用于较长全岩芯的CT扫描的方法和装置与流程

本公开主要涉及分析来自地质地层的岩芯样本。更具体地，本公开的实施例涉及用于使用医学类型的计算机断层摄影(ct)扫描仪来分析较长全岩芯(longerwholecore)样本的方法和系统。

背景技术：

可以在岩石中钻井以触及储存在含烃的地质地层中的流体。这种地质地层可以被称为“储层”。存在多种用于确定这种储层中烃的存在和量的技术。在一些情况下，岩石的样本(称为“岩芯样本(coresample)”)和流体可以在井的井眼中于井下被收集并且被取回到地面以用于进一步分析。可以分析岩芯样本以确定井的各种特性，例如量化储层中烃(例如，油和气)的量和值。岩芯样本的分析还可以确定所识别的油和气可以被开采的速率，并且帮助用于油和气的提取的识别技术以及使从储层的采收最大化。

技术实现要素：

可以通过计算机断层摄影(ct)非破坏性地分析岩芯样本以获得岩芯样本的图像。在一些情况下，具有能够使岩芯样本中央定位的固定装置的医用型ct扫描仪可以用于分析岩芯样本。医用型ct扫描仪指的是通常用于医学诊断成像的ct扫描仪。然而，具有用于岩芯样本的固定装置的ct扫描目的的医用型ct扫描仪可能具有对于岩芯样本的长度的有限的扫描能力，使得这些ct扫描仪被限于3英尺(ft)或更小的长度的岩芯样本，并且不能收容较长的岩芯样本(例如，5ft或6ft长度的岩芯样本)。这种较长的岩芯样本在本公开中被称为“加长岩芯样本”。现有的具有用于岩芯样本的固定装置的医用型ct扫描仪不能在不将较长的岩芯样本切割成较短的块并且不损坏和改变岩芯样本的储层状态的情况下扫描较长的岩芯样本。因此，切割的岩芯样本可能造成储层状态的不准确分析。

另外，切割较长的岩芯样本以使得能够利用医用型ct扫描仪进行扫描是耗时的，并且增加了岩芯样本的分析成本。最近的岩芯样本技术，例如海绵岩芯，可能产生较长的岩芯样本，这些较长的岩芯样本需要被分成两块以便通过现有的配备有用于岩芯样本的固定装置的医用型ct扫描仪来执行ct扫描。

在一个实施例中，提供了一种用于岩芯样本的计算机断层摄影(ct)成像的设备。该设备包括构造成联接至固定台的主体，该主体限定u形托座，该u形托座构造成接纳收容有岩芯样本的岩芯外壳。该设备还包括位于u形托座中的第一位置的第一辊子和位于u形托座中的第二位置的第二辊子。第一辊子和第二辊子构造成支撑收容有岩芯样本的岩芯外壳的重量以及在岩芯外壳和u形托座的内壁之间限定间隙，使得辊子的旋转能够使岩芯外壳平移通过(translationthrough)u形托座。

在一些实施例中，第一位置限定为相对于主体的竖向轴线和水平轴线呈约45°的角度。在一些实施例中，第二位置限定为相对于主体的竖向轴线和水平轴线呈约45°的角度。在一些实施例中，所述间隙包括至少5毫米(mm)。在一些实施例中，岩芯样本具有大于3英尺的长度。在一些实施例中，岩芯样本的长度可长达6英尺。在一些实施例中，主体联接至支撑件，该支撑件具有沿平移方向延伸的至少两个壁。在一些实施例中，u形托座在其顶部具有229毫米(mm)的宽度。

在另一个实施例中，提供了一种对岩芯样本进行成像的方法。该方法包括将岩芯样本放置在计算机断层摄影(ct)扫描仪中。该放置的步骤包括：将收容有岩芯样本的岩芯外壳的第一端放置到位于ct扫描仪的第一侧的ct扫描台，该ct扫描台构造成使岩芯样本平移通过ct扫描仪；以及将收容有岩芯样本的该岩芯外壳的第二端放置在位于ct扫描仪的第二侧的岩芯样本扫描设备的u形托座中。岩芯样本扫描设备包括主体，该主体限定u形托座，该u形托座构造成接纳岩芯外壳。岩芯样本扫描设备还包括位于u形托座上的第一位置处的第一辊子和位于u形托座上的第二位置处的第二辊子，第一辊子和第二辊子构造成支撑收容有岩芯样本的该岩芯外壳的重量，并在岩芯外壳和u形托座的内壁之间限定间隙。该方法还包括使岩芯样本平移通过ct扫描仪，使得辊子的旋转能够使岩芯外壳平移通过u形托座。

在一些实施例中，第一位置限定为相对于主体的竖向轴线和水平轴线呈约45°的角度。在一些实施例中，第二位置限定为相对于主体的竖向轴线和水平轴线呈约45°的角度。在一些实施例中，所述间隙包括至少5毫米(mm)。在一些实施例中，岩芯样本具有长达6英尺(最长达到6英尺)的长度。在一些实施例中，岩芯样本扫描设备联接至位于ct扫描仪的第二侧的固定台。在一些实施例中，该方法包括使用ct扫描仪生成岩芯样本的图像。

在另一个实施例中，提供了一种系统，该系统包括计算机断层摄影(ct)扫描仪和位于ct扫描仪的第一侧的ct扫描台，该ct扫描台构造成使岩芯样本平移通过ct扫描仪。该系统还包括位于ct扫描仪的第二侧的岩芯样本扫描设备。该岩芯样本扫描设备包括：主体，其限定u形托座，该u形托座构造成接纳收容有岩芯样本的岩芯外壳；第一辊子，其位于u形托座上的第一位置处；以及第二辊子，其位于u形托座上的第二位置处。第一辊子和第二辊子构造成支撑收容有岩芯样本的岩芯外壳的重量，以及在岩芯外壳和u形托座的内壁之间限定间隙。

在一些实施例中，第一位置限定为相对于主体的竖向轴线和水平轴线呈约45°的角度。在一些实施例中，第二位置限定为相对于主体的竖向轴线和水平轴线呈约45°的角度。在一些实施例中，固定台位于ct扫描仪的第二侧，其中岩芯样本扫描设备联接至固定台。在一些实施例中，岩芯样本具有大于3英尺的长度。

附图说明

图1是根据本公开实施例的包括ct扫描室和ct扫描控制室的计算机断层摄影(ct)扫描环境的示意图；

图2是根据本公开实施例的图1的ct扫描仪、ct扫描台和加长岩芯样本扫描设备的示意性侧视图；

图3是根据本公开实施例的加长岩芯样本扫描设备的示意性正视图；

图4是根据本公开实施例的图3的加长岩芯样本扫描设备的示意性侧视图；

图5是根据本公开实施例的加长岩芯样本扫描设备的示意性正视图，其中示例性的加长岩芯样本被接纳在u形托座中；

图6是根据本公开实施例的加长岩芯样本扫描设备的透视图；

图7是根据本公开实施例的使用ct扫描仪和加长岩芯样本扫描设备来扫描岩芯样本的过程的流程图；以及

图8a和图8b示出了根据本公开实施例的使用ct扫描仪并且在一些情况下使用加长岩芯样本扫描设备扫描的岩芯样本的图像。

具体实施方式

将参照示出本公开的实施例的附图更全面地描述本公开。然而，本公开可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于所示出的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开透彻和完整，以及向本领域技术人员充分传达本公开的范围。

如将理解的，加长岩芯样本可包括提取的地下材料(例如，岩石)的样本，该地下材料可以从含烃储层的地层中取得。在提取之后，岩芯样本可以被存储在保护性托座中，被运输到实验室或其他位置，并且被分析以评估烃储层或地下的特性。本公开中使用的术语“岩芯样本”可以指岩芯样本本身，并且岩芯样本可以被存储在保护性托座(通常是圆筒形托座，被称为“岩芯外壳”)中，该保护性托座对电磁能量至少部分透明(透射)。岩芯外壳可由非金属材料形成，并且可以是不透明的、半透明的或透明的。在一些实施例中，岩芯样本可包括全直径样本、特殊岩芯分析(scal)样本、常规岩芯分析(cca)样本或机械特性样本。

本公开的实施例包括使用具有用于定位岩芯样本的固定装置的ct扫描仪对加长岩芯样本成像的方法和设备。如本公开中所述，加长岩芯样本扫描设备可使得能够使用医用型ct扫描仪对加长岩芯样本成像。加长岩芯样本扫描设备可具有限定u形托座的框架，该u形托座构造成接纳加长岩芯外壳内的加长岩芯样本。加长岩芯样本扫描设备可具有位于u形托座中的两个或更多个辊子，以使得加长岩芯样本能够平移通过u形托座。辊子还可以在加长岩心样本和u形托座的壁之间提供最小间隙。

加长岩芯样本扫描设备可联接至位于ct扫描仪一侧的固定台。可移动的ct扫描台可位于ct扫描仪的另一侧。加长岩芯样本的一端可经由保持件联接至ct扫描台，加长岩芯样本的另一端可被接纳在加长岩芯样本扫描设备的u形托座中。通过使加长岩芯样本平移通过ct扫描仪，使得加长岩芯样本在辊子上移动并通过(穿过)加长岩芯样本扫描设备的u形托座，可以对加长岩芯样本的整个长度进行成像。

图1示出了根据本公开实施例的包括ct扫描室102和ct扫描控制室104的计算机断层摄影(ct)扫描环境100。图1示出了位于ct扫描室102中的ct扫描仪106和ct扫描台108。图1还示出了根据本公开实施例的固定(即，固定的和不可移动的)台110，加长岩芯样本扫描设备112联接至台110。ct扫描控制室104可包括计算机114，计算机114能够控制和操作ct扫描仪106。

如本公开中所讨论的，加长岩芯样本扫描设备112使得能够扫描岩芯外壳118内的加长岩芯样本116。如图1所示，岩芯外壳具有长度120。岩芯外壳118可由非金属的不透明、透明或半透明材料形成，例如加长岩芯样本116的长度可以例如长达6英尺(ft)。在一些实施例中，岩芯样本长度可以小于6英尺，并且可以短至大约3英寸。在一些实施例中，岩芯外壳118的长度120可长达3.4米(约11英尺)。加长岩芯样本扫描设备112可以使封装在岩芯外壳118中加长岩芯样本116平移通过ct扫描仪106，以使得能够对加长岩芯样本116的整个长度(例如，长达6英尺)进行成像。

为了能够扫描岩芯外壳118内的加长岩芯样本116的整个长度，岩芯外壳118的一端122可以固定到ct扫描台108，而岩芯外壳118的另一端124可以由加长岩芯样本扫描设备112接纳。如箭头126所示，通过前后平移ct扫描台108，可以使岩芯外壳118内的加长岩芯样本平移通过ct扫描仪106，同时岩芯外壳118(以及其中的加长岩芯样本116)移动通过加长岩芯样本扫描设备112。

图2示出了根据本公开实施例的ct扫描仪106、ct扫描台108和加长岩芯样本扫描设备112的示意性侧视图。如图2所示，岩芯外壳118的一端122可经由与ct扫描台108联接的保持件200固定至ct扫描台108。ct扫描台108可以沿箭头202所示的方向平移，使得岩芯样本116也沿相同的方向平移并通过ct扫描仪106。

亦如图2所示，携有加长岩芯样本的岩芯外壳118的另一端124由加长岩芯样本扫描设备112接纳。加长岩芯样本扫描设备112可以联接至固定台110，使得当加长岩芯样本116平移通过ct扫描仪106时，工作台110和加长岩芯样本扫描设备112不会移动。如本公开中所讨论的，加长岩芯样本116可以保持由加长岩芯样本扫描设备112接纳并移动通过加长岩芯样本扫描设备112，以使得能够扫描加长岩芯样本116的整个长度。

图3是根据本公开实施例的加长岩芯样本扫描设备300的示意性正视图。加长岩芯样本扫描设备300可包括基座302或联接至基座302。基座302可联接至固定台，以使得加长岩芯样本扫描设备300能够与ct扫描仪一起使用。加长岩芯样本扫描设备300可包括框架304，框架304限定了用于接纳加长岩芯样本的u形托座306。

加长岩芯样本扫描设备300可包括位于框架304中的辊子308。辊子308可以相对于框架304的竖向和水平轴线成角度310布置。如图3所示，在一些实施例中，加长岩芯样本扫描设备300可包括两个辊子308，每个辊子都以约45°的角度(由框架304的竖向轴线和水平轴线定义)设置。如本公开中所讨论的，辊子308可以支撑被接纳在u形托座中的岩芯样本的重量，使得岩芯样本搁置在辊子308上并且可在辊子308上平移。在一些实施例中，辊子308可以由塑料或金属形成。

u形托座306和辊子308的尺寸可以设置成接纳具有一定直径范围的岩芯样本，并且在所接纳的岩芯样本与u形托座306的内壁之间提供最小间隙。该最小间隙可以确保当岩芯样本平移通过ct扫描仪以进行成像时，被接纳在u形托座中的岩芯样本可以自由地移动通过u形托座308。

在其他实施例中，加长岩芯样本扫描设备可包括其他部件，这些部件支撑岩芯样本的重量并且在岩芯样本与u形托座的内壁之间限定间隙，以使得岩芯样本能够平移通过u形托座。例如，在其他实施例中，岩芯样本扫描设备300可包括轴承、轮子或其他合适的部件。

如图3所示，加长岩芯样本扫描设备300的框架304具有高度312和宽度314。u形托座306的壁具有宽度316，使得宽度316与宽度314之间的差限定u形托座306的宽度318。因此，在一些实施例中，宽度318可以等于宽度314减去两倍的宽度316。在一些实施例中，高度312可以为约11英寸，宽度314可以为约12英寸(约305mm)，并且壁的宽度316可以为约1.5英寸(约38毫米)。在这样的实施例中，u形托座306的宽度318可以为约9英寸(约229毫米)。

在一些实施例中，框架304可由一个或多个部件形成。例如，如图3所示，框架304可以由通过紧固件320联接在一起的多个部件形成。紧固件320可包括钉子、螺钉、螺母和螺栓，或本领域已知的其他合适的紧固件。在一些实施例中，框架304可以由木材形成。在其他实施例中，框架可以由塑料或其他材料形成。

u形托座308可限定竖向轴线324。在一些实施例中，当岩芯样本被接纳在u形托座308中时，加长岩芯样本可以定位成使得竖向轴线324与岩芯样本的中心对准。当岩芯样本平移通过ct扫描仪时，岩芯外壳可沿垂直于竖向轴线324的方向在辊子上移动。

图4是根据本公开实施例的加长岩芯样本扫描设备300的侧视图。如图4所示，加长岩芯样本扫描设备300具有长度400。在一些实施例中，长度400可以为约1.5英寸。

框架304可以由多个部件或单个部件形成。在一些实施例中，可以将多个部件添加到框架304以延伸框架304的长度400。如图4所示，加长岩芯样本扫描设备300的框架304可由第一部件402和第二部件404形成。在其他实施例中，加长岩芯样本扫描设备300可以由具有长度400的单件材料形成。

图5示出了根据本公开实施例的加长岩芯样本扫描设备300的正视图，其中示例性的加长岩芯外壳500被接纳在u形托座306中。示例性的加长岩芯外壳500可包括具有内径502和壁厚504的容纳部。在一些实施例中，示例性的加长岩芯外壳500可包括具有约7.55英寸的内径502和约0.5英寸的壁厚504的容纳部。

如上所述，加长岩心样本扫描设备300的框架304和辊子308可以在被接纳在u形托座306中的示例性的加长岩芯外壳500的外表面与u形托座306之间提供特定间隙。如图5所示，当示例性的加长岩芯外壳500被接纳在在u形托座中时，可在示例性的加长岩芯外壳500与u形托座306的内壁之间限定间隙506。在一些实施例中，最小间隙506为约5mm。图5还示出了岩芯外壳500与基座302之间的距离508。在一些实施例中，距离508为约30mm。

在一些实施例中，加长岩芯样本扫描设备可联接至或包括用于附加稳定性且用于联接至固定工作台(例如，上文所述且在图1和图2中示出的固定台110)的基座。图6是根据本公开实施例的加长岩芯样本扫描设备600的透视图。图6示出了根据本公开中所述的技术构造的u形托座602和辊子604。另外，图6示出了可为加长岩芯样本扫描设备600提供附加稳定性的基座606。例如，基座606可具有壁608，壁608可以图6所示的方式联接至加长岩芯样本扫描设备600，以便为加长岩芯样本扫描设备600提供附加稳定性。

图7示出了根据本公开实施例的使用ct扫描仪和加长岩芯样本扫描设备来扫描岩芯样本的过程700。首先，可以将加长岩芯样本的一端固定至位于ct扫描仪一侧的ct扫描台(例如，通过上述保持件)(方框702)。可以将加长岩芯样本的另一端接纳在位于ct扫描仪另一侧的加长岩芯样本扫描设备的u形托座中(方框704)。

在将加长岩芯样本固定用于扫描之后，通过平移ct扫描台，可将加长岩芯样本平移到ct扫描仪中的初始扫描位置(方框706)，使得ct扫描可以开始。然后，可以将加长岩芯样本平移通过ct扫描仪，以对整个岩芯样本成像，使得加长岩芯样本的部分移动通过加长岩芯样本扫描设备的u形托座(方框708)。当ct扫描台平移时，可以由ct扫描仪对加长岩芯样本的整个长度进行成像。

图8a示出了根据本公开实施例的使用ct扫描仪扫描的长度为3ft的岩芯样本的图像。图8a示出了从每个长度约为3英尺的岩芯样本生成的多个岩芯样本图像800。图8b示出了根据本公开实施例的使用ct扫描仪和加长岩芯样本扫描设备扫描的岩芯样本的图像。图8b示出了从具有3英尺(ft)长度但被收容在能够收容加长岩芯样本的岩芯外壳中的岩芯样本生成的岩芯样本图像802。图8b中示出的其他岩芯样本图像804是从均具有约5ft的长度的加长岩芯样本生成的。如图8b所示，图像802示出了如本公开所述的加长岩芯样本设备的能力，即，使得能够扫描加长岩芯样本的整个长度而不将岩芯样本切割成更小的块。

图像800、802和804可以例如在岩芯分析计划中使用，以便例如通过识别从其取得岩塞或其他样本的岩芯样本以及确定这些岩塞或其他样本在所识别的岩芯样本内的位置，来确定使用哪些岩芯样本进行进一步测试。图像800、802和804可以用于估计岩芯样本中的岩石或其他物质的类型和变化。

在本公开中，范围可以表示为从约一个特定值起、到约另一个特定值、或从约一个特定值到约另一个特定值。当表达这样的范围时，应当理解，另一个实施例是从一个特定值起、到另一个特定值、或从一个特定值到另一个特定值，连同所述范围内的所有组合。

鉴于本说明书，本公开的各个方面的进一步修改和替代实施例对于本领域技术人员将是明显的。因此，本说明书应被解释为仅是说明性的，并且是为了教导本领域技术人员实施本公开中描述的实施例的一般方式。应当理解，本公开中示出和描述的形式将被认为是实施例的示例。元件和材料可以代替本公开中示出和描述的那些，部件和过程可以颠倒或省略，并且某些特征可以独立地使用，所有这些对于受益于本描述的本领域技术人员来说是明显的。在不偏离如所附权利要求中描述的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开中描述的元件进行改变。本公开中使用的标题仅用于组织目的，而不意味着用于限制本说明书的范围。