산성화 공정 전후의 합성 탄산암 광물의 다공성 특성 분석을 위한 미세 단층 촬영 및 암석학 기술 적용

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 17026(2022) 이 기사 인용

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본 연구의 목적은 반응성 유체로 분해되기 전과 후의 비교 분석에 중점을 두고 미세 단층 촬영 및 암석학 기술을 통해 합성 탄산염 암석을 물리적으로 특성화하고 분석하는 것입니다. 본 연구에서는 산성화 과정 전과 후의 시료에 대해 컴퓨터현미경 단층촬영과 암석학을 이용한 물리적 특성 분석을 수행하였다. 암석 분석을 통해 용해 후 입계 및 입계 다공성의 증가가 확인되었습니다. 미세 단층 촬영 분석은 다공성 구조의 2차원 분석에서 11.8~41.3%, 3차원 분석에서 31.6~52%로 다공성의 최대 증가를 정량화했습니다. 또한, 면적에 따라 기공을 정량화하고 기공의 방향에 대한 데이터를 얻어 선호되는 유체 흐름 경로에 대한 통찰력을 제공했습니다. 또한, 마이크로단층촬영 기술은 용해 전후 샘플의 균열을 특성화하는 데 효과적인 도구인 것으로 관찰되었습니다. 이러한 분석은 광물의 용해뿐만 아니라 압력, 온도 및 포화도의 변화로 인해 발생하는 기계적, 물리적 위험으로 인해 저수지 암석의 응력 상태에 영향을 미치기 때문에 깊은 곳의 유체를 추출 및 주입하는 데 매우 중요합니다. .

물, 가스, 석유 등의 에너지 자원이 암석에 담긴 빈 공간을 채워줍니다. 저수지를 조사하려면 기공과 관련된 특징에 대한 지식이 필수적입니다. 암석 다공성은 여러 유전적 영향으로 인해 중요한 연구 주제입니다. 다공성 분석의 실험 기술은 정량적 근사를 허용하지만 다공성 구조의 시각화를 생성하지 못하기 때문에 석유물리학 분석은 기공 연구를 위한 새로운 분석 기술 검색에 동기를 부여했습니다. 광학 현미경을 이용한 암각 분석을 통해 입계 기공을 시각화하고 정량화할 수 있습니다. 그러나 2차원(2D) 공간으로 제한되어 있어 정량화가 덜 대표적입니다. 암석의 다공성 및 기공 크기 분포와 관련된 정량적 데이터는 암석층에서 직접 결정되고 비중병에서 가스 또는 수은 주입을 사용하여 간접적으로 결정됩니다1,2,3.

암석 미세구조를 자세히 시각화하는 또 다른 기술은 미세단층촬영입니다. X선 컴퓨터 마이크로단층촬영(μCT)은 전통적인 단층촬영 절차를 기반으로 개발되었지만 소규모 샘플 분석에 중점을 두었습니다. 여러 개의 현미경 사진 조각을 얻고 시료의 내부 3차원(3D) 구조를 얻어 면적과 부피를 결정하는 비파괴 분석 방법입니다. 이 기술은 주로 기공과 광물의 분포를 평가하여 교란되지 않은 토양 및 암석 시료 내부 분석을 용이하게 하기 위해 개발되었습니다. 또한 샘플의 공간적 구성과 특성, 그리고 샘플이 토양 및 암석 거동은 물론 유체 운송 과정에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 보여줍니다.

미세단층촬영을 통해 광물의 모양, 크기, 분포, 부피, 면적, 공간적 분포는 물론 미세 규모의 기공 및 균열과 관련된 3차원 정성적, 정량적 데이터를 얻을 수 있습니다4,5,6,7,8,9 . 지질 물질의 공간적 다공성과 광물 분포는 유체 운송 과정에 큰 영향을 미칩니다. 이러한 프로세스는 광물 용해와 압력, 온도 및 포화도 변화로 인해 발생하는 기계적, 물리적 위험의 증가로 인해 깊은 깊이의 유체 추출 및 주입에 초점을 맞춘 프로젝트에서 매우 중요합니다10. 이러한 현상은 암석을 손상시킬 수 있으며 결과적으로 천연 자원의 지속 가능한 이용을 방해할 수 있습니다11,12,13,14,15.