Kőzetmagok CT vizsgálataihoz fejlesztett eszközök

Átírás

1 Miskolci Egyetem Alkalmazott Földtudományi Kutatóintézet Műszerfejlesztési és Informatikai Osztály Kőzetmagok CT vizsgálataihoz fejlesztett eszközök Dr. Füvesi Viktor, Vörös Csaba, Konyha József, Pintér Ákos Miskolc

2 Bevezető CT alkalmazása kőzet vizsgálatokhoz MŰFIO kapcsolódó projektjei Kiszorító berendezések Tervezés és kivitelezés Felújítás CT-vel használható magtartó cellák Cellák különféle nyomásokhoz Akusztikus mérések elvégzésre alkalmas cella Jelenlegi fejlesztések 2

3 3D információ a minta belsejéből Adatvoxelek - általában max: 0.06 x 0.06 x 0.06 mm Sűrűségtérkép (H.U. értékek) effektív (a feltöltő folyadékra vonatkozó) porozitás, effektív térfogat %, felszívási profil (telítettség változás eloszlása a feltöltés alatt), telítettség % ill. telítettség eloszlás több fázis esetén, fázis térképezés az időben, relatív permeabilitás értékelés (a kiszorító berendezés által szolgáltatott adatok kalibrációja mellett) kihozatal % (EOR, kemikáliák hatékonyság vizsgálata tesztek) 3

4 2003 Kiszorító berendezés tervezés és kivitelezése berendezés és cellák fejlesztése 2009 Nagynyomású CT vizsgálatra alkalmas kőzetmag-tartó fejlesztése cella fejlesztés MicroCT kiszorító berendezésének és cellájának fejlesztése központi egység, szivattyúk és cellák fejlesztése Akusztikus hullámterjedési (P,S) sebesség meghatározása kőzetmagokon, rezervoár körülmények között végzett CT mérések egyidejű elvégzésével, szeizmikus adatok értelmezéséhez próbamérések, cella fejlesztés, éles mérések 2014 Kiszorító berendezés felújítása berendezés fejlesztés Akusztikus próbamérések P és S hullámok mérése tesztmérések és azok értelmezése 4

5 5

6 2003 Kőzetmag átmérő: 3 és 4 Kőzetmag hossz: 250 mm Köpenynyomás: 700 bar Pórusnyomás: 500 bar Hőmérséklet: max. 80 C Telítettség: gáz-, víz-, olaj- és polimer telítettség beállításának biztosítása 6

7 7

8 Számítógépes feldolgozás Nyomáskülönbség távadó Honeywell STD130-E1A-00000,3A (0-7 bar) Folyadék termosztát Cole Parmer A ( C) Végnyomás-szabályozó TEMCO BPR-100 (700 bar) Enerpack kézipumpa Rozsdamentes és plexi tartályok rétegvíz, olaj, polimer Vákuumszivattyú Cole Parmer A Nyomástávadók Honeywell STG20P Hőmérséklet távadók Honeywell STT15R Szeleprendszer Swagelok SS-83 series Gáznyomás-szabályozó TESCOM (690 bar) Áramlástávadó Bronkhorst F131M-HGD Programozható nagynyomású pumpák ISCO 260D (266 ml, bar) Köpenynyomás szabályozó egység ME AFKI (700 bar, 50 ml) 8

9 2014 Célok Ergonomikus kialakítás Korszerűsítés szoftveres és hardveres szinten Rendszerterv újra gondolása Holt terek csökkentése Használaton kívüli egységek elhagyása 9

10 10

11 11

12 12

13 13

14 2003 Pórusnyomás 5 bar Köpenynyomás 10 bar Hőmérséklet 20 C Magátmérő 2 5/8 és 4 Maghossz max. 250 mm Nyomás 1 bar Hőmérséklet 20 C Magátmérő 2 5/8 és 4 Maghossz 1000 mm 14

15 2009 Pórusnyomás 300 bar Köpenynyomás 350 bar Hőmérséklet C Magátmérő 2 5/8 és 4 Maghossz mm Folyadék bemenet két független bemenet 15

16 16

17 2011 Kőzetmag átmérő: 1/2 Kőzetmag hossz: 24 mm Köpeny-nyomás: 400 bar Cella anyaga: AlSiMg + karbonköpeny Hozzávezetések: 1/16" (ID 0,005 ) PEEK Tube Kőzetmag átmérő: 16 mm Kőzetmag hossz: 36 mm Nyomás: 1000 bar Cella anyaga: AlSiMg + karbonköpeny Hozzávezetések: 1/16" (ID 0,005 ) PEEK Tube 17

18 2011 Köpenynyomás szabályozó pumpa ME AFKI HPP-M 400/35 (400 bar, 35 ml) Szeleprendszer Swagelok SS-83 és SS-31 series Adagolópumpa ME AFKI HPP 400/100 (400 bar, 100 ml) Rozsdamentes tartályok rétegvíz, olaj Adagolópumpa ME AFKI HPP 1000/30 (1000 bar, 30 ml) Gázpalack Luxfer Co. L87A (450 bar) Vákuumszivattyú Busch PB 0008 B000 Nyomástávadó Keller LEO-3 (0-400 bar) Végnyomás szabályozó szelepek Linde V-1315 (400 bar) Gáznyomás szabályozó Linde D10 (414 bar) Nyomáskülönbség távadó Siemens 7MF 4533 (0,05 5 bar / 400 bar) Számítógépes feldolgozás 18

19 Telítési és kiszorítási vizsgálatok Kőzetminták CT vizsgálatai SKYSCAN 1172 High Resulotion készülék 19

20 20

21 2012 Kőzetmag átmérő: 4 Kőzetmag hossz: mm Köpenynyomás: Pórusnyomás: 1000 bar 400 bar Hőmérséklet: max. 150 C Hullámterjedés: Telítettség: min. 1 hossz- és min. 2 keresztirányú P és S mérés gáz-, víz- és olajtelítettség beállítás biztosítása A hullámterjedési mérés: 100 khz 1MHz tartomány 21

22 22

23 Nem terheljük a magot a cella összeszerelése alatt Felgyorsítja és megkönnyíti a cella összeszerelését és szétszedését 23

24 LAPTOP USB TDS2012C Oszcilloszkóp Ch1 Ch2 5072PR RF SYNC OUT OUT PXI-5402 Pulser/Receiver Szignál generátor TX/RX RX Koax P TX Kőzet minta P RX Cella 24

25 2013. június 6. Kaposvár 25

26 A magtartó felülnézeti, oldal és hosszmetszeti (a köpenyben) - CT képei 26

27 Vízfront előrenyomulási képei Numerikus számítások laboratóriumi eredmények CT képeken is nyomon követhető 27

28 Hullámterjedési idő Köpenynyomás Besajtolt mennyiség [cm 3] Hullámterjedési idő [m/s] Köpenynyomás [psi] Pórusnyomás [psi] Pórusnyomás 28

29 Keresztirányú (palást) mérések elvégzésére alkalmas cella fejlesztése: Fejek mozgatása a palást mentén, mérés szénszál, víz és gumigyűrűn keresztül Axiális gerjesztéssel S hullámok mérése több sugárúton 29

30 2CH Sync RX 5V 16CH RX Olympus 5072 Pulser/Receiver jelgenerátor Olympus TX/RX TX 8CH 380V 8CH 30

31 31

32 [1] BOGNER P., FÖLDES T., ZÁVODA F., REPA I.: A CT és MR vizsgálatok lehetőségei a szénhidrogénkutatásban, Magyar Radiológia október, o. [2] MEES ET AL.: Applications of X-ray Computed Tomography in the Geosciences. Geological Society, London, Special Publications, [3] FÖLDES T., KISS B., ÁRGYELÁN G., BOGNER P., REPA I., HIPS, K.: Application of medical computer tomograph measurements in 3D reservoir characterization, Acta Geologica Hungarica, Vol.47/1, pp , [4] BERTANI: Geothermal power generation in the world Update report 008 World Geothermal Congress, Bali [5] FÖLDES T.: Komputertomográfiás (CT) röntgen árnyékolásvizsgálatok akusztikus szondákon és kőzetmintákon, Jelentés, [6] ME AKKI: Kőzetmagok röntgensugaras (CT) mérésére szolgáló berendezés, Műszerkönyv D terv, Miskolc-Egyetemváros, [7] ME AFKI: Nagynyomású CT vizsgálatra alkalmas kőzetmag tartó, Műszerkönyv, Miskolc-Egyetemváros, [8] ME AFKI: HPA-MCT/2010 jelű MicroCT vizsgáló berendezés, Műszaki leírás, Miskolc-Egyetemváros, [9] ME AFKI: Akusztikus hullámterjedés (P,S) sebesség meghatározása kőzetmagokon, rezervoár körülmények között végzett CT mérések egyidejű elvégzésével, szeizmikus adatok értelmezéséhez, Specifikáció, Miskolc- Egyetemváros, [10] ME AFKI: Akusztikus hullámterjedés (P,S) sebesség meghatározása kőzetmagokon, rezervoár körülmények között végzett CT mérések egyidejű elvégzésével, szeizmikus adatok értelmezéséhez, Jelterjedés sebességének mérése rezervoár körülmények között, Mérési jegyzőkönyv, Miskolc-Egyetemváros,

33 E tanulmány alapjául szolgáló kutató munka a Miskolci Egyetem stratégiai kutatási területén működő Fenntartható Természeti Erőforrás Gazdálkodás Kiválósági Központ keretében valósult meg. 33

34 Köszönöm megtisztelő figyelmüket! 34