Miskolci Egyetem Alkalmazott Földtudományi Kutatóintézet Műszerfejlesztési és Informatikai Osztály Kőzetmagok CT vizsgálataihoz fejlesztett eszközök Dr. Füvesi Viktor, Vörös Csaba, Konyha József, Pintér Ákos Miskolc
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
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
2003 Kiszorító berendezés tervezés és kivitelezése berendezés és cellák fejlesztése 2009 Nagynyomású CT vizsgálatra alkalmas kőzetmag-tartó fejlesztése cella fejlesztés 2010-11 MicroCT kiszorító berendezésének és cellájának fejlesztése központi egység, szivattyúk és cellák fejlesztése 2012-13 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 2014-15 Akusztikus próbamérések P és S hullámok mérése tesztmérések és azok értelmezése 4
5
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
Számítógépes feldolgozás Nyomáskülönbség távadó Honeywell STD130-E1A-00000,3A (0-7 bar) Folyadék termosztát Cole Parmer A-12108-15 (-20 150 C) Végnyomás-szabályozó TEMCO BPR-100 (700 bar) Enerpack kézipumpa Rozsdamentes és plexi tartályok rétegvíz, olaj, polimer Vákuumszivattyú Cole Parmer A-79201-05 Nyomástávadók Honeywell STG20P Hőmérséklet távadók Honeywell STT15R Szeleprendszer Swagelok SS-83 series Gáznyomás-szabályozó TESCOM 44-1166-24 (690 bar) Áramlástávadó Bronkhorst F131M-HGD Programozható nagynyomású pumpák ISCO 260D (266 ml, 0-500 bar) Köpenynyomás szabályozó egység ME AFKI (700 bar, 50 ml) 8
2014 Célok Ergonomikus kialakítás Korszerűsítés szoftveres és hardveres szinten Rendszerterv újra gondolása Holt terek csökkentése Használaton kívüli egységek elhagyása 9
10
11
12
13
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
2009 Pórusnyomás 300 bar Köpenynyomás 350 bar Hőmérséklet 0-120 C Magátmérő 2 5/8 és 4 Maghossz 20-200 mm Folyadék bemenet két független bemenet 15
16
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
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 4925902-86-D10 (414 bar) Nyomáskülönbség távadó Siemens 7MF 4533 (0,05 5 bar / 400 bar) Számítógépes feldolgozás 18
Telítési és kiszorítási vizsgálatok Kőzetminták CT vizsgálatai SKYSCAN 1172 High Resulotion készülék 19
20
2012 Kőzetmag átmérő: 4 Kőzetmag hossz: 150-250 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
Nem terheljük a magot a cella összeszerelése alatt Felgyorsítja és megkönnyíti a cella összeszerelését és szétszedését 23
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
2013. június 6. Kaposvár 25
A magtartó felülnézeti, oldal és hosszmetszeti (a köpenyben) - CT képei 26
Vízfront előrenyomulási képei Numerikus számítások laboratóriumi eredmények CT képeken is nyomon követhető 27
Hullámterjedési idő Köpenynyomás Besajtolt mennyiség [cm 3] Hullámterjedési idő [m/s] Köpenynyomás [psi] Pórusnyomás [psi] Pórusnyomás 28
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
2CH Sync RX 5V 16CH RX Olympus 5072 Pulser/Receiver jelgenerátor Olympus TX/RX TX 8CH 380V 8CH 30
31
[1] BOGNER P., FÖLDES T., ZÁVODA F., REPA I.: A CT és MR vizsgálatok lehetőségei a szénhidrogénkutatásban, Magyar Radiológia 2003. október, 231-237.o. [2] MEES ET AL.: Applications of X-ray Computed Tomography in the Geosciences. Geological Society, London, Special Publications, 215 2003. [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. 63-73, 2004. [4] BERTANI: Geothermal power generation in the world. 2005-2010. Update report 008 World Geothermal Congress, Bali 2011. [5] FÖLDES T.: Komputertomográfiás (CT) röntgen árnyékolásvizsgálatok akusztikus szondákon és kőzetmintákon, Jelentés, 2012. [6] ME AKKI: Kőzetmagok röntgensugaras (CT) mérésére szolgáló berendezés, Műszerkönyv D terv, Miskolc-Egyetemváros, 2003. [7] ME AFKI: Nagynyomású CT vizsgálatra alkalmas kőzetmag tartó, Műszerkönyv, Miskolc-Egyetemváros, 2009. [8] ME AFKI: HPA-MCT/2010 jelű MicroCT vizsgáló berendezés, Műszaki leírás, Miskolc-Egyetemváros, 2010. [9] ME AFKI: Akusztikus hullámterjedés (P,S) sebesség meghatározása kőzetmagokon, rezervoár körülmények között végzett CT mérések egyidejű elvégzésével, szeizmikus adatok értelmezéséhez, Specifikáció, Miskolc- Egyetemváros, 2012. [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, 2013. 32
E tanulmány alapjául szolgáló kutató munka a Miskolci Egyetem stratégiai kutatási területén működő Fenntartható Természeti Erőforrás Gazdálkodás Kiválósági Központ keretében valósult meg. 33
Köszönöm megtisztelő figyelmüket! 34