Исследователи Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета (КФУ) разработали способ создания точных копий кернов — образцов горных пород, извлекаемых при бурении скважин. Их работа основана на применении микротомографии и 3D-печати и открывает новые возможности для геологических и нефтегазовых исследований.
Керн — это ключевой материал для анализа свойств пород-коллекторов, содержащих нефть, газ и воду. Однако его добыча сложна и затратна, а после лабораторных тестов оригинальные образцы часто теряют исследовательскую ценность. В КФУ решили воспроизводить такие образцы в лаборатории — с высокой точностью и в нужном количестве.
Мы хотели выяснить, можно ли воссоздавать структуру кернов с помощью 3D-печати, используя данные микротомографии. Это позволило бы многократно использовать идентичные образцы для разных исследований без необходимости повторного бурения.
- Раиль Кадыров, старший научный сотрудник лаборатории НИЛ «Внутрипластовое горение» Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ
Ученые сначала с помощью микротомографии получили подробные трехмерные снимки внутренней структуры пород, включая поровое пространство. Эти изображения легли в основу цифровых моделей, адаптированных для печати на 3D-принтерах. Для воспроизводства использовались два наиболее распространённых метода: FDM (печать пластиком) и DLP (печать фотополимером).
Результаты показали, что каждый из методов имеет свои сильные и слабые стороны. FDM хорошо передает крупные элементы, но слабо справляется с мелкими деталями, что искажает параметры пористости. DLP дает более точные реплики, но подвержен дефектам из-за остатков смолы и растрескивания. Несмотря на ограничения, обе технологии позволяют создавать физические копии кернов с воспроизводимыми характеристиками, пригодными для научных и инженерных задач.
В перспективе это открывает путь к созданию полноценной библиотеки реплик кернов, которую можно будет использовать в исследованиях, моделировании потоков нефти и газа, обучении студентов и тестировании оборудования.
Следующим шагом ученые называют разработку более точных алгоритмов цифровой обработки томографических данных, а также переход от полимерной к минеральной 3D-печати — для еще более точного воспроизведения природных пород. Работа проводилась в рамках госзадания, финансируемого Казанским федеральным университетом.
Источник: Минобрнауки РФ
Фото: КФУ
