酸性化プロセス前後の合成炭酸岩鉱物の多孔性の特性評価のためのマイクロトモグラフィーおよび岩石撮影技術の応用

Scientific Reports volume 12、記事番号: 17026 (2022) この記事を引用

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この研究の目的は、反応性流体による分解前後の比較分析に焦点を当て、マイクロトモグラフィーおよび岩石撮影技術を通じて合成炭酸塩岩を物理的に特徴付け、分析することです。 この研究では、酸性化手順の前後のサンプルに対してコンピューター化されたマイクロトモグラフィーとペトログラフィーを使用した物理的特性分析が実行されました。 岩石学的分析により、溶解後の粒子間および粒子内の両方の細孔率の増加が確認されました。 マイクロトモグラフィー分析により、多孔質構造の二次元分析では 11.8 ～ 41.3%、三次元分析では 31.6 ～ 52% という気孔率の最大増加が定量化されました。 さらに、細孔はその面積に従って定量化され、細孔の方向に関するデータが得られ、流体の流れの好ましい経路についての洞察が得られました。 マイクロトモグラフィー技術は、溶解前後のサンプルの破壊を特徴付けるのに効果的なツールであることも観察されました。 このような分析は、鉱物の溶解、圧力、温度、飽和の変化から生じる機械的および物理的リスクがあり、これらすべてが貯留岩の応力状態に影響を与えるため、高深度での流体の抽出と注入には非常に重要です。 。

岩石の空いた空間には、水、ガス、石油などのエネルギー資源が存在しています。 貯留層の調査には、細孔関連の特徴に関する知識が不可欠です。 岩石の多孔性は、遺伝的影響がいくつかあるため、重要な研究テーマです。 空隙率分析の実験的手法では定量的な近似は可能ですが、多孔質の枠組みを視覚化することはできないため、岩石物理学分析は、細孔の研究のための新しい分析手法の探索を動機づけてきました。 光学顕微鏡による岩石学的分析により、粒界細孔の視覚化と定量化が可能になります。 ただし、それは 2 次元 (2D) 空間に限定されており、定量化はあまり代表的ではありません。 岩石の気孔率と気孔サイズの分布に関する定量データは、岩石層で直接測定されるほか、比重計でのガスまたは水銀の注入を使用して間接的に測定されます1、2、3。

岩石の微細構造を詳細に視覚化するもう 1 つの手法は、マイクロトモグラフィーです。 X 線コンピュータマイクロトモグラフィー (μCT) は、従来の断層撮影手順に基づいて開発されましたが、少量のサンプル分析に重点を置いています。 これは、複数の顕微鏡スライスとサンプルの内部の三次元 (3D) 構造を取得することで構成され、面積と体積を決定することを可能にする非破壊分析方法です。 この技術は、主に細孔や鉱物の分布を評価することにより、荒らされていない土壌や岩石のサンプル内部の分析を容易にするために開発されました。 さらに、サンプルの空間構成と性質、それらが土壌や岩石の挙動、流体輸送プロセスにどのように影響するかを示します。

マイクロトモグラフィーにより、鉱物の形状、サイズ、分布、体積、面積、空間分布、およびミクロスケールでの細孔や亀裂に関する 3D 定性的および定量的データを取得できます4,5,6,7,8,9。 。 地質物質の空間間隙率と鉱物分布は、流体輸送プロセスに大きな影響を与えます。 これらのプロセスは、鉱物の溶解や圧力、温度、飽和の変化から生じる機械的および物理的リスクが増加するため、高深度での流体の抽出と注入に焦点を当てたプロジェクトでは非常に重要です10。 これらの現象は岩石に損傷を与える可能性があり、その結果、天然資源の持続可能な開発を妨げる可能性があります11、12、13、14、15。