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孔隙竟被玩“活”了

 风吟楼 2017-09-26





还记得我们上一篇微孔大秘密里给大家展示的各种各样的页岩孔隙吗?


页岩有机质中发育的孔隙(氩离子抛光样)


页岩有机质中发育大小不一的孔隙(氩离子抛光样)


页岩中有机质和黄铁矿伴生,有机质孔隙发育

(氩离子抛光样)


孔隙结构对页岩储层的储集性能、渗流能力和页岩气产能都具有十分重要的影响,是页岩储层评价的核心内容。


有机质孔隙是我国泥页岩中最常见的孔隙类型之一,通常直径范围为5~750 nm,这些孔隙在二维平面上常呈孤立状,但在三维空间上形成空间网络结构,互相连通。由于成岩环境和有机质类型不同,有机质孔隙大小、形态等有很大差异,有的孔隙比较大,像气泡一样,有的孔隙极细密,像海绵的网状结构。


大家是否想知道它们在三维空间里是如何分布,有什么样的分布特征呢?


利用大型仪器设备聚离子束-扫描电镜(简称FIB-SEM),可以帮助我们找出想要的答案。



聚离子束-扫描电镜


以一个x方向长10μm,y方向宽10μm的页岩样品为例,聚离子束扫描电镜可以在z方向每切去10nm厚度的样品就拍摄一张照片。




拍摄1000张以后,将这些照片连接起来,我们可以得到一个体积为10*10*10μm3的页岩三维重构模型。



分割出黄铁矿


分割出孔隙



样品中的连通孔隙


通过以上重构模型,我们可以得到页岩样品的三维空间矿物组成及分布、有机质分布及TOC、孔隙分布、连通性、孔隙和孔隙度等。



不光页岩孔隙可以进行三维重构,其他材料如金属、植物纤维、碳纤维等也可以进行切片,重构出三维模型。



 碳纤维孔隙结构模型,碳纤维直径2μm


如果将FIB-SEM技术逆向执行的话,就是目前最流行的3D打印技术了,首先通过计算机辅助设计(CAD)或计算机动画建模软件建模,再将建成的三维模型“切片”成逐层的截面数据,并把这些信息传送到3D打印机上,最后3D打印机会把这些切片堆叠起来,直到一个固态物体成型。


把三维模型“切片”


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