Томские ученые усовершенствуют отечественный микротомограф для нефтяной промышленности
Усовершенствованный микротомограф — проект специалистов Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ и лаборатории рентгеновской оптики Инженерной школы ядерных технологий под руководством Алексея Гоголева. Заказчиком и промышленным партнером выступает ООО «Кортест Сервис» (Тюмень).
Ранее ученые Томского политеха по заказу тюменской компании разработали томограф полноразмерного керна. Новая разработка позволит проводить томографию стандартных образцов в высоком разрешении.
Микротомограф — прибор, позволяющий детально изучать поровую структуру разрабатываемого пласта. Это необходимо для подбора оптимальной технологии добычи, в том числе трудноизвлекаемой нефти. При бурении из скважины добываются образцы керна. Из них делается уменьшенного вида образец для исследования. Он помещается в микротомограф, где происходит сканирование образца для создания трехмерной цифровой модели его внутренней микроструктуры с высоким пространственным разрешением. Анализ полученной цифровой модели помогает геологам понять, как будет происходить трансфер нефти, воды и газа через пласт, и какие технологии добычи рациональнее всего использовать на конкретном месторождении.
Ученые ТПУ разработали собственные протоколы и алгоритмы сканирования. Они оптимизируют работу микротомографа под конкретный объект (керн). Это делает процесс рутинной томографии экономически более эффективным, а также позволяет минимизировать ошибки при построении трехмерных цифровых двойников образцов керна.
«При использовании классических протоколов томографии восстановленные цифровые модели исследуемого объекта всегда содержат разные типы артефактов. Это погрешности сканирования, когда на изображении появляются черты, не присутствующие в исследуемом объекте. Например, эффект ужесточения спектра, обусловленный неравномерным изменением спектрального состава излучения при прохождении через объект. Это приводит к ошибкам при восстановлении и переводе рентгеновской плотности в физическую без учета данного эффекта. В традиционных протоколах такой учет проводится, как правило, программными средствами, которые в большинстве случаев делают данную коррекцию с ошибкой. Мы разработали протоколы, которые в процессе сканирования устраняют эффект ужесточения спектра и другие нежелательные эффекты естественным образом, в том числе с комбинацией программных методов», —комментирует руководитель проекта, директор Исследовательской школы физики высокопрочных процессов ТПУ Алексей Гоголев.
Еще одна особенность микротомографа — высокая скорость сканирования. У существующих на рынке приборов источник и детектор, как правило, фиксированы и сканирование образцов разного диаметра производится за счет изменения положения образца. В микротомографе, выполненном томскими учеными, можно изменять расстояния от источника до детектора, а также перемещать образец между источником и детектором с помощью объединенной мехатронной системы с общим основанием. Это позволяет сканировать разные образцы с различными габаритами на максимально возможной скорости и сократить время сканирования в несколько раз.
Разработка запатентована, и ее планируется внедрить на ООО «Кортест Сервис» в сентябре этого года.
На фото: прототип разработки для отладки ключевых систем