через образец с начальной и конечной водонасыщенностью, получают опорный сигнал, значение остаточной водонасыщенности получают после фильтрационного эксперимента выпариванием воды из образца при температуре 110-160°C, значения начальной, остаточной водонасыщенности и опорного сигнала используют для определения промежуточной водонасыщенности по определенной математической зависимости.

Рентгеновский способ определения вещества вложения в инспектируемом объекте по значениям плотности и эффективности атомного номера // 2484451

Изобретение относится к области рентгенографической техники и может быть использовано при проверке багажа, ручной клади и других объектов контроля во время таможенного и специального досмотра.

Устройство определения характеристик материала исследуемого объекта и способ досмотра объекта // 2476863

Широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения // 2474813

Изобретение относится к устройствам для определения пространственно-спектральных характеристик рентгеновского излучения, генерируемого плазменными образованиями, источниками рентгена с широким спектральным диапазоном, и может быть использовано в научных и прикладных задачах, например в области термоядерных исследований или при разработке источников рентгеновского излучения для литографических систем и т.п.

Способ определения пространственного распределения и концентрации компонента в поровом пространстве пористого материала // 2467316

Изобретение относится к способам неразрушающего анализа образцов пористых материалов, в частности, оно может быть использовано для анализа распределения остаточной нефти, а также определения концентрации естественной глины в образце керна или глины, проникшей в керн в ходе закачки бурового раствора.

Способ определения пространственного распределения и концентрации глины в образце керна // 2467315

Изобретение относится к способам определения концентрации естественной глины в образце керна или глины, проникшей в керн в ходе закачки бурового раствора. .

Способ получения рентгеновского изображения рыб // 2460994

Способ радиационной дефектоскопии полых тел // 2436075

Изобретение относится к области технической физики, а именно к дефектоскопии с использованием ионизирующего излучения, и наиболее эффективно может быть использовано для определения внутренних дефектов тел сложной конфигурации.

Способ и устройство для оценки уровня зольности биологического материала // 2550755

Использование: для измерения уровня зольности биологического материала автоматическим или полуавтоматическим способом. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает этапы сканирования биологического материала электромагнитным излучением на по меньшей мере двух уровнях энергии; определения объема излучения, переданного через указанный образец биологического материала на указанных уровнях энергии и оценки уровня влажности биологического материала на основе соотношения между указанным определенным объемом излучения, переданного через биологический материал на указанных уровнях энергии. Затем оценивается уровень зольности биологического материала на основе указанной оценки уровня влажности биологического материала и средних коэффициентов ослабления для биологического материала в отсутствие влажности, коэффициентов ослабления для горючей части биологического материала и коэффициентов ослабления для золы в биологическом материале при указанных уровнях энергии. Также раскрывается соответствующее устройство. Технический результат: обеспечение точной оценки уровня влажности образца материала в широком диапазоне значений. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ определения компонентного состава и криолитового отношения твердых проб калийсодержащего электролита алюминиевого производства методом рфа // 2550861

Изобретение относится к способу определения компонентного состава и криолитового отношения калийсодержащего электролита и может быть использовано в цветной металлургии, а именно при технологическом контроле состава электролита методом количественного рентгенофазового анализа. Способ включает отбор пробы электролита из ванны, размол образца и добавление к размолотому образцу фторида натрия. Затем проводят спекание образца и определение криолитового отношения и концентрации фторидов в образце. После спекания образец подвергают дополнительной термической обработке до достижения равновесного фазового состава Na3AlF6, K2NaAlF6, CaF2, NaF, а определение криолитового отношения и концентрации фторидов в образце проводят количественным рентгенофазовым анализом. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении точности определения криолитового отношения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Поточный анализатор серы // 2573667

Использование: для измерения содержания серы в углеводородных жидкостях. Сущность изобретения заключается в том, что поточный анализатор серы содержит рентгеновскую трубку, измерительную кювету и детектор рентгеновского излучения, при этом между рентгеновской трубкой и измерительной кюветой установлен фильтр, выполненный из фольги, материал которой выбран из металлов с атомными номерами с 42 по 49, причем минимальная толщина bmin фильтра составляет не менее 50 мкм, а максимальная толщина bmax фильтра определяется из условия на 1 Вт мощности рентгеновской трубки, где I0 - интенсивность излучения рентгеновской трубки, I1 - интенсивность излучения, прошедшего через фильтр. Технический результат: обеспечение возможности снижения потерь интенсивности излучения при его поступлении от рентгеновской трубки на детектор и, соответственно, снижение времени экспозиции и увеличение скважности измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ определения пористости образца породы // 2580174

Использование: для определения пористости образца породы. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения пористости образца породы предусматривает определение общего минералогического состава образца, определение относительного объемного содержания каждого минерала и определение коэффициентов ослабления рентгеновского излучения для каждого из этих минералов. Затем определяют первый коэффициент ослабления рентгеновского излучения для синтетического образца, состоящего из тех же минералов с тем же объемным содержанием, но без пор. Выполняют рентгеновское микро-/нанокомпьютерное сканирование образца и определяют второй коэффициент ослабления рентгеновского излучения для исследуемого образца породы. Значения пористости могут быть определены как для образца, заполненного газом, водой или легкими углеводородами, так и для образца, заполненного тяжелыми углеводородами или другими жидкостями/газами с коэффициентами ослабления рентгеновского излучения, сравнимыми с коэффициентами ослабления рентгеновского излучения образца породы или синтетического образца. Технический результат: обеспечение возможности за короткое время неразрушающим и не зависящим от исполнителя способом определить значение пористости образца породы. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ определения количественного содержания самородного золота в руде // 2595826

Использование: для определения количественного содержания самородного золота в руде. Сущность изобретения заключается в том, что монослой кусков в пробе руды с характерным линейным размером отдельных кусков Н, не большим десятикратного характерного линейного размера наименьшей подлежащей обнаружению и учету частицы золота h (H≤10h), размещают между приемником рентгеновского изображения и источником рентгеновского излучения с размером фокусного пятна d, не большим h (d≤h), формируют теневое рентгеновское изображение пробы руды, на котором характерный размер рентгеновского изображения наименьшей частицы золота имеет размер А, не меньший чем трехкратный линейный размер пикселя D приемника рентгеновского изображения (A≥3D). Технический результат: повышение точности и экспрессности процесса количественного определения содержания золота в руде. 5 ил.

Детекторное устройство, система компьютерной томографии с двумя уровнями энергии и способ детектирования, использующий эту систему // 2599276

Использование: для компьютерной томографии. Сущность изобретения заключается в том, что каждая детекторная сборка содержит по меньшей мере один узел детектирующих кристаллов, имеющий первую энергетическую характеристику, и узел, имеющий вторую энергетическую характеристику, оба из которых расположены вдоль первого направления через интервалы, при этом каждый узел детектирующих кристаллов, имеющий первую/вторую энергетическую характеристику, включает в себя по меньшей мере один детектирующий кристалл, имеющий первую/вторую энергетическую характеристику, расположенный вдоль второго направления. По меньшей мере один узел детектирующих кристаллов, имеющий первую энергетическую характеристику, и по меньшей мере один узел детектирующих кристаллов, имеющий вторую энергетическую характеристику, расположены, по меньшей мере частично, чередующимся образом вдоль первого направления при просмотре со стороны направления падения рентгеновского луча. Настоящее изобретение также раскрывает систему КТ с двумя уровнями энергии, содержащую детекторное устройство, и способ КТ детектирования, использующий эту систему. Технический результат: обеспечение высокого пространственного разрешения для восстановления КТ изображения при оптимальном количестве узлов детектирующих кристаллов. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 8 ил.

Рентгеновский источник с оптической индикацией // 2602433

Изобретение относится к области рентгенотехники и может быть использовано в различных измерительных устройствах для контроля состава и структуры промышленных и биологических объектов. Рентгеновский источник с оптической индикацией излучения содержит катод, анод трансмиссионного типа, источник оптического излучения, средства совмещения оптического и рентгеновского пучков. Анод выполнен составным в виде тонкой пленки, генерирующей рентгеновское излучение, которая частично прозрачна для электронов, и подложки, прозрачной как в оптическом, так и рентгеновском диапазонах. Подложка люминесцирует в оптическом диапазоне при электронном облучении. Средством совмещения потоков рентгеновского и оптического излучений является зеркало, которое одновременно отражает излучение в заданных полосах рентгеновского и оптического спектров. Технический результат - повышение достоверности оптической индикации параметров рентгеновского излучения и безопасности работы. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Система инспекции мяса // 2612430

Группа изобретений предназначена для использования в мясоперерабатывающей промышленности. Линия инспекции и сортировки мяса включает подающее устройство, устройство радиационной инспекции, режущее устройство и отбраковывающее устройство. Мясные части собирают и подают посредством транспортера в виде слоя мясных частей в устройство радиационной инспекции, обнаруживающее нежелательный предмет. Часть слоя мясных частей, содержащую нежелательный предмет, идентифицируют и отделяют от слоя мясных частей режущим устройством, и идентифицированную и отделенную часть слоя, содержащую нежелательный предмет, отбраковывают отбраковывающим устройством из слоя мясных частей. Подающее устройство выполнено для подачи мясных частей путем собирания указанных мясных частей в, по существу, перемешанном и/или перекрывающемся состоянии. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ рентгеноскопии // 2618510

Изобретение относится к области рентгенологии, точнее к способам неразрушающего контроля багажа и грузов, и может быть использовано при антитеррористическом досмотре на транспорте и на контрольно-пропускных пунктах различного назначения, а также в медицинской рентгенодиагностике. Технический результат - снижение лучевой нагрузки при досмотре внутреннего содержания контролируемого груза и обеспечение многоракурсного просмотра при относительно низкой стоимости его осуществления. Способ рентгеноскопии предусматривает многопроекционную съемку равномерно прямолинейно движущегося объекта рентгеновским излучателем с узким веерным пучком на многоэлементный линейный детектор с восстановлением рентгеновского изображения объекта с помощью ЭВМ и дальнейшего просмотра изображения на видеомониторе, многопроекционная съемка производится несколькими рентгеновскими излучателями (не менее четырех), центры излучения которых находятся в одной плоскости, проходящей через многоэлементный линейный детектор, перпендикулярно направлению движения объекта, при этом угол между центральными лучами крайних излучателей составляет 90° (±1°), с последовательным включением рентгеновских излучателей в импульсном режиме с длительностью импульса не более Δt=s/νn, где s - ширина пикселя многоэлементного линейного детектора, ν - скорость движения объекта наблюдения, n - число излучателей, а просмотр изображения осуществляется в мультипликационном режиме dα/dN, где dα=90°/n-1, a dN - последовательное изменение кадров изображения объекта N1, N2, N3, … Nn, полученных от рентгеновских излучателей: 1, 2, 3 … n. 2 ил.

Устройство фиксации рентгеновского аппарата на трубе // 2619819

Предлагаемое изобретение относится к приспособлениям для крепления рентгеновских аппаратов. Задача: повышение производительности труда, повышение надежности эксплуатации рентгеновского аппарата, улучшение качества снимков, улучшение условий труда дефектоскописта. Устройство фиксации рентгеновского аппарата на трубе включает держатель рентгеновского аппарата и дополнено штангой и зажимом. Штанга выполнена в виде прямой и криволинейной частей с закрепленными на криволинейной части двумя подушками, а зажим снабжен подвижным ползуном с противолежащей подушкой. Зажим и держатель рентгеновского аппарата закреплены на прямой части штанги с помощью подвижных втулки зажима и втулки держателя. Втулка держателя выполнена с возможностью ступенчатого перемещения вдоль прямой части штанги. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.