Аннотация 3
Список иллюстраций 4
Список таблиц 5
Введение 6
Раздел 1 Современное состояние проблемы исследования микроструктуры пористых сред 7
Раздел 2 Рентгеновская компьютерная микротомография 10
2.1 История развития метода и основные принципы РКТ 11
2.2 Влияние размера образца на пространственное разрешение томограммы 15
2.3 Количественный анализ томограмм и моделирование 16
Раздел 3 Распределение х 19
Раздел 4 Эквивалентный диаметр частиц 21
Раздел 5 Литолого-минералогический состав песчаных коллекторов Ашальчинского
месторождения 24
Раздел 6 Изучение размера, качественного и количественного содержания элементов твёрдой компоненты грунта другими методами 26
6.1 Разделение грунта на фракции без промывки водой 26
6.2 Разделение грунта на фракции с промывкой водой 26
Раздел 7 Методика разделения зерен 28
7.1 Бинаризация 28
7.2 Нахождение внешних границ 30
7.3 Карта расстояний 30
7.4 Процесс заводнения (watershed segmentation) 31
Раздел 8 Нахождение гранулометрического состава и представительного элемента
объема REV 33
Раздел 9 Методика расчета коэффициента абсолютной проницаемости 39
Заключение 41
Список использованных источников 42
Гранулометрический состав это количественный показатель, который показывает содержание частиц в образце различной фракции и является одним из важнейших инженерно-геологических показателей грунтов (пористость, фильтрационные и ёмкостные свойства, пластичность, степень возможной усадки, водопроницаемость и т.д.). Выделяют два способа определения гранулометрического состава: прямой и косвенный. Прямой метод включает в себя непосредственное изучение с помощью оптических приборов или с помощью компьютеров (электроники). Косвенный метод - включает в себя такие методы как: ареометрический, оптический, ситовый, пипеточный и др.
Во времена автоматизации и появлении новых технологий, косвенный метод кажется достаточно «примитивным» и отодвигается на второй план. Сейчас же одним из самых перспективных методов является исследование рентгеновской компьютерной томографии. Преимуществом этого метода является его неразрушающее действие. С помощью томографа мы можем получить высококачественное как 3-х мерное, так и 2х мерное изображение, а также есть возможность получения точных геометрических размеров исследуемого образца.
Существует много программ для математической обработки цифровых изображений, например, Volume graphic, Image J, Voxler, Comsol, Avizo Fire. Мы остановились на последней. Эта программа дает возможность нам подсчитать число элементов с заданными свойствами, сделать анализ изображения по яркостным разрезам и оптическим параметрам, определить структуру, количество, форму, геометрические размеры и ориентацию элементов изображения.
Передо мной была поставлена задача выявить, пригоден ли метод рентгеновской компьютерной томографии для определения гранулометрического состава и насколько будут удачными сопоставления его с косвенными методами.
Известно, что в лабораторных условиях мы имеем дело с образцами, как правило, очень маленьких размеров (в масштабе миллиметров). Необходимо определить является ли совокупность зерен в образце песчаников с линейными размерами порядка 10 мм представительным для описания гран состава всего коллектора. Также была поставлена небольшая подзадача по сравнению коэффициентов абсолютной проницаемости, вычисленных при помощи формулы Козени-Кармана, учитывающий гран состав, и вычислительного эксперимента.
По итогам проделанной работы были решены следующие задачи:
Во-первых, описанная методика разделения зерен позволила провести измерения гранулометрического состава методом рентгеновской компьютерной томографии. Сопоставив с ситовым методом можно сказать, что эксперимент прошел удовлетворительно, так как промежуток интервала, в котором располагаются наибольшее количество зерен, отличаются лишь на первые единицы. Одним из преимуществ определения гранулометрического состава методом РКТ заключается в том, что мы можем измерить количество зерен в любом интересующем нас диапазоне их размеров, и не зависеть от выбора сит, как в ситовом методе.
Во-вторых, нам удалось определить представительные элементы объема для гранулометрического состава данных образцов. Это значит, что совокупность зерен, которые содержатся в кубических фрагментах размером 3 мм, описывают их распределение по размерам в масштабе коллектора.
В-третьих, удовлетворительное сопоставление коэффициентов проницаемости, полученных при помощи Козени-Кармана и вычислительного эксперимента, указывает на высокую степень достоверности измерения гранулометрического состава методом РКТ.
