2025年7月9日,自然资源部科技发展司制定《岩芯数字化技术规程第5部分:多尺度CT扫描》(报批稿)。
本文件规定了岩芯CT扫描前准备、样品选择与制备、多尺度CT扫描的操作程序和基本技术要求。本文件适用于对岩芯(含柱塞样、子样)开展毫米级、微米级、纳米级三种尺度的CT扫描与数字化工作,松散未成岩的岩芯(岩屑)可参照此规程。
本规程是《岩芯数字化技术规程》的第5部分,专门针对多尺度CT扫描工作制定。本规程规定了从扫描前准备、样品选择与制备、多尺度CT扫描操作到图像处理分析、数据整理组织、质量检查及报告编写的全流程技术要求。本规程的适用范围涵盖对全直径岩芯、柱塞样及子样开展毫米级、微米级、纳米级三种尺度的CT扫描与数字化工作,旨在通过X射线计算机断层扫描技术,无损获取岩芯内部二维投影图像并重构三维数据体,从而识别和表征岩芯的非均质性、层理、裂缝、孔隙等组构信息。本规程强调以钻孔为单元逐级开展扫描,并对仪器性能、场地环境、人员资质、样品处理及数据管理均提出了明确的操作准则和量化指标。
本规程明确了岩芯多尺度CT扫描工作包含准备工作、样品选择与制备、扫描操作、图像处理与分析、数据整理与组织、质量检查以及报告编写与资料提交七个主要阶段。开展工作前,必须系统收集钻孔的相关地质资料,并以钻孔为单元,根据目的层和地质特征逐级选取代表性的全直径岩芯、柱塞样及子样。所有CT设备必须检定合格,其性能指标须满足相应国家标准中对空间分辨率、密度分辨率等参数的要求,确保最终获取的图像无伪影,孔隙和裂缝边界清晰可辨。
本规程对三级样品的选择与制备提出了递进式要求。全直径岩芯的选取须遵循油气地质、海洋地质等不同领域的专项规定,并在扫描前做好清洁、定向标记和信息录入。柱塞样的钻取位置基于岩芯观察和毫米级CT初步结果布设,重点控制岩性变化、矿物成分变化及非均质性变化部位,钻取后需标注方向并记录信息。子样则进一步服务于纳米级扫描,基于微米级CT结果在基质区、孔隙发育区等代表区域通过激光切割制备成微小的圆柱体,其直径通常为65μm或16μm,且长度大于直径。
本规程针对不同尺度的扫描设定了差异化的参数要求:毫米级CT扫描电压宜在70kV至140kV之间,纵向分辨率在0.1mm至1mm之间;微纳米级CT则强调通过调节参数确保X射线穿透率处于20%至70%的区间,并分别对采集投影图像数量(微米级不少于1801张,纳米级不少于901张)做了规定。在图像分析方面,毫米级数据侧重于定量计算储集空间占比和分析纵向非均质性,微米级和纳米级数据则需进一步开展孔隙体积占比、孔隙喉道比、裂缝宽度分布、孔喉配位数等量化表征,并可在纳米级尺度上进行矿物及有机质的三维空间分布展示。
该规程的制定为岩芯多尺度CT扫描工作确立了统一、可操作的技术标准,对油气成藏研究、岩土力学分析及古生物化石三维重建等领域具有重要的支撑意义。该规范系统整合了从宏观的全直径岩芯到微观的纳米级子样的递进式扫描流程,明确了样品制备、扫描参数、数据处理及质量控制的精细化要求,有效解决了此前因缺乏统一标准而可能导致的数据质量参差不齐、跨项目数据难以对比利用等问题。通过规范化的四级数据管理体系和严格的质量检查制度(如自检互检100%、抽检不低于10%),该规程能够保障扫描数据的完整性、规范性和准确性,从而在一定程度上避免因岩芯风化、破碎等原因造成的内部结构信息丢失。这不仅促进了全国岩芯数字化资源的共享与高效利用,也为建立国家级岩芯数据库、推动地质资料信息化服务提供了坚实的技术保障,有力提升了我国岩芯数字化工作的整体水平。
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