聚焦离子束扫描电镜在石油地质研究中的综合应用

聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM),以其高分辨率电子束成像及高强度聚焦离子束微纳米级精密加工功能,成为非常规油气储层研究的重要表征手段,推动了我国非常规油气的勘探开发进程,并促进石油地质学开启了全新的领域—纳米地质学。本文重点介绍了FIB-SEM在石油地质研究中的综合应用以及创新性开发情况。FIB-SEM的二维大面积成像与三维切片-成像分析可有效解决岩石样品非均质性强的表征难题,并可对岩石内部的孔隙、微裂缝、矿物、有机质和残留油等五大要素进行全面的成像分析,为数字岩心的构建提供具有纳米级分辨率的高质量原始数据。FIB-SEM强大的微纳加工功能,为下一代储层矿物分析、地球化学微观分析等技术的开发提供了制样手段。另外,FIB-SEM可以集成多种先进分析技术,形成集高分辨率成像、物理化学测试为一体的石油地质综合分析平台,应用前景广阔。

聚焦离子束技术在常温生物样品三维重构方面的方法探讨

聚焦离子束连续切片扫描电镜(focused ion beam serial block face scanning electron microscopy,FIB-SEM)技术,目前已被广泛应用于小体积细胞或组织样品的三维重构,具有自动化程度高、Z轴分辨高等优点。本文从包埋块样品准备与处理、样品区域选定、软件设置前准备、软件参数(离子束加工和电子束扫描)设置、软件运行与图像采集和图像处理等多个方面,详细介绍应用FIB-SEM技术对常温生物包埋块样品进行三维重构的流程和细节,并对某些关键性参数展开讨论。

体电子显微成像技术在肝癌细胞超微结构分析中的应用研究

体电子显微成像技术(volume electron microscopy)可以在更大三维空间中对样品进行纳米分辨率三维结构分析,获取样品内部结构的三维模型和各结构之间的位置关系、体积比例等信息,更加全面地反映样品的超微结构与功能的关系。本文利用基于聚焦离子束扫描电镜的体电子显微成像技术对人源肝癌细胞的三维超微结构进行分析,获得了多种细胞器包括细胞核、线粒体、内质网和高尔基体等的高分辨率三维结构模型。

冷冻聚焦离子束-扫描电镜成像技术研究进展

冷冻聚焦离子束-扫描电镜成像(Cryo-FIB-SEM)是一种新兴的成像检测技术,在原位进行冷冻聚焦离子束切割和冷冻扫描电镜成像,为研究天然含水状态下生物样品内部未被破坏的原始结构打开了一扇窗口。近年来,该技术在生命科学领域的应用研究取得了一系列重要进展。该文对其在冷冻体积连续成像、冷冻光电关联成像、冷冻透射扫描成像、冷冻含水切片制备监控及冷冻扫描图像处理等方面的研究进展进行综述,并展望了该技术在大体积生物样品三维原位成像研究领域的前沿性发展趋势,以期推动Cryo-FIB-SEM技术在生物样品三维结构研究中的应用。

荧光导航冷冻聚焦离子束减薄技术的研究进展

细胞超微结构的原位解析是当前的一个研究热点。冷冻电子断层扫描成像技术(cryo-ET)是目前细胞原位结构解析的核心技术。cryo-ET只能对厚度小于300 nm的样品进行成像,因此利用cryo-ET研究细胞超微结构时首先需要对细胞进行减薄。聚焦离子束(FIB)切割是目前冷冻生物样品减薄的主流技术。传统FIB切割只能在细胞的任意位置上进行“盲切”,无法对细胞内部特定研究目标进行定点切割。光电融合成像技术(CLEM)恰可解决这一问题。CLEM利用荧光成像技术识别并定位研究目标,通过光电图像的关联匹配,可在FIB图像中确定荧光目标的位置,进而指导FIB的定点减薄。针对荧光导航cryo-FIB减薄的相关技术方法、仪器设备和工作流程进行了梳理,分析对比了主流方案的优缺点,旨在帮助研究者选择出合适的荧光导航FIB减薄方案,并对该技术的未来发展方向进行了展望。

多孔介质微观孔隙结构三维成像技术

详细介绍目前国际上最先进的多孔介质微观结构三维成像技术,包括系列切片技术、聚焦离子束技术(FIB)、激光共聚焦扫描显微镜、Micro-CT技术,分析了各自的优越性及局限性,探讨了Micro-CT技术的应用现状及其在地质学领域的应用前景。分析结果表明,Micro-CT及今后的Nano-CT技术是一种无损伤的3D成像技术,不但可获得足够分辨率的多孔介质微观孔隙结构3D图像,而且还可以现场实时检测孔隙中流体的渗流状态,在多孔介质孔隙结构及渗流机理研究中具有重要的应用价值。该技术必定成为今后的主流技术,不仅将在石油工程、水文工程等领域发挥重要的作用,而且还将广泛应用于岩石学、矿物学、古生物学、材料学、资源科学及环境科学等领域。该技术的研究和应用在我国还处在起步阶段,应加大设备引进和研究力度。

多尺度CT成像技术识别超低渗透砂岩储层纳米级孔喉

以鄂尔多斯盆地X地区长6储层为研究对象,利用多尺度CT成像技术、聚焦离子束扫描电镜技术,结合Avizo软件的强大数据处理和数值模拟功能,对研究区目的层岩石样品进行不同尺度孔喉分维数重构,建立三维超低渗透砂岩储层纳米级孔隙结构模型.研究表明,微米尺度下,超低渗透砂岩储层孔喉形态呈点状、球状和条带状及管状.储集空间类型以溶蚀微孔为主且多孤立分布,局部孔隙为片状,连通性较差.纳米尺度下,超低渗透砂岩储层孔喉系统整体较发育,孔喉形态呈球状、短管状.远离裂隙处多为孤立状,连通性较差,仅具有储集能力.微裂缝、粒间缝发育部位多为短管状,有一定连通性,相当于喉道.微观非均质性较强,岩样整体较致密,局部相互连通,溶蚀孔及裂隙对储集能力、渗滤能力具有控制作用.数值计算求得目的层A、Y、C三个样品的孔隙度分别为6.95%、5.55%、4.44%,渗透率分别为0.828×10^-3μm^2、0.115×10^-3μm^2、0.00065×10^-3μm^2.聚焦离子束扫描电镜与多尺度CT成像技术相结合能够定量表征超低渗透砂岩储层微、纳米级孔隙结构.