Мультипараметрический сканер керна — новая эра геологического анализа

Системы автоматизированного анализа кернов обеспечивают неразрушающий и быстрый способ получения полного набора данных из полноразмерных геологических кернов с высоким разрешением, что значительно сокращает потребность в отдельных лабораторных анализах и открывает беспрецедентные возможности для изучения недр.

Отобранный керн. Подготовка образцов к описанию, отбору субкернов (плагов) в местах, представляющих интерес

Ограничения традиционного анализа керна

Традиционный анализ керна основан на фрагментарном подходе. При отборе керна на предприятии он зачастую распиливается на части, а затем подвергается целому ряду испытаний в различных лабораториях на специализированном оборудовании, каждое из которых предназначено для определения конкретного свойства. Эта методология имеет несколько ключевых ограничений:

• Разрушающий анализ. Многие стандартные исследования требуют уничтожения материала керна, что исключает возможность его дальнейшего изучения или архивирования. Уникальность материала и сложность его отбора диктуют тщательную расстановку приоритетов при проведении анализов.
• Временные затраты. Отправка образцов в разные лаборатории, ожидание результатов и интеграция разрозненных наборов данных могут занимать недели и даже месяцы, что препятствует своевременному принятию решений.
• Дороговизна. Каждый анализ требует значительных затрат, особенно это ощущается при работе с большим количеством образцов. Совокупные затраты могут оказаться непомерно высокими для крупномасштабных проектов.
• Пространственные расхождения. Данные, полученные в отдельных лабораториях по различным образцам, могут не совпадать по их действительному пространственному положению, что затрудняет корреляцию между различными полученными свойствами.
• Человеческий фактор и субъективность. Некоторые анализы, такие как визуальные описания и качественные оценки, могут быть субъективными и подверженными человеческим ошибкам.

Мультипараметрические анализаторы керна. Смена парадигмы

Мультипараметрические сканеры керна представляют собой целостную и эффективную альтернативу традиционному анализу керна. Эти приборы объединяют несколько точечных и площадных датчиков, способных одновременно измерять широкий спектр физических и химических свойств керна по всей его длине. В качестве примера  такого сканера можно взять отечественную разработку —  Мультипараметрический сканер керна UniCore производства компании Технокерн.

Такой интегрированный подход, реализованный в сканере керна, дает ряд преимуществ:

• Неразрушающий анализ. Изучение образцов керна проводится без их повреждения (разрушения), что позволяет сохранить материал для будущих исследований и архивных целей.
• Быстрое получение данных. Сканеры керна позволяют получить огромное количество данных за небольшой промежуток времени и объединить нескольких анализов в одно сканирование, что значительно ускоряет рабочий процесс. Скорость сканирования образцов определяется количеством выбранных типов анализов, а также шагом измерений. Она может составлять от 0,5 до 12 метров в час.
• Данные высокого разрешения. Благодаря качеству исполнения площадных датчиков и возможности задать маленький шаг измерения (до 1 мм) для точечных датчиков, анализаторы керна предоставляют данные высокого разрешения по всей длине керна, выявляя тонкие изменения и особенности, которые могут быть упущены при использовании традиционных методов.
• Точная пространственная корреляция. Все данные получены из одного и того же объема керна, а также в одних и тех же его точках, что обеспечивает точную пространственную корреляцию между различными свойствами, позволяя получить более полное представление о геологических процессах. Все полученные данные привязываются к глубине, с которой данный образец был отобран.
• Объективные и воспроизводимые результаты. Автоматизированный сбор данных сводит к минимуму человеческий фактор и субъективность, обеспечивая стабильность и воспроизводимость результатов.
• Улучшенная визуализация и интерпретация. Совмещение результатов с различных датчиков позволяет использовать сложные методы визуализации и интерпретации, выявляя сложные взаимосвязи и закономерности в структуре керна.

Мультипараметрический сканер керна UniCore от компании Технокерн

Возможности многопараметрических сканеров керна постоянно развиваются. Однако типичная система измеряет несколько ключевых параметров:

• химический и минеральный состав (в точке/по площади);
• фотодокументация;
• магнитная восприимчивость;
• электросопротивление;
• твердость;
• скорости распространения продольных волн;
• спектрофотометрия;
• топография поверхности.

Кроме разнообразия датчиков и методов исследования, сканер керна является модульным прибором, который может комплектоваться необходимым в данный момент набором опций. При появлении новых задач или финансирования система может быть доукомплектована всем необходимым.

Пример данных, полученных на сканере керна

Замена традиционных лабораторных анализов? Взгляд со стороны

Хотя мультипараметрические анализаторы керна представляют собой мощную и эффективную альтернативу традиционному анализу керна, важно признать, что они не являются их полноценной заменой.

Для некоторых исследований такое замещение будет вполне возможным. Многие рутинные анализы, такие как: базовое литологическое описание, измерение магнитной восприимчивости и визуализация с высоким разрешением, могут с легкостью выполняться с применением мультисенсорных сканеров керна и предоставлять пользователю данные, которые будут сопоставимыми или даже превосходящими традиционные методы. Скорость, неразрушающий анализ, пространственное разрешение и воспроизводимость результатов делают автоматические анализаторы керна очень выгодными инструментами.

Другие анализы, такие как определение химического и минерального состава, будут нуждаться в качественной калибровке на конкретном типе образцов для получения качественных результатов. После первичной калибровки и сбора данных, результаты должны быть тщательно проверены в сравнении с традиционными лабораторными исследованиями и, при необходимости, пользователю следует внести окончательные корректировки системы. Это обеспечит точность и надежность данных, получаемых на сканере керна. Очень важно создать надежные калибровочные кривые для каждого измеряемого параметра, учитывающие конкретные типы пород и условия окружающей среды.

Не смотря на всё вышесказанное, специализированные анализы по-прежнему требуют применения традиционных методов, например, детальный минералогический анализ требует применения метода рентгеновской дифракции, а определение структуры пор происходит с помощью метода ртутной порометрии или компьютерной томографии. Для проведения таких анализов часто требуется высокоспециализированное оборудование и опытные специалисты.

Будущее за интеграцией, где оптимальным подходом, вероятно, будет интегрированный рабочий процесс, сочетающий в себе сильные стороны как мультипараметрического сканирования керна, так и традиционных лабораторных анализов. При таком подходе автоматический анализатор керна может использоваться для быстрого определения характеристик по всему образцу, выявления областей, представляющих интерес, и отбора образцов для более детальных лабораторных анализов. Такой целенаправленный подход может значительно сократить стоимость и время, необходимое для полноценного анализа керна.

Заключение. Светлое будущее анализа керна

Мультипараметрические сканеры керна совершают революцию в области анализа керна, предлагая мощные и эффективные средства для получения полного набора данных по геологическим кернам. Они позволяют геологам и инженерам быстрее принимать решения, сокращать расходы и получать более точное и полное представление о скрытых слоях недр Земли. Несмотря на то, что сканеры керна не могут полностью заменить традиционные специализированные анализы, они, несомненно, играют все более важную роль в будущем анализа керна, открывая новую эру геологических исследований. По мере развития технологии и интеграции новых датчиков открывается огромный потенциал для получения еще большего объема информации из геологических кернов, что может привести к значительному прогрессу в разведке ресурсов, экологических исследованиях и фундаментальных геологических исследованиях. Ключ к успеху лежит в продуманном и комплексном подходе, объединяющем сильные стороны как мультипараметрического сканирования, так и традиционных специализированных методов исследований. Такой подход позволит полностью раскрыть потенциал этой инновационной технологии и произвести революцию в нашем понимании недр.