Исследование пористости осадочных пород с помощью нейтронов
Способность осадочных пород хранить ископаемые углеводороды или выступать в роли непроницаемых экранов, препятствующих подъему нефти, газа или захороненного CO₂, зависит от их пористости. Решающее значение имеют размер, форма, организация и связанность порового пространства.
В Центре исследований на нейтронах имени Хайнца Майера-Лейбница (FRM II) при Техническом университете Мюнхена (ТУМ) сети микропор были охарактеризованы с помощью методов малоуглового и сверхмалоуглового рассеяния нейтронов.
Несмотря на то, что поры не видны невооруженным глазом, именно они определяют ключевые свойства глинистых пород (мудстоунов). Эти поры размером от микрометров до субнанометров формируются в процессе осаждения и уплотнения и отвечают за проницаемость. Они являются решающим фактором для способности породы содержать нефть и газ или образовывать непроницаемые покрышки, под которыми аккумулируются ископаемые ресурсы.
«В зависимости от распределения, размера и структуры пор тонкозернистые осадочные породы также подходят для захоронения радиоактивных отходов или герметизации хранилищ углекислого газа, — объясняет доктор Амирсаман Резаян, исследователь из Университета Калгари. — Поровую структуру мудстоунов и её влияние на проницаемость для флюидов до сих пор почти не изучали, но это крайне важно для оценки потенциала пород как коллекторов или непроницаемых экранов».
Международная команда под руководством Резаяна проанализировала пористость дюжины образцов из Европы и Америки на установках KWS-1 и KWS-3 в Центре имени Хайнца Майера-Лейбница (MLZ). Образцы облучались нейтронами, а картина их рассеяния позволила определить расположение пор. Результаты, опубликованные в журналах Energy и Energy & Fuels, показали, что пористость зависит от содержания глинистых минералов: чем больше глины, тем выше вероятность наличия мелких пор диаметром менее 50 нанометров, что делает породу потенциально хорошим изолятором.
«Однако содержание глины — лишь один элемент головоломки, — подчеркивает Резаян. — Мы также учли другие факторы, такие как степень уплотнения породы и содержание органического вещества, и установили статистически значимые корреляции». Эти корреляции позволят в будущем оценивать физические свойства пород на основе условий их осаждения и определять их пригодность в качестве изоляторов для хранилищ ядерных отходов и CO₂.