岩心扫描系统包含岩心扫描设备及配套的软件。岩心扫描技术起源于20世纪80年代,随着成像技术和计算机技术的发展,德国首次研制和生产了岩心扫描仪,用于获取岩心的外表面图像。岩心扫描最初在石油勘查与开采领域得到了广泛应用,利用得到的图像,应用图像处理、模式识别及数学地质方法,分析、计算岩心的组分、结构和含油指数等。随着科学技术的发展,岩心扫描技术由最初的仅能采集外表面图像信息发展到能够采集岩心的物理参数、化学参数等10余种数据信息,应用范围已由石油地质拓展到固体矿产勘查开发、地质科学研究等领域。
按照光源类型,岩心扫描可分为岩心白光扫描和岩心荧光扫描,其中岩心白光扫描获取岩心在自然光源下的图像(图1),适用于所有类型的岩心;岩心荧光扫描获取岩心在紫外光源的图像(图2),主要适用于油气类岩心。按照扫描方式,岩心扫描可分为岩心平动扫描和岩心滚动扫描,岩心平动扫描采集岩心上表面信息,完整岩心和破碎的岩心均可进行平动扫描;岩心滚动扫描采集圆柱状岩心360°的外表面信息(图3),要求岩心为完好的圆柱体。
岩心扫描方法大体分为3类:①岩心外表面图像信息扫描。包括岩心白光下扫描和岩心荧光下扫描。②岩心物理参数扫描。包括岩心CT三维结构构造扫描(图4)、P波速度扫描、γ密度扫描、磁化率扫描和电阻率扫描等。③岩心化学参数扫描。如高光谱矿物组成扫描和X射线荧光光谱元素浓度(XRF)扫描(图5)等。
图5 岩心铁、钙、钾、硅、铝(自上而下)XRF扫描获取的元素浓度变化曲线
岩心扫描的优点是不必取样、不破坏岩心、测试速度快,是一种无损分析方法,因此更适用于需要永久保管的珍贵岩心,如科学钻探岩心等,但获得数据的精度一般低于传统的实验室测试手段。岩心扫描后,其蕴含的信息从岩石载体转变为电子载体,形成与实体岩心一一对应的各类数据,有效解决了岩心体积大、质量大、保管成本高、不便移动等难题。通过互联网,可以为岩心利用人员提供方便、快捷的远程服务。