基于三维X射线显微镜的孔隙性砂岩中变形带微观结构解析

孔隙性砂岩中变形带对揭示其相关地质作用过程和工程应用具有重要的意义,而其微观结构是其相关科学与工程研究的关键点。常规的岩石微观结构分析手段对于全面解析岩石内部的微观结构具有一定的局限性,而近年发展起来的三维X射线显微成像技术可以无损地获得岩石内部微米尺度的三维精细数字化图像,是建立岩石微观结构并对其进行解析的有效手段。通过三维X射线显微镜对孔隙性砂岩中变形带扫面,建立了高分辨率三维微观结构图像,利用高密度切片图像,对其微观结构特征进行解析。根据变形带微观产出状带和颗粒破碎过程的解析,建立颗粒破碎-破碎颗粒与残余破碎颗粒重新排列-局部颗粒破碎带-弱颗粒破碎变形带-强颗粒破碎变形带-强弱颗粒破碎变形带相间排列-簇状变形带的完整时间发育序列。      

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.     

微观剩余油研究现状分析

微观剩余油形成机理、赋存量以及空间分布是油田评价储层不同开发阶段含油性、提高采收率的重要研究内容,由于微观剩余油尺寸较小,影响因素复杂,需要借助特殊的方法进行研究.本文从微观剩余油研究的手段入手,将微观剩余油研究分为物理实验技术和数值模拟方法,并探讨了各种方法的优缺点.物理实验技术主要包括传统光学技术、扫描电镜技术、激光共聚焦技术、CT技术、核磁共振成像技术;数值模拟方法主要包括基于网格化方法、无网格化方法、孔隙网络方法等.结合国内外研究现状的综合评述,对两类微观剩余油方法进行展望,指出微观剩余油研究对探勘和开发的重要性,认为CT技术、核磁共振成像技术、格子玻尔兹曼方法和孔隙网络方法是未来微观剩余油研究的主要手段.     

X射线三维显微镜及其典型应用

X射线三维显微镜（显微CT）是目前发展最热门、成长最快的CT成像技术门类之一,在微纳制造技术、新材料以及电子科学等领域起着十分重要的作用并得到广泛的应用。X射线三维显微镜能够以亚微米的细节分辨能力对被检测对象内部结构进行无损的三维成像,是一种新型的检测设备。本文介绍了三英精密仪器有限公司研制的nano Voxel-2000系列X射线三维显微镜的结构和工作原理,展示了该仪器在系统设计、成像方法及应用分析方面的特色。该系列的X射线三维显微镜最大管电压为150 k V,采用5μm的微焦源实现低于500 nm的成像分辨率,能够进行不同尺寸样品、不同分辨率的成像。在此基础上,探讨了X射线显微镜的典型应用,主要对样品的内部结构、形貌进行表征。希望典型应用的实例能起到抛砖引玉的作用,吸引更多学者利用X射线三维显微成像技术开展科学研究,拓宽X射线三维显微镜的应用领域。     

灰岩微观孔隙的三维定量描述及其对变形的影响

岩石的力学行为是由其微观的岩石物理性质和微观结构所最终决定的.因此在岩石物理学中描述孔隙结构及其几何性质如孔隙大小、形状、弯曲度和连通性有着极其重要的意义.研究孔隙结构的传统方法是光学显微镜和扫描电镜.微米CT (microCT)作为一种新的三维成像技术为研究岩石孔隙结构的复杂性提供了新的视角,这对理解岩石的孔隙结构及其对岩石的物理性质的影响,以及岩石破坏的演化及其与破裂微观力学的关系有极大的帮助.     

复杂介质小波多尺度井间地震层析成像方法研究

复杂介质井间地震层析成像是一个很复杂的非线性反 演问题，常规的线性化反演方法无法得到好的解. 采用基于图形的弯曲射线追踪方法， 并将小波多尺度思想引入到井间层析成像，提出了小波多尺度井间地震层析成像方法，很好 地解决了非线性成像的难题，提高了图像的质量和分辨率. 物理模型实验结果表明， 该方法适合于复杂介质成像，并具有良好的实用性和效果.     

页岩微米孔隙结构重构的非光滑正则化及快速梯度优化算法

页岩微观结构认识是页岩气勘探开发的基础.传统的探测手段是基于表面的有损观测方法.本文应用上海光源同步辐射技术对页岩结构进行无损探测获取投影数据,该技术可以避免X射线硬化.我们利用X射线计算机断层成像技术进行图像恢复,提出了L1模+TV(全变差)非光滑正则化方法抑制噪声影响,提高图像对比度.实验证明,该方法是准确重建页岩微观结构的有效方法.     

岩石中的孔隙流体

岩石是一种多孔介质,这是岩石最重要的结构特征,也是岩石区分于金属等材科的主要特点之一。用显微镜可以清楚地看到岩石内部存在着(网形的)孔洞和(狭长的)裂纹。这些孔洞和裂纹,我们统称为岩石中的孔隙。岩石的孔隙中往往充满了诸如水、石油、天然气等流体。岩石中孔隙所占的体积虽不大,但对岩石性质的影响却是非常大的。目前用显微镜(光学或电子显微镜)能看到的孔隙,范围约在0.1微米和毫米之间,比起岩石来,是个微观的概念。现在我们对于岩石内部的孔隙情况还了解得很不够。还不能勾划出孔隙存在的具     

一种快速的光栅相衬层析成像方法

数字X光层析成像由于其低辐射剂量和增强的图像对比度,广泛应用于医学诊断中.结合X光相衬成像的优异的软组织成像能力,X光相衬层析成像方法可以获得更好的软组织成像能力.本文的目的是提出一种快速的、低辐射剂量的X光相衬层析成像方法及算法.本方法在数据采集过程中光栅的位移和样品的旋转同时进行,它区别于传统的相位步进方法,采集到的数据是不完全的.我们提出了一种新型的重建方法,即内聚焦式重建.实验验证了提出的快速光栅相衬层析成像方法,结果表明在同等辐射剂量情况下,快速光栅相衬层析成像优于传统的基于相位步进的方法.由于快速光栅相衬层析成像采用连续的物体转动和光栅移动,其成像速度更快,避免了潜在的运动伪影.     

基于数字岩心动态应力应变模拟的非均匀孔隙介质波致流固相对运动刻画

地震波传播激发的不同尺度的流固相对运动(宏观、中观和微观)是许多沉积岩地层中地震波频散和衰减的主要原因,然而野外观测和试验测量都难以对非均匀多孔介质孔隙压力弛豫物理过程进行精细刻画.通过数字岩石物理技术,本文建立了三个典型的数字岩心分别用于表征孔隙结构、岩石骨架和斑状饱和流体引起的非均质性,利用动态应力应变模拟技术计算数字岩心的位移和孔隙流体增量图像.通过分析和比较三个数字岩心的位移和孔隙压力增量图像,细致刻画了发生于非均匀含流体多孔介质内的宏观、中观和微观尺度的流固相对运动:1)宏观尺度的波致孔隙流体流动导致波长尺度上数字岩心不同区域的孔隙压力和位移差异;2)中观尺度的流体流动发生在软层与硬层之间、气层与液层之间;3)微观尺度的流体流动发生在孔隙内部或相邻孔隙之间.数值模拟试验也证明基于数字岩心的动态应力应变模拟技术可以从微观尺度上更好的理解波致孔隙流体流动发生的物理机理,从而为建立岩石骨架、孔隙流体、孔隙结构非均质性和弹性波频散-衰减特征的映射关系奠定基础.     

多孔介质中甲烷水合物边界的CT图像识别技术

采用X射线计算机断层扫描(X-CT)技术观测多孔介质中天然气水合物的生成和分解过程,具有实时、直观和无损等优点。由于颗粒物边缘图像容积效应和X-CT分辨率的限制,多孔介质体系中不同物质的边界域难以确定,从而影响对多孔介质中水合物赋存状态的准确判断。利用Matlab平台图像处理软件中的开闭运算、多值化、梯度图像提取和边缘检测等方法,对实验获得的多孔介质中甲烷水合物的CT图像进行优化处理,获得了更清晰的图像,可有效地提高多孔介质中不同物质边界域的识别效果,有利于准确判断甲烷水合物在多孔介质中的赋存状态。      

一种快速的光栅相衬层析成像方法（英文）

数字X光层析成像由于其低辐射剂量和增强的图像对比度,广泛应用于医学诊断中。结合X光相衬成像的优异的软组织成像能力,X光相衬层析成像方法可以获得更好的软组织成像能力。本文的目的是提出一种快速的、低辐射剂量的X光相衬层析成像方法及算法。本方法在数据采集过程中光栅的位移和样品的旋转同时进行,它区别于传统的相位步进方法,采集到的数据是不完全的。我们提出了一种新型的重建方法,即内聚焦式重建。实验验证了提出的快速光栅相衬层析成像方法,结果表明在同等辐射剂量情况下,快速光栅相衬层析成像优于传统的基于相位步进的方法。由于快速光栅相衬层析成像采用连续的物体转动和光栅移动,其成像速度更快,避免了潜在的运动伪影。      

X射线三维CT技术在元器件失效分析中的应用

通过比较X射线DR,普通断层CT技术,扫描声学显微镜的功能特点,分析了X射线三维CT技术的优势。通过对焊接空洞、微动开关失效案例以及不同封装形式器件的分析,研究了X射线三维CT技术在电子元器件失效分析领域的应用。同时根据X射线三维CT成像的特点,分析了该技术发展的前景。     

近地表地震层析成像方法综述

近地表地层与人类生产生活密切相关,利用地震层析成像方法准确重建浅部地壳速度结构有助于开展高精度地震勘探、探查浅部矿产资源、规避潜在自然灾害,并利于城市地下空间建设.中国大陆地表条件复杂,尤其中西部盆岭结合带地形起伏剧烈,对浅部地壳精确速度建模构成严重挑战.本文系统论述了地震层析成像领域基于高频近似理论的走时成像方法和有限频层析成像方法,阐明两类方法的基本原理、存在问题和发展方向等.依据正演走时有无显式射线追踪,基于高频近似理论的走时成像方法分为传统走时层析成像方法和无射线路径的走时层析成像方法.基于射线追踪的传统走时层析成像方法,在浅层速度强烈变化时,因存在阴影区或多路径现象引起成像失真,严重影响成像效率;而无射线路径的层析成像方法通过程函方程走时场的正传和逆传直接计算敏感核,并利用伴随状态法获得目标函数的梯度,具有快速、稳健的优点.以上两种基于地震射线高频近似理论的走时成像方法由于未考虑地震波频率的带限性,存在波散射、波前愈合及反演约束差等问题.有限频层析成像方法克服了射线理论"无限高频"假设所带来的弊端,已成为重要的研究方向之一.该类方法主要分为射线有限频层析成像方法和基于波动方程的有限频层析成像方法.射线有限频层析成像方法能够提高成像的分辨率,但在方法本质上仍依赖于射线理论,较难处理较复杂的波现象问题;基于波动方程的有限频层析成像方法能准确处理复杂地质问题,提高成像可靠性并能以图像形式直观展示地球内部地震波的速度结构分布,但是该方法在实际应用中强烈依赖于数据中的低频信息及较精确的初始速度模型,其推广应用仍需进一步探索.     

层析成像技术在多相流中的研究动态

在多相流检测中,层析成像技术可获取多相流体二维/三维的时空局部的、微观的分布信息,是目前多相流参数检测技术研究发展的前沿和趋势之一.本文较系统阐述了国内外应用电阻层析、电容层析、射线层析、超声层析技术进行多相流检测的原理、研究现状以及层析成像技术在多相流应用方面的发展.     

跨孔雷达全波形反演成像方法的研究

跨孔雷达全波形反演是一种使用全波形信息反演两钻孔之间地下信息的层析成像技术.常规的层析成像反演大部分采用射线追踪方法,其中基于初至时的射线追踪方法可以反演出速度剖面（介电常数剖面）,基于最大振幅的层析成像可以反演出衰减剖面（电导率剖面）.常规射线追踪方法有许多不足,究其原因是该方法仅使用了小部分的信号信息.为了进一步提高成像分辨率,本文全面推导了全波形跨孔雷达层析成像反演方法,该方法利用雷达波全幅度相位信息能够反演出地下高分辨率的介电常数和电导率图像.本文通过基于局域网的分布式并行算法,有效地解决了巨量数据正演计算问题.文中首先建立了基于单轴各向异性介质完全匹配层的时间域有限差分二维正演算法,进而通过应用包括时间维度在内的全波场信息与残场逆向传播的全波场信息乘积来计算梯度方向,通过求取以步长为自变量的目标函数的极值确定步长公式,并提出以第一次介电常数反演作为同步反演的初始模型,能够有效提高收敛速度.本文对多组模型进行成像实验,取得了较好的反演效果.     

基于Micro-CT光机X射线源的单晶LaB6阴极的制备及其性能研究

本文采用电化学腐蚀方法和聚焦离子束技术制备了单晶LaB₆针尖,借助电子扫描电镜对针尖进行微观形貌分析。在此基础上,研制热解石墨径向夹持直热式单晶LaB₆阴极,对其发射性能及其在Micro-CT应用进行研究。研究表明,单晶LaB₆阴极能够产生高亮度的电子束,提高了X射线亮度,提升了Micro-CT图像质量。      

nanoVoxel系列X射线三维显微镜高分辨无损透视检测技术平台

三英精密仪器有限公司制造的nanoVoxel系列X射线三维显微镜是拥有自主知识产权,具有超高分辨率的无损三维透视显微成像设备。设备采用独特的X光光学透镜显微成像技术,实际分辨率可达到0.5μm,即使传统医学和工业CT无法观察的对X光吸收很小的低原子序数的材料,比如先进复合材料中的橡胶、碳纤维、聚合物等,也可不借助染色直接进行观察成像。     

VCT的技术特性和临床价值

本文介绍了Light Speed VCT的技术特性,包括硬件、软件和图像重建的技术进步,以及这些技术进步带来的图像质量上的改进和临床应用.这些先进的临床应用包括5秒心脏成像、胸痛三联诊等.探讨了降低病人剂量的重要性以及实现图像质量和X射线剂量的和谐和同一.     

基于Curvelet变换与POCS方法的三维数字岩心重建

随着页岩气勘探与开发的深入,研究页岩裂隙的三维空间展布成为页岩岩石物理研究的必要步骤之一.但由于仪器的限制,页岩切片在深度上具有不连续性,以及数字岩心纵向上成像最小间隔与横向分辨率的不一致成为影响裂隙表征和数字岩石物理模拟精度提高的重要因素.为了更好的研究裂隙在三维的空间展布,本文将curvelet稀疏变换与凸集投影(POCS)迭代算法有效结合,实现三维数字岩心重建.首先对X射线扫描砂岩得到的三维数据体进行隔片抽稀,利用本文方法实现三维数据体重建,重建结果与完整数据体具有很好的一致性,且优于现有方法(spgl1),验证了新方法的有效性与先进性.其次对聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)得到的纳米级页岩二维切片在深度上进行了加密重建,获得纵向上成像最小间隔与横向分辨率基本一致的三维数字岩心,由于仪器限制引起的页岩切片深度上的不连续性得到减弱,裂隙展布更加清晰.砂岩CT图像以及页岩FIB-SEM成像数据的重建结果验证了本文方法的有效性与先进性.