X-CT引导的矿物赋存状态及微区表征研究

在常规岩矿鉴定过程中普遍存在对岩芯内部构造、矿物分布等缺乏了解的问题。X射线断层扫描(X-CT)作为一种无损分析测试手段,近年来在地球科学领域备受关注。以相山火山岩型和沙特碱性花岗岩型岩芯样品为研究对象,采用X-CT对岩芯中高密度矿物的形貌、空间分布等参数进行表征。通过对X-CT测定数据的解析,可以快速准确地获得目标重矿物在岩芯中的空间位置。依据X-CT给出的目标矿物所在岩芯中的空间相对位置,引导传统制靶工艺制备目标区域的靶样,联用扫描电子显微镜(SEM)和激光烧蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)进行微区表征,获得了岩芯中稀土矿物和含铀矿物的空间赋存状态以及微区特定元素分布信息。由于预先采用X-CT对目标矿物及对应微区进行空间位置标定,使得制靶效率和选点准确度得到有效提高。

基于X-CT沥青铀矿微粒原位识别研究

针对岩矿测试中传统手段无法直接获取岩心样品内部特定矿物颗粒的空间分布、含量等信息,文章利用不同密度的矿物对X射线具有不同衰减系数这一特性,研究了不同测定条件下黄铁矿、黄铜矿和沥青铀矿的灰度变化特征,并通过灰度特征确定了区分3种矿物的最佳测量条件。通过测定包括沥青铀矿在内的多种常见的单矿物灰度特征,研究了沥青铀矿对各种常见矿物的识别率。研究结果表明,除方铅矿、重晶石等矿物外,其余常见矿物对沥青铀矿的识别率优于95%。通过模拟岩心测定结果表明,X-CT技术对沥青铀矿识别结果与真实值基本一致。该研究对无损条件下直观了解岩心内部目标矿物的空间赋存状态以及为数字岩心提供了技术支撑。

基于X-CT的泡沫混凝土孔隙结构与导热性能

为了研究不同密度泡沫混凝土的孔隙结构特征及其导热性能差异,使用X射线计算机断层成像技术(X-CT)对4种密度的泡沫混凝土试样进行扫描,实现了泡沫混凝土孔隙结构的三维重建.基于试样的孔隙特征及分布,利用Matlab软件随机生成代码建立了4种密度的泡沫混凝土模型,并在Comsol有限元软件中对其稳态传热进行了仿真模拟.结果表明:泡沫混凝土内部的孔径分布近似服从对数正态分布,随着密度的增大,试样的孔隙率和孔径随之减小,孔隙形状逐渐趋于球状;泡沫混凝土内部传热主要在水泥基体中进行,少部分热流会穿过小尺寸孔隙,而大尺寸孔隙增大了热流的传导路径,对泡沫混凝土的导热性能影响较大.

基于X-CT扫描的石油地质岩心储层渗透率估算

渗透率估算可以为石油地质岩心储层渗流能力分析提供数据支撑,为提高石油地质岩心储层的渗流能力,提出了基于X-CT扫描的石油地质岩心储层渗透率估算方法。根据油在两相共渗区的渗透率与水在两相共渗区的渗透率之比,引入Buckley-Leverett方程,计算岩心储层水驱油的分流率,利用X-CT扫描技术,扫描石油地质岩心的分布情况,计算出岩心储层含水饱和度。基于渗透区在井眼与地层之间出现的流体流动现象,计算出岩心储层中泥浆的体积模量和地层的剪切模量,利用斯通利波时差实测值与弹性斯通利波时差之间的差值,计算流体移动指数。根据等效孔隙度与流体移动指数之间的相关性和等效孔隙度与渗透率的相关性,估算出石油地质岩心储层的渗透率。实验结果表明该方法的估算精度可达到90%以上,对估算石油地质岩心储层渗透率具有重要意义。

X-CT扫描成像技术在致密砂岩微观孔隙结构表征中的应用——以大安油田扶余油层为例

以松辽盆地南部大安油田扶余油层致密砂岩样品为研究对象,利用VGStudio MAX强大的CT数据分析功能结合Avizo软件先进的数学算法,建立了大安油田扶余油层致密砂岩多尺度三维数字岩心模型,该模型具有样品无损、结果直观、数据丰富等优势;同时结合环境描电镜(ESEM)、Maps图像拼接技术、铸体薄片、恒速压汞等油气分析测试方法对松辽盆地南部大安油田扶余油层微观孔隙特征进行了定量表征,为进一步开展大安油田扶余油层渗流机理的研究打下了基础。研究表明:微米尺度下,大安油田扶余油层储集空间类型以溶蚀型孔隙和微裂缝为主,不同孔渗的样品孔喉的形态和尺寸有所不同,孔喉形态多为球状和条带状,孔喉分布状态主要有连片状和孤立状两种;纳米尺度下,大安油田扶余油层储集空间类型以矿物颗粒内部或表面的溶蚀孔隙和微裂缝为主,纳米孔喉形态上多呈小球状、管状,微裂缝对纳米级孔隙有很好的沟通作用。喉道半径较窄是造成样品的实测渗透率较低的主要原因。

X-CT扫描成像技术在特低渗透储层微观孔隙结构及渗流机理研究中的应用——以西峰油田庄19井区长8_2储层为例

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组河流-湖泊三角洲相砂岩储层物性受沉积—埋藏—成岩等因素控制。特低渗透储层具有其独特的微观孔隙结构和渗流机理。应用X-CT扫描成像实验技术进行砂岩岩心微观孔隙结构水驱油驱替实验,通过CT扫描切片图像观察分析了注入水微观驱替渗流机理及不同注入压力下的水驱油效率变化分布规律(实验岩心的水驱油效率最高为62%,最低为42%,平均为51.6%),定量评价了储层微观孔隙结构特征。实验表明低孔、低渗和储层微观双重孔隙结构是造成注入水启动压力、水驱油效率差异大的根本原因;而较强的微观孔隙结构非均质性,是造成注入水波及效率不高、水驱油效率较低的主要原因。

基于FPGA的工业X-CT2代扫描运动控制卡设计

分析比较了工业X-CT扫描运动控制的特点,提出了在优先满足工业X-CT 2代扫描运动控制的基础上,实现对工业X-CT扫描运动通用控制的设计方案,使其能同时支持1,2,3代扫描的运动控制。通过将FPGA芯片EP1C3T100C8及单片机AT89LV52应用于2代扫描运动控制的设计,研究开发了控制卡,即采用步进电机作为控制系统的执行机构,以提高系统的经济性和稳定性,数据的同步采用了FIFO技术,功能模块的选择采用了译码电路的方法,并通过状态机以实现对时序的匹配。研究结果表明,所设计的2代扫描运动控制卡不仅快速、稳定,而且可以利用基于Windows操作系统的控制软件进行各种控制参数的灵活选择,达到了使其能同时支持1,2,3代运动扫描的目的。

基于X-CT技术对黔西滇东区域煤储层物性特征的研究

黔西滇东区域是我国煤层气勘探开发的资源潜力区,近年来煤层气勘探和矿场试验显示该区具有良好的煤层气勘探开发潜力。通过X-CT技术系统研究了该区的煤储层物性特征。研究表明,X-CT扫描技术可以很好地识别矿物、暗煤、镜煤和孔隙这4种介质,它们的CT数分别为：〉1 800,1 500~1 800,1 000~1 500,〈1 000 HU,但是具体CT数又因样品而异;通过X-CT扫描技术估算得到的煤孔隙度值为3.33%~7.14%,矿物含量为0.11%~89.03%,与氦气法和工业分析法得到的结果相关性很好;X-CT切片分析结果显示在应力作用下,原生煤具有最强的均质性,糜棱煤具有最强的非均质性,初碎裂煤和碎裂煤介于两者之间,表明煤岩在没有受到应力作用之前,煤岩组成在轴向上的均质性相对较好,后期的应力作用造成了煤中的煤岩组分、孔裂隙以及矿物的分布不均匀,煤岩非均质性增强;通过煤储层三维模型的建立,定量表征了研究区煤中矿物质、孔隙以及裂隙的空间分布特征,实现了煤储层的三维可视化。

计算机断层扫描技术(X-CT)在子仲姜盘制作工艺研究中的应用

子仲姜盘内现有12只圆雕水生动物不能从盘中拔出,但都能在原地作360°旋转,在青铜器制作技术上堪称一绝。为了揭示其独特的制作工艺,运用计算机断层扫描技术(X-CT)分析了子仲姜盘的圆雕水生动物、攀龙、虎足及附耳与盘体的连接方式和内部结构。结果显示:圆雕水生动物内部都相应地配有一个转轴与盘体铸接。轴分为两种结构:一种是带有柱帽的圆柱体转轴;另一种是下半部分圆柱体,中间设有直径较大的圆盘,上半部分是圆锥体的转轴,在水生动物脊背上设有与圆锥体相对应的卯口;攀龙与虎足都自带多个"铸接销",与盘体构成隐蔽、牢固的铸接结构;附耳实心,与盘体浑铸。通过对子仲姜盘的X-CT检测,充分揭示了中国古代工匠在继承先人高超的陶范技术基础上,又有创新性应用。其理念是在设计中以美观为前提,呈现复杂而和谐的外观,而在制作技术上则以实用、简便为主,体现了合理性与巧妙性。运用X-CT检测技术对子仲姜盘内部复杂结构的精确呈现,表明该技术在古代青铜器工艺研究中的广泛应用前景。

华南成矿省福建魁歧晶洞花岗岩样品孔隙结构的工业X-CT三维可视化研究

地球科学的发展与各种分析测试技术密不可分。尤其是，随着现代科技的长足进步，产生了更为先进的现代分析测试手段使其在地球科学中的作用日益为世人瞩目，工业X-CT（X-ray Computed Tomography）测量技术即是其中之一。它具有形象、直观显示地质岩矿样品内部的、无损的、原位的二维或三维（立体）信息等特点，可实现对地质岩矿样品CT二维断层图像进行全数字化的三维可视化处理与分析。本研究针对华南成矿省福建魁歧晶洞花岗岩KQ-6样品的孔隙结构，依据工业X-CT 技术的原理及方法，获得了样品的 CT 二维序列图像，借助于数字图像处理分析工具，得到了样品的孔隙度和孔径分布统计结果，孔隙度测量值为8．14％，孔径尺寸0．4～2 mm；基于此，开展了该地质样品的三维可视化孔隙结构研究，获得了样品的孔隙连通的拓扑图形，直观展现了样品内部孔隙连通性，这对精细刻画地质样品内部结构特征及成矿流体的研究具有重要意义。

基于X-CT的C60高性能混凝土高温细观结构损伤研究

采用X射线计算机断层扫描(X-CT)技术,对20~600℃下C60高性能混凝土(HPC)和掺0.2%聚丙烯纤维C60高性能混凝土(PPHPC)的细观结构进行试验研究,旨在分析高温及聚丙烯纤维对高性能混凝土内部细观结构损伤及劣化衍化的影响,揭示高性能混凝土高温爆裂及聚丙烯纤维改善其高温性能的机理.结果表明:随着温度的升高,混凝土的孔隙率、平均孔径不断增加,裂缝长度、宽度、面积及周长均有所发展,内部细观结构不断劣化,抗压强度随之降低;400℃高温作用后,PPHPC内部孔隙数量较HPC有所增加;X-CT图像直观表明PPHPC劣化滞后于HPC,PPHPC孔隙增长率及抗压强度损失率均较HPC低;受火温度与缺陷率是影响混凝土强度的主要因素,掺聚丙烯纤维可以改善HPC的高温性能.

利用蒙特卡罗建模及估算儿童X-CT检查受照剂量

在儿科X射线-CT检查迅速增加的当下,尤其对电离辐射敏感的儿童,其所致医疗照射剂量的评估是十分重要和迫切的课题。本文结合已建立的1岁儿童体素体模,利用蒙特卡罗技术建立扫描模型,进行CT检查所致儿童受检者的医疗照射剂量估算。建立了CT单层轴向扫描时对1岁儿童36个器官或组织所产生医疗照射剂量的数据库,利用该数据库,可快速估算1岁儿童受检者接受CT扫描时的医疗照射剂量。并与同样扫描条件下的实验测量值进行了比较,结果显示二者相对偏差在25%以内。

基于微焦X-CT的碳酸盐岩孔隙结构精细表征

利用微焦X-CT射线层析扫描技术,从精细化、定量化和无损化角度,对西沙海域中新统碳酸盐岩样品的孔隙结构和微观非均质性进行了精细表征。碳酸盐岩样品的三元组构中,孔隙、基质和矿物分别具有不同的CT值分布范围,通常孔隙的CT值均小于-700 HU。阈值分割提取二值化图像确定了各切片的平均孔隙度变化,定量表征了岩石微观非均质性特征,其中处于同一沉积相的XY-1、XY-2和XY-3样品的平均孔隙度大小和变化趋势各不相同,表明3块样品的非均质性较其他样品更严重。三维重构后计算的孔隙度略大于传统压汞法测得的结果,两者之间具有很好的相关性。建立了三维表面模型和立体模型,清晰地识别出碳酸盐岩样品中孔隙、基质和矿物的空间分布形态及其相互连通性。该技术为评估样品非均质性提供了新的方法,也为估算渗透率和储层潜力提供了新思路。

基于X-CT技术的沁水盆地南部煤储层精细描述

基于X射线层析扫描(X-CT)技术,通过表征不同煤岩类型煤储层的孔-裂隙和矿物的发育特征,分析煤岩组构,建立煤岩体可视化与三维重构,对沁水盆地南部3号和15号煤层储层特征行了精细描述。结果表明:扫描CT数在不同煤岩类型的样品中呈现较大差异,孔裂隙及矿物发育呈现出较好的规律性;切片平均CT孔隙度及矿物含量均与切片平均CT数有良好相关性。对比这2个煤层的X-CT试验结果,发现3号煤层平均CT数小于15号煤层,说明3号煤层中无机组分含量较低,孔裂隙较为发育,而15号煤层中存在相对多的无机矿物质;3号煤层CT数的极差、标准差和变异系数均大于15号煤层,说明3号煤层的层内非均质性较15号煤层强。

三维高分辨工业X-CT系统

介绍了采用高分辨CCD面阵列探测器的微焦点三维CT系统的基本结构 ,应用基于Feldkamp的近似三维重建算法获得了令人满意的图像质量。与以往用线阵列探测器的CT系统比较 ,该系统具有采集数据快 ,成像速度快 ,检测周期短的特点 ,可实现对被检测陶瓷样品 10 0 %的检测。给出了使用该系统检测陶瓷轴承球的DR(数字照相 )

工业X-CT二代扫描运动控制系统及其仿真

研制了一套工业X -CT二代 (Ⅱ代 )扫描运动控制实验装置 ,即“平移 +旋转”的扫描运动系统。针对Ⅱ代扫描运动控制系统中的旋转运动 ,根据其运动特点 ,获得旋转运动的传递函数。利用Matlab开发软件 ,在时域和频域对系统的响应特性进行仿真 ,并对其进行一定程度的校正 ,改善其响应性能 。

X-CT设备低对比度分辨力检测方法研究与分析

目的 :检测X CT设备低对比度分辨力 ,评价X CT系统在低对比度条件下区分目标物的能力。方法 :利用Catphan体模的CTP51 5模块进行测试 ,同样扫描条件重复三次 ,得到CT设备在低对比度条件下可分辨目标物的最小直径。结果 :1 %、0 .5 %和 0 .3 %对比度条件下 ,A设备三次重复扫描得到的结果分别为 (2、4和 5mm)、(2、3和 3mm)、(2、3和 5mm) ,螺旋扫描结果为 (2、5和 6mm) ;B设备三次重复扫描得到的结果分别为 (3、5和 7mm)、(2、6和 8mm)、(2、4和6mm)。针对多种对比度检测结果 ,利用Excel绘制低对比度分辨力变化曲线。结论 :利用多种对比度条件评价低对比度分辨力使评价更客观全面。利用低对比度分辨力变化曲线图可对体模不能提供的其他对比度条件下的低对比度分辨力进行估计 。

工业X-CT新型探测器技术

探测器及其技术是工业X CT系统中的关键技术之一。文中提出了基于光纤面板光耦合及传输 ,采用闪烁晶体和自扫描光电二极管列阵器件的X射线新型探测器技术方案 ,并对此方案进行了实验研究。结果表明 ,该新型探测器技术方案具有结构紧凑、性能可靠且分辨率高等特点 ,可以实际应用于工业X CT系统中。

检测陶瓷零件的微焦点X-CT实验系统

本文描述了一个用于检测陶瓷零件的微焦点X-CT实验系统。由实时成象图象增强器组成探测X射线的阵列,用IBM PC/AT个人计算机组成数据采集、图象重建及图象显示处理系统。已能测出陶瓷样品中大约20μm的裂缝缺陷。并在微型机上实现了快速图象重建。本工作是根据国家七五攻关任务75-70-03-24合同进行的。

一种工业X-CT采集系统

介绍了一类用于皮鞋质量检测的ICT系统,提出了用软件对增益、零点漂移实现自动校正的方法。在对皮鞋CAD/CAM的内腔检测中,各项技术指标的检测均到达设计需求,提高了检测的准确度,有望在该行业中得到推广。