纳米CT成像表征锦纶6中TiO2颗粒分布状况

无机纳米材料与高分子基质共混构成有机-无机复合材料,对其电学、光学和机械性能产生显著影响,因而受到广泛关注.为使其性能得到切实改善,需要使无机纳米材料在高分子基质中均匀分散.对其分散状态的检测传统方法是对材料进行超薄、连续切片后,

基于纳米CT及数字岩心的页岩孔隙微观结构及分布特征研究

通过对四川盆地龙马溪组页岩样品进行纳米CT扫描及三维数字岩心分析,对样品内黄铁矿、有机质及孔隙进行了三维重构。在此基础上,分析了岩石组分的空间展布和孔隙结构特征,探讨了孔隙的连通性,并获得了孔隙数量及体积差分分布曲线。研究表明:1当前尺度内,岩石各组分如黄铁矿、有机质等的分布呈现非均质性,孔隙分布也具有微观非均质性;2孔隙多分布在有机质内以及不同矿物之间,孔隙大小从纳米级到微米级,孔隙形状从近球形到复杂多边形均有呈现,以不规则椭球形为最多见;3孤立孔隙占有较大的比例,而流动通道的形成主要依赖大孔隙的相互连接;4孔隙数量分布呈幂律分布,即随着孔隙半径减小,孔隙数量按幂级数规律增长;孔隙体积在log(R)=2.0左右达到波峰,在log(R)高于2.350时,孔隙体积分布趋于平稳,可以通过体积差分分布曲线覆盖面积大小来直观比较不同取值范围内的孔隙总体积大小。

纳米CT技术在水驱后微观剩余油分布形态及量化分析中的应用

水驱、化学驱后微观剩余油赋存状态和分布规律是继续挖潜的基础。目前分析微观剩余油普遍采用密闭取心磨制薄片的方法,这样就破坏了多孔介质中流体的原始状态。为此,本文选用大庆油田葡12组1000 m D左右的天然岩心,进行室内驱替实验。采用纳米CT技术,在不破坏岩心内部结构且保持孔隙中流体原始赋存状态的前提下,扫描驱替后岩心孔隙中不同流体的分布状态,通过计算机三维重建技术还原出孔隙中水和不同类型剩余油的三维形貌,再现了乳状、簇状、粒间吸附状、孔隙表面薄膜状、颗粒吸附状剩余油的三维形态。并初步认识了不同化学驱替手段对各类微观剩余油的动用程度。

基于纳米CT数据的页岩岩样三维重构

根据纳米CT获得的真实页岩数据重构出三维页岩岩样.首先,利用纳米CT获取纳米精度的页岩体数据,将这些页岩体数据从二维灰度图像形式转换为二值化图像;然后,将二值化后的页岩体数据叠加获得重构的三维页岩岩样数据,分析这些数据可以获得页岩岩样的内部孔隙分布特征.实验表明,该方法可以获得真实的页岩三维结构,对页岩的含气性评价和流动规律研究具有重要意义.

金相制备工艺对纳米氧化锆涂层显微组织评定的影响

为制备出能够表征所分析样品真实状态的金相试样,从而对涂层的显微组织作出准确评价,以纳米氧化锆涂层为研究对象,采用不同镶嵌方式制备金相样品,基于正交试验研究不同磨抛工艺参数对涂层显微组织评定的影响,并通过纳米CT法测量涂层的孔隙率,对其结果进行验证。结果表明:采用真空冷镶嵌方式可显著减少涂层颗粒的脱落,影响涂层孔隙率的因素从大到小排序依次为粗磨时研磨盘转数、粗磨时夹具转数、粗抛时间、研磨及粗抛时压力。优化后最佳磨抛工艺参数如下:研磨及粗抛时压力为15 N,粗磨时研磨盘转数为200 r/min,粗磨时夹具转数为50 r/min,粗抛时间为9 min。此工艺下涂层孔隙率为4.26%,显著减少了涂层颗粒的脱落,能够制备出反映涂层真实显微组织结构的金相样品,达到了准确评价涂层性能的目的。纳米CT法检测结果与本方法相符。

纳米CT页岩孔隙结构表征方法——以JY-1井为例

分析富有机质页岩的纳米孔隙结构是评价页岩储集性能和页岩气资源勘探开发潜力的基础。利用纳米CT及三维重构技术评价四川盆地焦石坝地区下志留统龙马溪组页岩的孔隙特征及连通性,结果表明:(1)纳米CT可以展现页岩孔隙的三维空间结构,结合其他实验方法更有利于表征页岩的孔隙特征;(2)基于纳米CT可将焦石坝页岩样品的组分分为基质矿物、有机质、孔隙和高密度矿物(如黄铁矿),其体积比分别为89.20%、6.22%、2.71%和1.87%;(3)焦石坝页岩的孔径分布范围为79~4700nm,以100~500nm为主,包括有机孔隙和无机孔隙;(4)焦石坝页岩孔隙的非均质性较强,总体具有较好的连通性,以Ⅲ级连通域为主。

纳米CT样品漂移在线自动校正研究

为满足广大用户对样品数十纳米高空间分辨率三维精细结构测量的强烈需求,基于上海光源软X光谱学显微光束线站,研制了一套满足实验要求的常温纳米CT系统。系统中随着转台转动,样品出现严重漂移问题,极大地影响了CT实验的精度和效率。本文利用系统现有的可见光显微镜(VLM),记录样品转动过程中的漂移轨迹,计算出样品的漂移规律,用软件在线自动校正由角度转动而产生的样品漂移,实验结果表明样品漂移控制在1 m精度内,达到了实验要求5 m的精度范围,保证了纳米CT实验能够连续自动进行,大大提高了纳米CT的工作效率。

电荷转移型自动氧化还原(CT)纳米催化剂在抗菌涂层中的性能研究

通过抗菌测试为CT纳米催化剂筛选合适的基底材料、确定CT纳米催化剂添加量;使用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜观察细菌生物膜形成状态及涂层微观形态;通过测定羟自由基(·OH)、超氧阴离子自由基(·O_2^-)、丙二醛(MDA)等活性氧(ROS)指标对其抗菌机理进行研究。结果表明:用无机硅胶粘合剂作基底材料的抗菌涂层具有更好的抗菌效果,当CT纳米催化剂在无机硅液体中的添加量为0.3 g/L时,具有最好的抗菌效果,对大肠杆菌的抗菌率达到了40%~50%。激光共聚焦显微镜、扫描电镜下,可观察到含0.3 g/L CT纳米催化剂的抗菌涂层对金黄葡萄球菌生物膜的形成具有明显的抑制作用。涂膜与大肠杆菌、金黄色葡萄球菌反应液中·O_2^-、·OH、MDA指标的测定结果表明,ROS生成和氧化应激在CT涂膜抗菌过程中起着关键作用,且不依赖光照条件。

CTS/纳米CaCO_(3)的制备及对水中Cu(Ⅱ)吸附性能研究

以壳聚糖(CTS)与纳米CaCO_(3)为原料,采用简单的凝胶改性法,制备出吸附性能更佳的CTS/纳米CaCO_(3)复合材料。利用XRD,SEM,FT-IR以及AAS等对其进行结构和性能分析。以硝酸铜溶液为模拟废液进行吸附实验,探讨CTS/纳米CaCO_(3)复合吸附材料的吸附性能。通过简单的改性实验,成功制备了CTS/纳米CaCO_(3)复合吸附材料。在28℃下,探究了吸附时间,模拟溶液pH,以及Cu^(2+)的不同初始浓度对吸附性能的影响。

X线CT研究与发展之展望

在过去十年中,CT理论、技术与应用经历了快速的发展。鉴于CT的实用性,无疑,CT技术将继续推动生物医学应用和非生物医学应用。在这篇展望中,发表关于CT研究与开发的若干观点,着重提出未来十年内关键性的12个论题,它们是:解析重建、迭代重建、局部/内重建、基于平板检测器的CT、双源CT、多源CT、新扫描模式、能(量)敏(感)CT、纳米CT、伪影消除、模式融合和相衬CT等。文中还列出了CT的若干典型生物医学应用。

现代医用高端CT的发展与选型评价

综述了目前国内外市场上应用于临床的4款高端医用CT的结构组成、核心技术、性能特征,以及现代医用高端CT的最新研究进展,分析比较了4款主要高端CT技术参数及其优缺点,提出引进该类设备时一定要从医院的医疗特色和临床实际需求出发,选择性价比和使用率高的适宜机型的观点。

鄂尔多斯盆地长7湖相泥页岩孔隙演化特征

以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段低熟泥页岩为研究对象,基于温压模拟与纳米CT三维表征技术,研究泥页岩孔隙随温度变化的演化特征,并探讨其主控因素。结果表明:随成熟度增高,长7段富有机质泥页岩中纳米孔隙不断增加,基于纳米CT三维模型计算的孔隙度由0.56%增大至2.06%,增大比例超过250%;孔隙演化整体呈现3段式特征:从未熟到低成熟阶段,有机质生烃作用弱,压实作用为主,孔隙度快速降低;从低成熟到成熟再到高过成熟阶段,有机质大量裂解生烃,黏土矿物转化作用强烈,孔隙度快速增长;进入高过成熟阶段,有机质生烃能力与黏土矿物转化减弱,孔隙系统基本保持稳定。明确了不同成分对泥页岩孔隙演化贡献的差异性,有机质热演化贡献最大,黏土矿物转化贡献次之,脆性矿物转化贡献最小,三者比例大致为6∶3∶1,推测泥页岩镜质体反射率大于1.2%时有机质孔隙开始大量发育。

致密油储层微观孔隙结构定量表征——以鄂尔多斯盆地新安边油田长7储层为例

鄂尔多斯盆地新安边油田长7致密油储层具有较好的开发潜力,由于微观孔隙结构研究的薄弱制约了致密油勘探开发进程,对后期开采具有较大影响。该文采用扫描电镜、铸体薄片、高压压汞、微纳米CT扫描等技术,对新安边油田长7致密油储层的储集空间特征及微观孔隙结构参数进行定量表征。结果表明,长7致密油储层孔隙类型主要分为三类:粒间孔、溶孔、微裂缝。研究区发育大量纳米级孔喉,其对储层的储集及渗流能力具有较大贡献。依据不同样品的排驱压力划分:排驱压力小于1 MPa时,微米尺度孔隙丰富且连通性好,孔喉形态多为粗大管状、条带状,喉道半径主要集中在100~380 nm;排驱压力介于1~3 MPa之间,局部孔隙连通性好,纳米尺度孔喉多发育于粒内溶孔,孔喉形态表现为管束状、球状,喉道半径主要分布于75~250 nm;排驱压力大于3 MPa时,大量孤立的小球状孔喉聚集,垂向连通性差,仅局部微裂缝发育区提供储集空间,喉道半径主要集中为15~75 nm。

川东北下三叠统飞仙关组鲕粒白云岩孔喉的空间展布与刻画

孔喉特征是储集层研究的核心,厘清储集层孔喉在三维空间中的展布对油气勘探与开发意义重大。文中借助微纳米CT立体成像技术和数字岩心技术对川东北飞仙关组残余鲕粒白云岩的孔喉特征进行刻画与描述,建立了微纳米级的孔喉三维空间展布模型,并计算了孔喉半径、形状因子、空间连通性等表征参数。此外,结合扫描电镜、压汞曲线等传统方法,对所建立的模型进行了有益的探讨和补充。结果表明,川东北地区残余鲕粒白云岩孔隙类型主要有粒间孔、粒间溶孔(铸模孔)、晶间(溶)孔、晶间缝和微裂隙等。其中,晶间孔和微裂隙为连通的喉道,其最小值可达20～30 nm。样品重结晶强烈,受重结晶晶体的生长及后期压实等改造作用的影响,喉道堵塞,储集层渗透性差。

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组致密储层微观孔隙特征

为了认识准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油储层微观孔隙结构,采用铸体薄片、扫描电镜、恒速压汞以及微—纳米CT扫描技术,对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组致密储层的储集空间类型、物性特征以及孔隙分布特征进行了研究。结果表明:芦草沟组致密储层孔隙类型主要分为晶间孔、溶孔、微裂缝3类;岩石颗粒直径主要为0.01~0.06 mm,粒度分布均匀、分选性好;储层孔隙度为5.45%,渗透率为0.064×10-3μm2;微米孔隙连通性好,主要孔隙半径为10~70μm,纳米孔隙连通性较差,主要孔隙半径为0.1~0.3μm;大孔隙占总孔隙数量的4%,但对总孔隙体积贡献率却高达69.5%。该研究成果可为芦草沟组致密油藏合理开发提供指导。

大港深层低渗油藏孔隙结构特征及动用潜力评价

基于大港深层低渗储层岩样,开展恒速压汞、纳米CT、高速离心和核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)实验,研究储层孔隙结构特征及动用潜力。研究结果表明:1)喉道发育的好差与渗透率呈较好的正相关性,渗透率较大时,喉道半径、喉道体积均较大,喉道个数较多,喉道发育较好,反之亦然。2)渗透率大于3 mD储层有效喉道半径大于2μm,喉道半径和体积较大,喉道个数较多,微米孔喉占比约为40%。3)渗透率小于1 mD储层有效喉道半径和体积均明显小于其他储层,喉道个数最少,微米孔喉占比小于20%,喉道发育程度最低。4)纳米CT表明,渗透率大于3 mD储层局部发育联通性较好的大喉道,渗透率小于1 mD储层的孔喉尺寸较小,联通性差;渗透率大于3 mD储层平均喉道半径和喉道体积分别为3.61μm和61.56×10^(6)μm^(3),远高于渗透率为1 mD以下储层。5)渗透率大于3 mD储层的可动流体高,微米喉道控制占比接近40%,开发潜力较大;渗透率为1~3 mD储层可动流体大于50%,微米喉道控制占比大于20%;渗透率为0.5~1 mD储层微米喉道控制占比约为10%;渗透率小于0.5 mD储层总可动流体低,且主要被亚微米、纳米喉道控制,储层开发潜力较差,且开发难度较大。6)渗透率大于3 mD储层微米孔喉占比接近40%,渗透率为3 mD时岩心T2谱左右峰比例相当,亚微米以上喉道控制的可动流体量大于50%,渗透率为3 mD可以作为目标油藏水驱动用的渗透率界限;渗透率小于1 mD储层微米喉道占比很低,可动流体量很少,常规水驱不能实现油藏的有效动用,需探索其他开发方式进行开发。

致密砂岩储层孔-喉连通性研究——以鄂尔多斯盆地长7储层为例

储层的孔-喉连通性是致密砂岩储层评价过程中所用到的一个重要参数,而孔-喉连通性的研究受到致密砂岩储层复杂的纳米喉道影响,其量化手段单一、表征参数不明,是当下该研究领域中的难点.为进一步完善储层连通性的表征手段,利用纳米CT技术、核磁共振冻融技术以及三离子束刻蚀结合场发射扫描电镜-PCAS(Pores and Cracks Analysis System)技术,从定性和定量两个角度对于鄂尔多斯盆地延长组7段典型(粉砂、细砂、泥质粉砂)致密砂岩样品的连通性进行不同尺度的表征分析.实验结果表明,致密砂岩孔隙的孔径大小与其所沟通的喉道数目呈正相关;致密砂岩中连通孔隙的体积对于连通性的贡献远高于连通孔隙的数目;油浸的细砂岩样品其连通性高于油斑的粉砂岩样品.实验分析认为,多方法联用的表征方法是致密砂岩储层连通性刻画的重要手段.

川南深层页岩气储层特征与微孔隙发育情况

采用核磁共振(NMR)、X射线衍射、场发射扫描电镜(SEM)与纳米CT等实验技术,系统研究了川南深层龙马溪组页岩储层岩石学、有机地化与微纳米孔隙特征。研究表明:研究区深层龙马溪组页岩储层矿物成分以石英等脆性矿物为主,易于储层改造。深层页岩储层孔隙空间发育矿物粒间孔、粒内孔、有机孔及微裂缝等,有机质孔最为发育,孔径主体在50~150 nm。核磁共振与纳米CT结果显示孔隙度介于3.94%~4.27%,渗透率为19 mD,喉道的平均长度为9.85μm,孔喉配位数为0.621,页岩微纳米孔隙之间连通性较好,能为页岩气的富集与流动提供孔隙空间和渗流通道。

采用多点地质统计法重构页岩的数字岩心

由于实验设备获得的页岩岩样大多是微米或毫米尺度,如果要获得更大尺度和范围内的孔隙结构,必须通过对其特征的三维重构才能实现。为此,提出了基于纳米精度的体数据与多点地质统计方法的页岩三维数字岩心重构方法。以页岩纳米CT数据为训练图像,使用数据模板提取其中的结构特征,通过多点地质统计方法将结构特征重构到数字岩心中;形成了以变差函数曲线、孔隙直径分布和孔隙连通性来判别重构岩心与真实页岩结构相似度的判别方法 ;基于格子玻尔兹曼方法验证了相似度评价方法。结果表明:(1)变差函数可以检验重构岩心与真实岩心的空间相似性,孔隙直径分布和孔隙连通性可以检验流动特征的相似性;(2)当变差函数曲线、孔隙直径分布和孔隙连通性相似时,重构岩心与真实岩心的渗透率相近,表明所提出的重构方法与结构相似度评价方法是有效的;(3)由于强非均质性,不同位置的重构页岩岩心渗透率差异可超过100倍。该研究成果对构建三维大尺寸强非均质性页岩数字岩心、认识页岩孔隙结构、分析流动规律具有指导作用。

鄂尔多斯盆地延长组长7致密油储层微观特征

针对鄂尔多斯盆地致密油储层特征,利用纳米级CT扫描、场发射扫描电镜、恒速压汞以及核磁共振等技术,对该储层孔隙、喉道以及孔喉配置关系等微观特征进行了系统研究.结果表明：孔隙大小决定了致密油储层的储集能力,鄂尔多斯盆地延长组长7致密油储层的平均孔隙半径为15～20 μm,平均单位孔隙体积为0.05;喉道大小是储层开发下限的主要制约因素,长7致密油储层的喉道半径主要为0.3～0.5 μm,储层中60％的可动流体由半径为0.1～0.5 μm的喉道所控制;在物性较好的储层中,连通性较好的大喉道占30％～40％,而且喉道半径≥0.5μm,而在物性较差的储层中,喉道细小,连通性差的喉道约占60％,而且喉道半径＜0.1μm.