《巖心數(shù)字化技術(shù)規(guī)程第5部分：多尺度CT掃描》

（征求意見稿）

編制說明

一、工作簡(jiǎn)況

（一）任務(wù)來源

《巖心數(shù)字化技術(shù)規(guī)程第5部分：多尺度CT掃描》已列入2023

年度自然資源標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作計(jì)劃，計(jì)劃號(hào)為202311006，由自然資

源實(shí)物地質(zhì)資料中心牽頭組織編制該標(biāo)準(zhǔn)。

（二）編制背景

巖心是直接取自于地球的第一手資料，對(duì)于基礎(chǔ)地質(zhì)研究、成礦

成藏研究、礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)和地質(zhì)災(zāi)害防治等方面，具有不可替代

的作用。我國(guó)每年都會(huì)部署大量鉆探工作，產(chǎn)生大量的巖心樣本。

一般情況下，這些耗費(fèi)大量人力、財(cái)力和物力獲得的巖心樣本，

需要經(jīng)過人工劈鑿、截?cái)嗪同F(xiàn)場(chǎng)采樣等整理后放在巖心庫內(nèi)進(jìn)行保存，

以供地質(zhì)工作人員研判使用，利用效率低，巖心損耗大。此外，隨著

保存時(shí)間的延長(zhǎng)，巖心容易風(fēng)化、氧化、腐蝕、破碎，丟失其物質(zhì)成

分與結(jié)構(gòu)構(gòu)造信息，科研和工業(yè)價(jià)值迅速降低。如何快速判讀、安全

存儲(chǔ)、有效管理、充分利用如此大量的巖心樣本，實(shí)現(xiàn)巖心的有效保

存與高效利用，已經(jīng)成為當(dāng)前亟待解決的問題。

2020年5月，自然資源部辦公廳發(fā)布了《自然資源部辦公廳關(guān)

于做好巖心數(shù)字化與信息共享工作的通知》（自然資辦函〔2020〕907

號(hào)），正式部署實(shí)施全國(guó)巖心數(shù)字化工作。局領(lǐng)導(dǎo)對(duì)該通知做出重要

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批示“這項(xiàng)工作非常重要，要按照《通知》要求，充分發(fā)揮我局引領(lǐng)

示范作用，扎扎實(shí)實(shí)地推進(jìn)落實(shí)，既要局系統(tǒng)內(nèi)部的巖心數(shù)字化信息

共享工作，也要通過實(shí)物資料中心做好全國(guó)地質(zhì)資料匯交人的巖心數(shù)

據(jù)匯交、處理、分析和信息共享工作”。

自2020年以來，實(shí)物資料中心組織局天津地質(zhì)調(diào)查中心、南京

地質(zhì)調(diào)查中心、油氣地質(zhì)調(diào)查中心等多家單位，先后完成了巖心數(shù)字

化技術(shù)規(guī)程第1部分總則、第2部分表面圖像數(shù)字化和第3部分光

譜掃描的編制工作，并已經(jīng)以局標(biāo)形式正式印發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)分別為

DD2022-1.1、DD2022-1.2和DD2022-1.3。2022年第3次局長(zhǎng)辦公

會(huì)在審議這3項(xiàng)局標(biāo)時(shí)認(rèn)為，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范規(guī)程非常重要，是國(guó)

內(nèi)外各行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。巖心數(shù)字化工作是充分保存和挖掘地質(zhì)調(diào)

查工作實(shí)物資料價(jià)值的重要手段，研究制定巖心數(shù)字化技術(shù)規(guī)程是局

履行引領(lǐng)全國(guó)地質(zhì)行業(yè)發(fā)展職責(zé)使命、提升中國(guó)地質(zhì)全球影響力的重

要抓手。會(huì)議原則同意《巖心數(shù)字化技術(shù)規(guī)程（1-3部分）》。會(huì)議要

求，一是按照會(huì)議意見開展應(yīng)用探索，在實(shí)踐中持續(xù)修改完善，推動(dòng)

局標(biāo)準(zhǔn)向行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)變，二是加快研究制定《巖心數(shù)字化

技術(shù)規(guī)程（4-7部分）》。2023年，第1部分總則和第3部分光譜掃描

正式以地質(zhì)礦產(chǎn)行標(biāo)發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)分別為DZ/T0441.1-2023和DZ/T

0441.3-2023。

根據(jù)自然資源部礦保司和中國(guó)地調(diào)查局總工室的安排，結(jié)合自然

資源部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，依托中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目“油氣地質(zhì)調(diào)查鉆井

巖心保存參數(shù)采集與應(yīng)用（2020-2022）（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局自然資源實(shí)

物地質(zhì)資料中心）”和“實(shí)物地質(zhì)資料采集更新與數(shù)字化應(yīng)用”項(xiàng)目，

自然資源實(shí)物地質(zhì)資料中心聯(lián)合中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣地質(zhì)調(diào)查中心、

天津地質(zhì)調(diào)查中心等單位，起草了《巖心數(shù)字化技術(shù)規(guī)程第5部分：

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多尺度CT掃描》。

（三）主要參加單位和工作人員組成

本標(biāo)準(zhǔn)牽頭單位為自然資源實(shí)物地質(zhì)資料中心。

本標(biāo)準(zhǔn)協(xié)作單位包括：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心、中國(guó)

地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心、

數(shù)巖科技股份有限公司、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、中國(guó)地

質(zhì)調(diào)查局自然資源綜合調(diào)查指揮中心、中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：

（四）主要工作過程

1.立項(xiàng)

近年來，自然資源部高度重視巖心數(shù)字化工作。2020年5月，

部辦公廳印發(fā)《關(guān)于做好巖心數(shù)字化與信息共享工作的通知》（自然

資辦函〔2020〕907號(hào)）。《通知》就推動(dòng)巖心數(shù)字化資料匯交、加快

館藏巖心數(shù)字化工作和加強(qiáng)巖心數(shù)字化信息服務(wù)等提出了具體的意

見要求。為進(jìn)一步落實(shí)自然資源部相關(guān)文件要求，自然資源實(shí)物地質(zhì)

資料中心向TC93提交了本標(biāo)準(zhǔn)制定建議，自然資源部與2023年7

月24日下達(dá)了《巖心數(shù)字化技術(shù)規(guī)程第5部分：多尺度CT掃描》

制定任務(wù)，計(jì)劃編號(hào)為202311006。

本標(biāo)準(zhǔn)編寫工作于2023年7月正式啟動(dòng)，成立了標(biāo)準(zhǔn)編寫組，

由自然資源實(shí)物地質(zhì)資料中心牽頭，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中

心、天津地質(zhì)調(diào)查中心、數(shù)巖科技有限公司等單位參與，確定了起草

組人員，編寫組召集主要編寫人員進(jìn)行了編寫分工。

2.起草階段

（1）收集資料、比較分析

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2023年8月，標(biāo)準(zhǔn)主要編寫人員收集了CT掃描技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

及油田企標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范資料，收集了《微劑量X射線安全檢查設(shè)備第

1部分：通用技術(shù)要求》《泥頁巖X射線CT掃描及成像方法》等十

幾份CT掃描、校準(zhǔn)等、質(zhì)量保證等國(guó)標(biāo)或行標(biāo)，收集地調(diào)局CT掃

描的技術(shù)方法、指南等資料，為本標(biāo)準(zhǔn)編寫提供了詳實(shí)技術(shù)資料和數(shù)

據(jù)資料。

（2）開展調(diào)研

起草組對(duì)油氣地質(zhì)調(diào)查中心、數(shù)巖科技有限公司、中科院物理研

究所、天津三英精密儀器股份有限公司、四川西圖有限責(zé)任公司、中

海油田服務(wù)股份有限公司、勝利油田、成都地質(zhì)調(diào)查中心等近年來開

展多尺度CT掃描工作及生產(chǎn)掃描儀的單位、相關(guān)科研人員進(jìn)行調(diào)研。

調(diào)研內(nèi)容包括：不同類型CT掃描儀的數(shù)據(jù)采集流程、儀器參數(shù)、數(shù)

據(jù)記錄方法等信息，詳細(xì)咨詢掃描、數(shù)據(jù)處理等實(shí)際作業(yè)中存在的問

題。編寫組組織技術(shù)人員對(duì)以上資料進(jìn)行比較分析，經(jīng)過多次討論，

編寫組對(duì)不同尺度的巖心CT掃描的設(shè)備要求、樣品要求、參數(shù)要求、

工作流程、工作方法、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)組織、質(zhì)量控制等統(tǒng)一了認(rèn)識(shí)，

確定了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)和內(nèi)容，形成了標(biāo)準(zhǔn)編制大綱。

調(diào)研中科院地球物理研究所調(diào)研天津三英精密儀器股份有限公司

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調(diào)研中國(guó)石油大學(xué)（北京）調(diào)研設(shè)備廠家

圖1-1掃描儀調(diào)研照片

3.編制形成標(biāo)準(zhǔn)初稿

2023年8月-2023年10月，起草組根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編制分工，編制形

成了《巖心數(shù)字化技術(shù)規(guī)程第5部分：多尺度CT掃描》稿件及編

制說明，完成了標(biāo)準(zhǔn)初稿編制工作，并對(duì)形成的初稿進(jìn)行不斷修改完

善，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)分析，使文本內(nèi)容更加豐

富、全面、清晰、準(zhǔn)確。

4.編制形成征求意見稿

2023年12月-2024年4月，起草組通過多次視頻會(huì)議等方式進(jìn)

行討論把關(guān)，完善后形成了本征求意見稿，形成的征求意見稿詳細(xì)闡

述了包括多尺度CT掃描過程中的基本要求、準(zhǔn)備工作、數(shù)據(jù)采集、

數(shù)據(jù)組織的方法、流程及注意事項(xiàng)，并對(duì)質(zhì)量檢查等內(nèi)容進(jìn)行了全面

梳理總結(jié)。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定主要內(nèi)容的論據(jù)

（一）編制原則

1.科學(xué)性

巖心CT掃描通過X射線電子計(jì)算機(jī)斷層掃描獲取巖心的毫米、

微米、納米三種尺度的巖心內(nèi)部層面信息二維切片圖像，通過計(jì)算，

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獲得巖心三維重構(gòu)圖像，識(shí)別和定量表征巖心的非均質(zhì)性、層理、孔

隙、裂縫等，在儲(chǔ)集層精細(xì)評(píng)價(jià)和儲(chǔ)層改造等過程中起到重要的數(shù)據(jù)

支撐作用，因此數(shù)據(jù)獲取一定要遵循科學(xué)性原則。而設(shè)備的測(cè)試準(zhǔn)確

性、樣品的制備以及定標(biāo)等對(duì)于數(shù)據(jù)的科學(xué)性至關(guān)重要。本標(biāo)準(zhǔn)在編

制過程中，引入了關(guān)于樣品的制備選擇，掃描的流程等，并就儀器的

校準(zhǔn)、檢查等進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，其目的在于確保CT掃描數(shù)據(jù)的科

學(xué)性。

圖2-1CT數(shù)據(jù)采集內(nèi)部結(jié)構(gòu)及成像原理

2.系統(tǒng)性

巖心數(shù)字化與實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和野外現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)均不同，系統(tǒng)性是巖心

數(shù)字化要遵循的重要原則之一。CT掃描應(yīng)按照項(xiàng)目的需求進(jìn)行多尺

度掃描及取樣。掃描方式應(yīng)以尋找油氣聚集運(yùn)移規(guī)律、裂縫、內(nèi)部結(jié)

構(gòu)等等為主要研究方向，選擇有油氣顯示的井段進(jìn)行取樣，有的放矢。

巖心多尺度CT掃描以鉆孔（井）為單元進(jìn)行，一個(gè)鉆孔(井)為一個(gè)

測(cè)試批次，應(yīng)根據(jù)每個(gè)鉆孔（井）所反映的地質(zhì)特征和資源賦存情況，

制定多尺度CT掃描方案，合理布設(shè)多尺度CT掃描工作量，做到“一

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孔（井）一策”。應(yīng)逐級(jí)選擇或布設(shè)代表性的全直徑巖心、柱塞樣及

子樣，開展毫米級(jí)、微米級(jí)、納米級(jí)CT掃描工作。因此考慮掃描的

系統(tǒng)性，逐步提取內(nèi)部結(jié)構(gòu)等重要信息，也是本標(biāo)準(zhǔn)在編制過程中重

點(diǎn)考慮的因素。

3.實(shí)用性和可操作性

標(biāo)準(zhǔn)來源于實(shí)際需求，標(biāo)準(zhǔn)編制過程中既調(diào)研了巖心數(shù)字化設(shè)備

研發(fā)、巖心數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用、巖心數(shù)據(jù)應(yīng)用等各領(lǐng)域意見，也進(jìn)行了

樣品選擇與制備、掃描參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)處理等方面開展了大量實(shí)驗(yàn)分

析工作，制定過程廣泛吸取現(xiàn)有各種實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和成果，各種參數(shù)設(shè)置

和技術(shù)流程經(jīng)過了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，滿足實(shí)際作業(yè)的需要，具有可操作性。

（二）規(guī)程主要內(nèi)容的確定

1.規(guī)程主要內(nèi)容

規(guī)程共有11部分構(gòu)成，即1范圍，2規(guī)范性引用文件，3術(shù)語

和定義，4基本要求，5準(zhǔn)備工作，6樣品選擇與制備，7多尺度

CT掃描，8CT圖像處理與分析，9數(shù)據(jù)整理與組織，10質(zhì)量檢查，

11報(bào)告編寫與資料提交。

2.范圍。

本規(guī)程規(guī)定了巖心CT掃描的準(zhǔn)備工作、樣品選擇與制備、多尺

度CT掃描、圖像處理分析與分析、數(shù)據(jù)整理與組織、質(zhì)量檢查、報(bào)

告編寫與資料提交等的基本要求和操作方法。

本文件適用于對(duì)巖心（含柱塞樣、子樣）等開展毫米級(jí)（0.1mm

＜空間分辨率≤1mm）、微米級(jí)（1μm＜空間分辨率≤100μm）、納

米級(jí)（1nm＜空間分辨率≤1000nm）三種尺度的CT掃描工作。

目前，市場(chǎng)上開展巖心的CT掃描主要為全直徑CT掃描（毫米

CT）、微米CT掃描及納米CT掃描三種精度的掃描工作。使用的設(shè)

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備都是大型臺(tái)式設(shè)備。目前CT掃描主要應(yīng)用于油氣地質(zhì)調(diào)查、科學(xué)

鉆探、海洋鉆探等產(chǎn)生的巖心樣品，也用于化石的三維重構(gòu)。

3.規(guī)范性引用文件。

列出了編制本規(guī)程所引用的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，共6部，分別為

《GB/T38531-2020微束分析致密巖石微納米級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)層

析成像（CT）分析方法》、《GB/T29070-2012無損檢測(cè)工業(yè)計(jì)算機(jī)

層析成像(CT)檢測(cè)通用要求》、《GBZ/T180-2006醫(yī)用X射線CT機(jī)

房的輻射屏蔽規(guī)范》、《NB/T10122-2018泥頁巖X射線CT掃描及成

像方法》、《DZ/T0441.1-2023巖心數(shù)字化技術(shù)規(guī)程第1部分：總則》

及《DD2022-1.2巖心數(shù)字化技術(shù)規(guī)程第2部分：表面圖像數(shù)字化》。

4.術(shù)語和定義。將本規(guī)程涉及需要解釋的術(shù)語及已存在于其他

規(guī)范性文件中的相關(guān)術(shù)語納入本規(guī)程術(shù)語與定義部分，根據(jù)實(shí)際需要，

共編制9個(gè)術(shù)語與定義，以指導(dǎo)正確理解本規(guī)程。其中，巖心CT掃描

的術(shù)語定義在《巖心數(shù)字化技術(shù)規(guī)程第1部分：總則》中已經(jīng)予以規(guī)

定，利用不同精度的X射線CT成像設(shè)備對(duì)巖心進(jìn)行掃描，對(duì)獲取的

投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，揭示巖心內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)特征的方法。并規(guī)定

了多尺度分為毫米級(jí)、微米級(jí)、納米級(jí)掃描。

5基本要求。主要規(guī)定不同尺度CT掃描工作應(yīng)遵循的共性原則。

包括多尺度CT掃描的順序、不同尺度CT儀器應(yīng)滿足的主要技術(shù)指

標(biāo)、樣品的制備與選擇以及圖像處理及分析的基本要求。

（1）關(guān)于多尺度CT掃描的順序

對(duì)于不同類型的巖心應(yīng)根據(jù)研究目的的不同，逐級(jí)選擇重要層位

的代表性全直徑巖心、柱塞樣及子樣，開展毫米級(jí)、微米級(jí)、納米級(jí)

CT掃描工作。首先對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)背景及概況研究，對(duì)巖心進(jìn)

行現(xiàn)場(chǎng)觀察描述，確定好全直徑掃描層段開展全直徑CT巖心掃描，

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掃描完成后獲得全直徑CT掃描圖像及參數(shù)曲線，依據(jù)該區(qū)地層特征，

含氣量特征，之后根據(jù)選取樣品的特點(diǎn)及層位等特征進(jìn)行柱塞樣的選

取布置。柱塞樣品選取后，先進(jìn)行柱塞樣品的整體微米CT掃描，掃

描分辨率為13μm，捕捉裂縫及大于13μm孔隙的三維分布特征，

膠結(jié)特征，紋層或?qū)永戆l(fā)育特征。依據(jù)樣品的特點(diǎn)進(jìn)行子樣的選擇。

柱塞樣子樣的大小一般在1mm-10mm之間，一般進(jìn)行微米CT精掃

的分辨率從0.5μm-5μm之間，不同孔滲大小的樣品選取不同分辨率

進(jìn)行子樣的掃描。

（2）關(guān)于不同尺度CT儀器的主要技術(shù)指標(biāo)

目前不同尺度CT掃描使用的設(shè)備不同，標(biāo)準(zhǔn)主要選擇影響CT

掃描最關(guān)鍵的參數(shù)指標(biāo)。在指標(biāo)設(shè)置過程中，主要是調(diào)研了目前市場(chǎng)

最常用的CT掃描設(shè)備以及參考了《微束分析致密巖石微納米級(jí)孔

隙結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)層析成像（CT）分析方法（GB/T38531-2020）》中的相

關(guān)要求，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，按照實(shí)用性的原則，選擇合適的指標(biāo)參數(shù)。

按照目前行業(yè)上的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)采用醫(yī)療CT或工業(yè)CT設(shè)備對(duì)全直徑

巖心開展毫米級(jí)CT掃描，采用微米CT設(shè)備對(duì)柱塞樣開展微米級(jí)CT

掃描，采用納米CT設(shè)備或同步輻射光源的X射線掃描設(shè)備對(duì)子樣開

展納米級(jí)CT掃描。掃描前和掃描過程中應(yīng)使用已知形狀和尺寸的定

標(biāo)樣品，對(duì)儀器進(jìn)行定標(biāo)并檢測(cè)儀器的穩(wěn)定性。

○1全直徑CT掃描儀主要技術(shù)指標(biāo)的確定

目前市場(chǎng)上一般選擇醫(yī)療CT或工業(yè)CT設(shè)備對(duì)全直徑巖心開展

毫米級(jí)CT掃描，全直徑巖心CT掃描就是利用X射線成像原理通過

對(duì)大直徑巖心進(jìn)行X射線掃描。當(dāng)X射線穿過任何物質(zhì)時(shí)，它會(huì)與

物質(zhì)的原子相互作用而引起能量衰減。因此電流電壓設(shè)置對(duì)于全直徑

CT掃描的設(shè)備具有至關(guān)重要的作用。根據(jù)巖心的直徑大小

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（50mm-318mm）進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)（圖2-2），最終選擇用于開展全直徑

巖心掃描設(shè)備需滿足電壓范圍為70-140kV，功率范圍為≥150W；空

氣校準(zhǔn)是保證全直徑CT掃描質(zhì)量的根本，所以CT值的準(zhǔn)確性、圖

像質(zhì)量和圖像噪聲等作為儀器的基本參數(shù)。

100KV60mAs100KV100mAs100KV140mAs100KV180mAs

圖2-2不同直徑下電流電壓測(cè)試示意圖

1）CT值是物質(zhì)對(duì)X射線的線性衰減系數(shù)相對(duì)于水的線性衰減

系數(shù)的相對(duì)值。一般情況下，在不同的CT設(shè)備上，同一物質(zhì)所測(cè)的

CT值不盡相同，但這些測(cè)量值總是在一定的范圍內(nèi)變化。然而在如

下情況下，測(cè)量值與真實(shí)值可能會(huì)大相徑庭：一是CT設(shè)備長(zhǎng)期未校

正，致使測(cè)量值不能如實(shí)反映物質(zhì)對(duì)X射線的衰減程度，并且CT值

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的均勻性明顯下降；二是受各種偽影的干擾等。

2）圖像噪聲：噪聲是影響圖像質(zhì)量的重要因素。噪聲是均勻物

質(zhì)的圖像中，某一確定區(qū)域內(nèi)CT值偏離平均值的程度，用平均值和

標(biāo)準(zhǔn)偏差來度量。噪聲是伴隨成像過程產(chǎn)生的，無處不在，常見的噪

聲有：量子噪聲、電子元件形成的噪聲、圖像重建時(shí)形成的噪聲等。

噪聲分為隨機(jī)噪聲和統(tǒng)計(jì)噪聲。噪聲的存在使得勻質(zhì)物體的CT值圖

像上各像素點(diǎn)的CT值不相同，適當(dāng)提高X射線劑量可以減少這些噪

聲的影響。

以上CT值、圖像噪聲等主要是參考標(biāo)準(zhǔn)《X射線計(jì)算機(jī)斷層攝

影裝置質(zhì)量保證檢測(cè)規(guī)范（GB17589-2011）》中CT機(jī)檢測(cè)項(xiàng)目與要

求。

11

圖2-3《X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置質(zhì)量保證檢測(cè)規(guī)范（GB17589-2011）》中

CT機(jī)檢測(cè)項(xiàng)目與要求

5）設(shè)備運(yùn)行噪聲：CT設(shè)備的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)為提高其散熱效果，

12

通常采取提高其風(fēng)扇轉(zhuǎn)速或者增加風(fēng)扇數(shù)量的方法。然而，隨著所述

的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的提高或者數(shù)量的增加，其內(nèi)的噪音也迅速增加，設(shè)計(jì)不

好的CT設(shè)備的噪音可達(dá)到70分貝以上而形成噪聲污染，而噪音污

染會(huì)對(duì)使用人員造成心理和生理上的負(fù)面影響。設(shè)備運(yùn)行噪聲由設(shè)備

出廠檢測(cè)報(bào)告、設(shè)備手冊(cè)及驗(yàn)收測(cè)試結(jié)果確定。

○2微納米CT掃描儀技術(shù)指標(biāo)的確定

微米CT掃描的原理是利用錐形X射線穿透物體，通過不同倍數(shù)

的物鏡放大圖像，由360度旋轉(zhuǎn)所得到的大量X射線衰減圖像重構(gòu)

出三維的立體模型。納米CT掃描成像是利用平行X射線穿透樣品，

掃描過程中180度旋轉(zhuǎn)樣品，通過探測(cè)器接收衰減后能量圖像（吸收

襯度成像和相位襯度成像），利用X射線衰減圖像重構(gòu)出三維立體模

型。所以微納米CT掃描儀射線源是最重要的參數(shù)指標(biāo)。探測(cè)器能夠

接收Ｘ射線并成像，掃描圖像能夠轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器。

微納米CT掃描儀在市場(chǎng)上的射線源參數(shù)、樣品臺(tái)參數(shù)、探測(cè)器參數(shù)

等性能指標(biāo)應(yīng)符合國(guó)標(biāo)GB/T38531-2020之要求。

（3）關(guān)于CT掃描儀器定標(biāo)的選擇

為了確保多尺度CT掃描儀器的穩(wěn)定以及圖像質(zhì)量，需要在CT

掃描前和掃描過程中使用已知形狀和尺寸的定標(biāo)樣品，對(duì)儀器進(jìn)行定

標(biāo)并檢測(cè)儀器的穩(wěn)定性。微納米CT設(shè)備的定標(biāo)物體為球形金屬顆粒，

如金顆粒或氧化鋯顆粒，不同的設(shè)備尺寸不同，一般直徑為200nm～

1μm。

（4）關(guān)于CT掃描圖像的基本要求的選擇

CT掃描設(shè)備主要是利用X射線穿透物體的原理，獲取圖像。因

此獲取的二維圖像及三維圖像等質(zhì)量要求是最基本要求。本規(guī)程制定

關(guān)于圖像的最基本的要求應(yīng)無明顯偽影，孔隙和裂縫邊界應(yīng)清晰。不

13

影響后期數(shù)據(jù)的處理及可視化分析。

圖2-3環(huán)狀偽影（左圖）和無環(huán)狀偽影（右圖）

圖2-4星狀射線（左圖）和無星狀線（右圖）

5準(zhǔn)備工作。巖心多尺度CT掃描前的準(zhǔn)備工作，主要包括儀器、

場(chǎng)地、人員、巖心等準(zhǔn)備性工作。

（1）關(guān)于儀器的準(zhǔn)備

多尺度CT掃描的設(shè)備為選擇全直徑巖心開展毫米級(jí)CT掃描，

采用微米CT設(shè)備對(duì)柱塞樣開展微米級(jí)CT掃描，采用納米CT設(shè)備

或同步輻射光源的X射線掃描設(shè)備對(duì)子樣開展納米級(jí)CT掃描。

毫米級(jí)CT掃描設(shè)備：目前選用的大部分是工業(yè)CT掃描儀或醫(yī)

用CT掃描儀，一是應(yīng)滿足規(guī)程中4.3和4.4中的性能指標(biāo)要求，且

由具有計(jì)量資質(zhì)的單位對(duì)儀器的空間分辨率、射線穿透率、探測(cè)器像

素點(diǎn)尺寸等參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)并監(jiān)測(cè)儀器的穩(wěn)定性。

微納米CT掃描設(shè)備：微納米的CT掃描儀在安裝過程中須通過

14

幾何位置校正，確保射線源、樣品中心與探測(cè)器中心的連線垂直于探

測(cè)器平面。使用微納米級(jí)CT掃描儀時(shí)，應(yīng)在掃描樣品邊緣放置標(biāo)記

用金球并記錄信息，用于重新定位并消除樣品旋轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的漂移。

各類設(shè)備準(zhǔn)備完成后，應(yīng)先開展實(shí)驗(yàn)性CT掃描，并對(duì)圖像進(jìn)行

觀察和評(píng)價(jià)，以確認(rèn)其是否滿足要求。如果樣片有偽影，需調(diào)節(jié)掃描

參數(shù)，直至消除偽影，確保掃描質(zhì)量。

（2）關(guān)于場(chǎng)地準(zhǔn)備：

目前市場(chǎng)上大部分選擇醫(yī)療CT掃描儀或工業(yè)CT掃描儀開展巖

心全直徑CT掃描。所以場(chǎng)地的選擇也應(yīng)滿足《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能

力的通用要求GB/T27025》、《無損檢測(cè)工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像（CT）

檢測(cè)通用要求GB/T29070》及《醫(yī)用X射線CT機(jī)房的輻射屏蔽規(guī)

范GBZ/T180-2006》的要求。儀器操作人員所在的工作場(chǎng)所每一點(diǎn)

的X射線強(qiáng)度應(yīng)小于1μSv/h，宜定期使用輻射劑量檢測(cè)儀器對(duì)室內(nèi)

的放射性強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。在距機(jī)房外表面0.3m處，須每?jī)商鞕z測(cè)1

次空氣比釋動(dòng)能率，每次檢測(cè)值均應(yīng)小于7.5μGy/hour。

關(guān)于CT掃描的場(chǎng)地的安全防護(hù)要求主要是參考《微劑量x射線

安全檢查設(shè)備第1部分通用技術(shù)要求GB15208.1-2018》應(yīng)符合相

關(guān)的安全防護(hù)要求，無強(qiáng)磁場(chǎng)、無腐蝕性氣體、遠(yuǎn)離火（熱）源的室

內(nèi)場(chǎng)所，不得將儀器置于振動(dòng)、潮濕和陽光直射的地方。

設(shè)備工作間應(yīng)配備有溫濕度控制系統(tǒng)，確保溫度控制在10~30℃

之間，相對(duì)濕度宜控制在40%-65%之間。主要是參考《檔案館建筑

設(shè)計(jì)規(guī)范》中的業(yè)務(wù)與技術(shù)用房溫濕度要求，并適當(dāng)放寬。

（3）關(guān)于人員的準(zhǔn)備

巖心CT掃描需要經(jīng)過設(shè)備操作使用、安全培訓(xùn)、質(zhì)量控制等方

面的培訓(xùn)，確保巖心CT掃描過程中安全有序，數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠。熟練

15

掌握巖心多尺度CT掃描技術(shù)，有不少于160h的實(shí)操經(jīng)驗(yàn)。本規(guī)程

參考《醫(yī)用x射線CT機(jī)房的輻射屏蔽規(guī)范（GBZ/T180-2006）》CT

掃描儀操作人員應(yīng)接受防輻射安全知識(shí)培訓(xùn)，在儀器運(yùn)行期間宜佩帶

個(gè)人輻射測(cè)量?jī)x并每周定期統(tǒng)計(jì)檢測(cè)輻射總劑量，單人輻射劑量不應(yīng)

高于0.11μSv/hr或1mSv/year。

同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)中推薦使用便攜式輻射劑量檢測(cè)儀器對(duì)工作人員日常

工作中接受的輻射劑量進(jìn)行檢測(cè)（圖2-5）。

圖2-5某款便攜式輻射劑量測(cè)定儀器

（4）關(guān)于巖心的準(zhǔn)備

掃描前需要對(duì)巖心進(jìn)行必要的整理、清潔，去除巖心表面的雜質(zhì)，

確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。具體方法應(yīng)按照《巖心數(shù)字化技術(shù)規(guī)程第1部分：

總則》第6.2的要求開展.對(duì)于因取樣等原因造成巖心缺失的，應(yīng)用

等長(zhǎng)度的木板或泡沫條填充，并在木板或泡沫條上標(biāo)注缺失巖心的長(zhǎng)

度、深度等信息（圖2-6）。

16

圖2-6巖心擺放示意圖

6.樣品選擇與制備

由于CT掃描是選取重點(diǎn)段、重點(diǎn)層位開展相關(guān)工作，所以樣品

的選擇至關(guān)重要，應(yīng)基于研究或生產(chǎn)需求。

（1）選取全直徑巖心開展毫米級(jí)CT掃描，對(duì)于不同類型的巖

心，選取原則如下：對(duì)于油氣類巖心，選擇重點(diǎn)鉆井、重要層位和關(guān)

鍵段巖心開展毫米級(jí)CT掃描，重點(diǎn)鉆井巖心包括但不限于調(diào)查井、

區(qū)域探井、參數(shù)井和各類海洋油氣鉆井巖心；重要層位和關(guān)鍵段巖心

見DZ/T0441.1—2023中5.2.3之規(guī)定，重要層位和關(guān)鍵段巖心包括

但不限于油氣儲(chǔ)層巖心、蓋層巖心和生烴層巖心。易風(fēng)化、破損的油

氣儲(chǔ)層巖心，應(yīng)在巖心破壞之前開展CT掃描；對(duì)于海洋類巖心，選

擇重點(diǎn)柱狀樣和重點(diǎn)鉆孔、重要層位和關(guān)鍵段巖心等，開展毫米級(jí)巖

心掃描；重點(diǎn)柱狀樣、重點(diǎn)鉆孔巖心見DD2022-1.1中5.3.3之規(guī)定；

即資源能源富集層位、重要地質(zhì)環(huán)境事件發(fā)生層位的沉積物柱狀樣和

巖心。對(duì)于地質(zhì)科學(xué)研究類巖心，選擇重要層位和關(guān)鍵段巖心開展毫

米級(jí)CT掃描；重要層位和關(guān)鍵段巖心見5.5.2之規(guī)定，即標(biāo)志層位、

接觸界線、資源富集段等用于科學(xué)研究的關(guān)鍵層位的巖心；其他類型

的巖心，應(yīng)參照以上要求，選取有代表性的全直徑巖心開展毫米級(jí)

CT掃描，確保覆蓋需要開展研究或生產(chǎn)工作的不同地層、不同巖性

17

和不同物性的巖石樣品。

巖心的運(yùn)移與存取，應(yīng)將待掃描巖心依次從巖心箱或包封袋中取

出，按順序擺放在巖心樣品槽上，對(duì)于固結(jié)緊實(shí)的巖心,可直接將巖

心放置于巖心樣品槽上；針對(duì)于較為松散的巖心，可采取熱縮膜保護(hù)

或直接將包封袋等放置于巖心樣品槽上；如果是湖泊沉積物、天然氣

水合物等特殊樣品，宜使用特定的非金屬容器將樣品固定，確保后期

掃描過程中樣品位置不發(fā)生變化，以免影響圖像質(zhì)量；對(duì)于裂縫發(fā)育

的巖心樣品，要小心移動(dòng)，如果在整理過程中巖心破損，應(yīng)及時(shí)根據(jù)

裂縫位置形態(tài)對(duì)齊巖心。

（2）柱塞樣的選擇與制備

全直徑巖心毫米級(jí)CT掃描結(jié)果顯示的巖心內(nèi)部層理、孔隙、裂

縫發(fā)育等縱向非均質(zhì)性變化情況，并綜合考慮研究和生產(chǎn)目的等，在

全直徑巖心上布設(shè)位鉆取柱塞樣的位置，布設(shè)原則主要考慮a)巖性

發(fā)生變化時(shí)，宜布設(shè)柱塞樣，確保覆蓋同一地質(zhì)體的不同巖性組合；

b)巖心組成元素或礦物成分發(fā)生明顯變化的部位，宜布設(shè)柱塞樣進(jìn)行

控制；c）毫米級(jí)CT掃描圖像結(jié)果顯示巖心均質(zhì)性發(fā)生較為明顯的

變化時(shí)，宜布設(shè)柱塞樣進(jìn)行控制。

圖2-7柱塞樣布設(shè)示意圖

（3）子樣的選擇與制備

若巖石樣品存在納米級(jí)孔隙，則需根據(jù)微米CT掃描結(jié)果，選擇

代表區(qū)域制作子樣開展納米級(jí)CT掃描。選取的原則是根據(jù)柱塞樣微

米CT掃描后顯示的柱塞樣內(nèi)部紋層、微裂縫、微米級(jí)顆粒及孔隙發(fā)

育特征，選擇代表區(qū)域布設(shè)子樣。子樣的選擇應(yīng)具有較好的代表性，

18

盡量覆蓋較全的信息，如基質(zhì)區(qū)域、孔隙發(fā)育區(qū)和微裂縫發(fā)育區(qū)等。

納米CT掃描的子樣制備，一般利用激光切割設(shè)備對(duì)所選區(qū)域進(jìn)

行切割，制備成直徑65um或者16um圓柱體。子樣長(zhǎng)度應(yīng)大于子樣

直徑

7.多尺度CT掃描。本部分詳細(xì)介紹了毫米CT掃描、微納米CT

掃描的工作流程及方法，包括參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集記錄等內(nèi)容。該流

程主要是綜合調(diào)研國(guó)內(nèi)外主流的CT掃描儀以及多家應(yīng)用單位工作經(jīng)

驗(yàn)的基礎(chǔ)上編制的，可操作性強(qiáng)，能夠滿足目前巖心CT掃描工作的

需求。

（1）對(duì)于參數(shù)設(shè)置方面，主要是根據(jù)全直徑毫米CT掃描儀以

及微納米儀器的工作原理以及各設(shè)備的操作的共性去設(shè)置。例如對(duì)掃

描電壓、掃描電流、切片厚度等進(jìn)行設(shè)置。微納米CT掃描的設(shè)置是

根據(jù)儀器來定，儀器不一樣掃描模式不一樣，無法統(tǒng)一，比如蔡司的

儀器是分為吸收和襯度模式是按巖性來分的，像煤樣那種低密度礦物

較多的就會(huì)選襯度，其余吸收；三英或TESCAN采用worx射線源按

分辨來分，所以在規(guī)程中主要是規(guī)定了根據(jù)儀器功能以及樣品類型去

選擇掃描模式。

（2）微納米CT掃描儀Ｘ射線源電壓，確保樣品的Ｘ射線穿透

率20-70%。其中，微米CT掃描電壓宜設(shè)置為60kV~240kV，納米

CT掃描電壓宜設(shè)置為8kV~40kV。

（3）選擇合適的功率值，微米級(jí)CT掃描功率值宜設(shè)置為

0.5W~50W，納米級(jí)CT掃描功率值宜設(shè)置為<1.2kW。

（4）調(diào)整圖像單張曝光時(shí)間和圖像合并張數(shù)，確保圖像具有較

高的信噪比。設(shè)定采集投影圖像數(shù)量，確保圖像具有較高的清晰度和

對(duì)比度。

19

8.多尺度CT圖像處理與分析。本章節(jié)包括毫米級(jí)CT圖像處理

分析及微納米CT圖像處理分析兩部分。明確了完成多尺度CT掃描

或拍攝工作之后，需要整理原始的圖像數(shù)據(jù)、裁剪、拼接后生成的圖

像數(shù)據(jù)及照片格式。

（1）對(duì)于全直徑CT掃描圖像處理與分析

主要是利用圖像重構(gòu)軟件，將儀器獲取的二維切片圖像處理為三

維重構(gòu)圖像，完成全直徑巖心毫米級(jí)CT掃描圖像的三維重構(gòu)，圖像

處理過程中，須確保圖像質(zhì)量合格，無圖像偽影。利用圖像處理軟件

對(duì)三維巖石數(shù)據(jù)體進(jìn)行噪點(diǎn)去除、圖像分割、特征提取和參數(shù)計(jì)算，

提取出巖石礦物特征和結(jié)構(gòu)特征等參數(shù)。處理后的三維重構(gòu)圖像，應(yīng)

能夠直觀地展示巖心內(nèi)部層理、裂縫等物理特征的空間展布狀況，并

適宜開展巖心的縱向非均質(zhì)性分析。

圖2-8左側(cè)為二維切片，右側(cè)為YZ方向二維切片

20

圖2-9頁巖段內(nèi)部紋層-層理縫特征

利用專業(yè)的圖像處理軟件對(duì)三維重構(gòu)圖像（灰度圖像）進(jìn)行二值

化分割，提取出感興趣區(qū)域，如孔隙和裂縫等儲(chǔ)集空間和特征礦物，

并進(jìn)行定量表征。主要有儲(chǔ)集空間分析（定量計(jì)算孔隙、裂縫體積占

比，孔隙等效半徑分布、孔隙喉道比、裂縫寬度分布、傾斜角等）及

三維空間特征（如成巖礦物三維分布、非均質(zhì)性分析、巖性巖相分析、

測(cè)井曲線擬合）等；

圖2-10全直徑巖心孔隙空間分布及參數(shù)提取

21

圖2-11全直徑巖心多期次裂縫空間分布

圖2-12裂縫開度分布與特殊礦物粒徑分布

圖2-13裂縫開度分布與特殊礦物粒徑分布

開展數(shù)據(jù)體的可視化，可視化的基本原則是讓全直徑巖心的內(nèi)部

特征更直觀。通常在Avizo或PerGeos用專業(yè)的圖像處理軟件中進(jìn)行

可視化操作，應(yīng)至少提供全直徑巖心的0度縱切面、90度縱切面和

三維立體圖。

22

圖2-14全直徑巖心的0度縱切面、90度縱切面和三維立體圖

23

（2）對(duì)于微米CT掃描圖像處理分析與可視化

微米CT掃描的圖像處理與分析參照GB38531/2020開展。柱塞

樣微米級(jí)CT掃描數(shù)據(jù)和子樣微納米級(jí)CT掃描數(shù)據(jù)體體的可視化應(yīng)

至少包括三維圖像、XY方向截面、XZ方向截面、YZ方向截面等四

個(gè)角度的圖像。宜對(duì)原始掃描圖像數(shù)據(jù)體、裁剪后的立方體模型數(shù)據(jù)

體進(jìn)行可視化操作。

24

三維掃描效果三維紋層模型

YZ方向切片紋層灰度值分布

25

柱塞三維掃描效果（10-13μm精度）子樣目標(biāo)區(qū)選取

子樣三維掃描效果（1-2μm精度）子樣XY方向切片圖像

26

（3）對(duì)于納米級(jí)CT圖像處理與分析方法

使用三維圖像重構(gòu)軟件，將原始圖像重構(gòu)為三維數(shù)據(jù)體，并進(jìn)行

圖像校正和處理。

參照GB38531-2020標(biāo)準(zhǔn)對(duì)三維巖石數(shù)據(jù)體進(jìn)行圖像預(yù)處理，包

括噪點(diǎn)去除、圖像分割、特征提取和參數(shù)計(jì)算，并從中提取出巖石礦

物特征和結(jié)構(gòu)特征等參數(shù)。

對(duì)納米級(jí)CT圖像進(jìn)行分析，包括儲(chǔ)集空間分析（孔隙、裂縫體

積的定量分析，孔隙等效半徑分布、孔隙喉道比、裂縫寬度分布等）

和三維空間特征分析（如孔喉配位數(shù)、孔隙連通性等）。

對(duì)原始掃描圖像數(shù)據(jù)體和裁剪后的立方體模型數(shù)據(jù)體進(jìn)行全方

位的可視化分析，生成三維立體圖、XY方向截面、XZ方向截面、

YZ方向截面等四個(gè)角度的圖像。

柱塞三維掃描效果（10-13μm精度）子樣目標(biāo)區(qū)選取

子樣三維掃描效果（1-2μm精度）子樣XY方向切片圖像

27

柱塞三維掃描效果（10-13μm精度）子樣目標(biāo)區(qū)選取

子樣三維掃描效果（1-2μm精度）子樣XY方向切片圖像

9.數(shù)據(jù)的整理與組織

本部分規(guī)定多尺度CT掃描所有圖像數(shù)據(jù)的命名方式和四級(jí)文件

夾的組織方式。均需要規(guī)范處理后的圖像文件命名，這是確保不同單

位、不同項(xiàng)目、不同人員拍攝或掃描的巖心圖像能夠統(tǒng)一匯集、建庫、

服務(wù)的根本保障。完成一個(gè)孔（井）巖心的多尺度CT掃描后，應(yīng)

及時(shí)將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。根據(jù)工作的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)建立四級(jí)文件夾管理巖心

多尺度CT掃描數(shù)據(jù)。其中一級(jí)文件夾保存項(xiàng)目所有鉆孔（井）的巖

心多尺度CT掃描數(shù)據(jù)；二級(jí)文件夾保存單個(gè)鉆孔（井）的巖心多尺

度CT掃描數(shù)據(jù)；三級(jí)文件夾分別保存全直徑巖心毫米級(jí)CT掃描數(shù)

據(jù)，柱塞樣微米級(jí)CT掃描數(shù)據(jù)和子樣納米級(jí)CT掃描數(shù)據(jù)；四級(jí)文

件夾分別保存掃描儀直接掃描獲取的原始CT圖像數(shù)據(jù)（L0），通過

處理軟件處理后的巖心CT圖像數(shù)據(jù)（L1）和分析后的量化表征數(shù)據(jù)

（L2）。

28

需要說明的是三級(jí)文件夾分為毫米級(jí)CT掃描數(shù)據(jù)文件夾、微米

級(jí)CT掃描數(shù)據(jù)文件夾和納米級(jí)CT掃描數(shù)據(jù)文件夾，分別保存毫米

級(jí)、微米級(jí)、納米級(jí)CT掃描數(shù)據(jù)，命名規(guī)則主要是“鉆孔（井）號(hào)

_MCT_精度”，精度分別用毫米mm，微米μm和納米nm表示，分

別為“鉆孔（井）號(hào)_MCT_mm”、“鉆孔（井）號(hào)_MCT_μm”和“鉆

孔（井）號(hào)_MCT_nm”。

原始CT掃描數(shù)據(jù)(L0)為儀器直接導(dǎo)出的巖心CT掃描圖像數(shù)據(jù)，

處理重構(gòu)后的數(shù)據(jù)（L1）為背底扣除、圖像重構(gòu)后的數(shù)據(jù)等，分析后

的量化表征數(shù)據(jù)（L2）為電子密度、有效原子序數(shù)值、孔隙模型圖像、

孔隙體積占比、裂縫體積占比、孔隙等效半徑分布、孔隙喉道比、裂

縫寬度分布等數(shù)據(jù)。

圖像數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)在相應(yīng)的文件夾內(nèi)，二維切片圖像存儲(chǔ)格式應(yīng)

為JPG或者TIFF，三維重構(gòu)圖像輸出格式宜為“.raw”格式。

10質(zhì)量檢查。本部分規(guī)定了質(zhì)量檢查的總體要求和完整性、規(guī)

范性、準(zhǔn)確性檢查的一般要求。其中，在準(zhǔn)確性檢查方面，要重點(diǎn)

檢查以下3項(xiàng)：

（1）完整性檢查

檢查鉆孔（井）概況表、巖心CT掃描記錄表中的必填項(xiàng)數(shù)據(jù)是

否齊全。檢查原始CT掃描數(shù)據(jù)、處理重構(gòu)后數(shù)據(jù)和分析后的量化表

征數(shù)據(jù)在種類上是否齊全。檢查每一類數(shù)據(jù)在數(shù)量上是否齊全，有無

數(shù)據(jù)丟失、圖像漏掃等情況。

（2）規(guī)范性檢查

檢查各級(jí)文件夾的組織是否符合要求，檢查各類文件命名是否規(guī)

范。

（3）準(zhǔn)確性檢查

29

主要檢查巖心（樣品）圖像是否清晰，巖心與圖像之間是否一一

對(duì)應(yīng)。檢查巖心深度信息、電壓、電流、穿透率、分辨率等是否記錄

正確。對(duì)重構(gòu)的樣品，從形貌上查看CT偽影，如環(huán)狀偽影、星狀射

線等，對(duì)有偽影的巖心或樣品，應(yīng)重新掃描。

11報(bào)告編寫與資料提交。主要規(guī)定了多尺度CT掃描報(bào)告編寫的

單元、主體內(nèi)容，資料提交的內(nèi)容。

12附錄。針對(duì)巖心多尺度掃描過程中所涉及的記錄表、質(zhì)量檢

查記錄表、報(bào)告編寫等內(nèi)容做了明確的規(guī)定，并將其作為附錄列出。

2.有關(guān)規(guī)程名稱的說明

自然資源實(shí)物地質(zhì)資料中心擬立項(xiàng)編制“巖心數(shù)字化技術(shù)規(guī)程”，

分7部分編寫，包括總則、巖心表面圖像數(shù)字化、巖心光譜掃描、巖

心X射線熒光元素測(cè)試、巖心CT結(jié)構(gòu)掃描、巖心微區(qū)掃描電鏡

成像和巖心物性參數(shù)測(cè)量等。目前，第1部分“總則”和第3部分

“光譜掃描”已經(jīng)正式印發(fā)執(zhí)行，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)分別為“DZ/T0441.1-2023、

DZ/T0441.3-2023”.擬將本規(guī)程作為“巖心數(shù)字化技術(shù)規(guī)程”的第5

部分，名稱為“巖心數(shù)字化技術(shù)規(guī)程第5部分：多尺度CT掃描”。

三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）的分析、綜述報(bào)告、技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證及預(yù)

期的經(jīng)濟(jì)效果

（一）巖心數(shù)字化技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況

1.國(guó)外巖心數(shù)字化發(fā)展情況

20世紀(jì)末，美國(guó)前副總統(tǒng)戈?duì)栐陂_放地理信息協(xié)會(huì)（OGC）年

會(huì)上首次提出“數(shù)字地球”的概念，并展望了其未來前景。隨后又出

現(xiàn)了數(shù)字油田、數(shù)字礦山等概念。美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS，United

StatesGeologicalSurvey）是美國(guó)內(nèi)政部轄下的科學(xué)機(jī)構(gòu)，與中國(guó)地質(zhì)

調(diào)查局職責(zé)類似，一直致力于開發(fā)創(chuàng)新型工具和方法，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料

30

的高效應(yīng)用，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展發(fā)揮不可或缺的支撐作用。

美國(guó)制定了《國(guó)家地質(zhì)與地球物理數(shù)據(jù)保存計(jì)劃》，對(duì)巖心的采

集、保存、處理、數(shù)字化、使用、信息共享等全鏈條管理進(jìn)行嚴(yán)格的

規(guī)定，實(shí)現(xiàn)了100多家?guī)r心保管機(jī)構(gòu)的統(tǒng)籌管理，建立了統(tǒng)一、完

善的巖心及數(shù)據(jù)管理和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，其中聯(lián)邦和州一級(jí)的巖心庫直接

歸美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局管理。研發(fā)了數(shù)字巖心共享平臺(tái)，系統(tǒng)集成了所

有已有地球科學(xué)數(shù)據(jù)，并提供共享服務(wù)。

2.國(guó)外多家機(jī)構(gòu)開展了三維巖石建模等巖心數(shù)字化工作

在國(guó)外，多數(shù)國(guó)際油公司自2000年起，陸續(xù)結(jié)合各自油田勘探

開發(fā)業(yè)務(wù)，嘗試采用傳感器遙測(cè)、無線傳輸、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控

制等信息與自動(dòng)化技術(shù)，讓油田管理者更直觀地了解地下生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，

更準(zhǔn)確預(yù)測(cè)油藏未來動(dòng)態(tài)變化，從而更有效地管理其油氣生產(chǎn)業(yè)務(wù)。

近年來逐步成熟起來的隨鉆錄井和隨鉆測(cè)井技術(shù)、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)、

智能井技術(shù)、油藏生產(chǎn)優(yōu)化技術(shù)等，堪稱數(shù)字油田技術(shù)應(yīng)用的典范，

在提高油田業(yè)務(wù)工作效率、增加油田儲(chǔ)量與產(chǎn)量、降低油氣生產(chǎn)成本

等方面起著不可低估的作用。美國(guó)LANDMARK鉆井?dāng)?shù)據(jù)管理平臺(tái)

完成了鉆井、完井等數(shù)據(jù)資料的系統(tǒng)化管理。意大利AGIP公司開發(fā)

的鉆井信息系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、衛(wèi)星通訊和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三大部分，

實(shí)現(xiàn)了鉆井?dāng)?shù)據(jù)資料的實(shí)時(shí)采集和處理。Schlumberger公司構(gòu)建了鉆

井?dāng)?shù)據(jù)管理與分析系統(tǒng)平臺(tái)－Drillingoffice軟件，軟件包括鉆井參數(shù)

分析、套管及鉆具信息等，鉆井工程師可以運(yùn)用平臺(tái)的鉆井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行

工程計(jì)算。BPAmoco、Texaxo和EnterpriseOil等著名石油公司都實(shí)現(xiàn)

了一體化數(shù)據(jù)管理，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

（1）美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局

美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS，UnitedStatesGeologicalSurvey）是美

31

國(guó)內(nèi)政部轄下的科學(xué)機(jī)構(gòu)，與中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局職責(zé)類似，一直致力于

開發(fā)創(chuàng)新型工具和方法，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料的高效應(yīng)用，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持

續(xù)發(fā)展發(fā)揮不可或缺的支撐作用。美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在地質(zhì)資料的利用

方面也一直處于世界前列，對(duì)于各種類型的地質(zhì)資料，尤其是巖心資

料的利用極為重視。

美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局現(xiàn)主要有3個(gè)巖心庫，一是科羅拉多州丹佛市的

巖心研究中心（CoreResearchCenter），保存有價(jià)值的巖石和巖心樣

品，供來自政府、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的科學(xué)家和教育工作者使用；二是

位于佛羅里達(dá)州的圣彼得堡海岸和海洋科學(xué)中心的巖心實(shí)驗(yàn)室(St.

PetersburgCoastalandMarineScienceCenter)，重點(diǎn)保存美國(guó)地質(zhì)調(diào)查

局海岸和海洋地質(zhì)計(jì)劃所形成的實(shí)物巖心樣品；三是位于加利福利亞

州門洛帕克市的太平洋海岸和海洋科學(xué)中心(ThePacificCoastaland

MarineScienceCenter)的冷藏巖心和樣品館藏倉庫，這也是一個(gè)海洋

地質(zhì)樣品的儲(chǔ)存庫，擁有美國(guó)全國(guó)海底樣品的館藏。目前，圣彼得堡

海岸和海洋科學(xué)中心已開展了大量的巖心數(shù)字化工作，主要是通過

CT掃描，將巖心資料進(jìn)行數(shù)字化保存。同時(shí)，該中心建立了基于Web

瀏覽器的巖心數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)CoreViewerv.3，使用戶可通過個(gè)人電腦

登陸該系統(tǒng)，進(jìn)行巖心資料的查詢和使用（圖2-1）。該系統(tǒng)與中國(guó)地

質(zhì)調(diào)查局正在建設(shè)的“地質(zhì)云”極為類似，可作為“地質(zhì)云”系統(tǒng)的

有利補(bǔ)充。

32

圖3-1美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局巖心數(shù)據(jù)系統(tǒng)CoreViewerv.3界面

登陸CoreViewerv.3系統(tǒng)，可查詢巖心的基本信息，包括樣品編

號(hào)、鉆取地區(qū)、時(shí)間、深度及所有類型測(cè)試數(shù)據(jù)等。其中，排在首位

的測(cè)試數(shù)據(jù)類型即為CT掃描數(shù)據(jù)（圖3-2）。但該系統(tǒng)內(nèi)可提供的

CT掃描數(shù)據(jù)資料較為簡(jiǎn)單，僅為jpg圖片展示，未能有效揭示巖心

樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（圖3-3）。

圖3-2CoreViewerv.3系統(tǒng)內(nèi)可查詢巖心信息統(tǒng)計(jì)

圖3-3巖心樣品CT掃描圖像示例

33

（2）德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校（UniversityofTexasatAustin），簡(jiǎn)稱

UT-Austin，位于美國(guó)德克薩斯州的首府奧斯汀市，是一所世界著名

的頂尖公立研究型大學(xué)，其地球科學(xué)專業(yè)排名在world.U.S.News&

WorldReport等權(quán)威機(jī)構(gòu)排名中一直位于全球前十以內(nèi)。UT-Austin

在美國(guó)油氣行業(yè)極具影響力，一直以采用新技術(shù)手段推進(jìn)油氣行業(yè)地

質(zhì)認(rèn)識(shí)。如引領(lǐng)美國(guó)“頁巖氣革命”的巴奈特頁巖地區(qū)，最初對(duì)頁巖

儲(chǔ)層的孔隙度認(rèn)識(shí)不清，直到2007年UT-Austin首次采用了氬離子

拋光制樣技術(shù)，揭示了該地區(qū)的孔隙類型主要來自有機(jī)質(zhì)內(nèi)的納米級(jí)

孔隙，才明確了巴奈特頁巖的主要孔隙類型（JPT，2013）。

UT-Austin在Austin市現(xiàn)有巖心和巖屑超過70萬盒，在奧斯汀、

休斯頓和米德蘭市的巖心和巖屑近200萬盒，其巖心庫曾是全球最大

的巖心存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。與美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局類似，UT-Austin對(duì)于巖心資料

的利用也極為重視。同時(shí)，為了增強(qiáng)巖心數(shù)據(jù)的流通性和實(shí)現(xiàn)巖心價(jià)

值最大化，UT-Austin針對(duì)奧斯汀市的巖心資料建立了綜合巖心和測(cè)

井?dāng)?shù)據(jù)庫（IntegratedCoreandLogDatabase），其中巖心數(shù)據(jù)和測(cè)井

數(shù)據(jù)分別有不同的子庫（圖3-4）。通過在巖心數(shù)據(jù)系統(tǒng)中輸入不同的

條件（如地區(qū)、作業(yè)者、層位等），可查詢到相匹配的巖心信息（圖

3-5）。

圖3-4UT-Austin巖心及測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)系統(tǒng)

34

圖3-5UT-Austin巖心數(shù)據(jù)系統(tǒng)搜索（左圖）及結(jié)果展示（右圖）

UT-Austin下屬的高分辨率CT實(shí)驗(yàn)室目前已開展了大量的巖心

數(shù)字化保存及分析工作，廣泛應(yīng)用于含油氣儲(chǔ)層、古生物和礦物學(xué)研

究。通過將巖心三維掃描后，可提取出感興趣目標(biāo)，如含油氣儲(chǔ)層的

孔隙和裂縫特征、特征礦物的空間展布及尺寸以及巖石內(nèi)化石的三維

結(jié)構(gòu)。

圖3-6巖心CT掃描圖像揭示的裂縫（左圖）和孔隙特征（右圖）

2015年，受美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NationalScienceFoundation）

資助，UT-Austin和德州高級(jí)計(jì)算中心（TexasAdvancedComputing

Center）建立了數(shù)字巖心共享平臺(tái)（DigitalRockPortal），該項(xiàng)目是美

國(guó)國(guó)家科學(xué)基金發(fā)起的地球數(shù)據(jù)系統(tǒng)（EarthCub項(xiàng)目，類似于中國(guó)的

“地質(zhì)云”，試圖將所有已有地球科學(xué)數(shù)據(jù)集成在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，提高

地質(zhì)資料的獲取便利性和使用程度）的一部分。

數(shù)字巖心共享平臺(tái)將巖心數(shù)據(jù)體免費(fèi)公開，從而可以使不同學(xué)科

35

的研究人員均可利用該數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和研究。如由于多個(gè)學(xué)科均需要

分析流體在巖石中的流動(dòng)，通過將數(shù)字巖石數(shù)據(jù)體免費(fèi)分享，從而使

油氣、地質(zhì)、環(huán)境和土木工程相關(guān)的研究人員使用合適的巖心數(shù)據(jù)體

進(jìn)行分析。每個(gè)巖心數(shù)據(jù)體根據(jù)巖石類型或目的建立相應(yīng)的項(xiàng)目

（Project），其它研究人員使用這一項(xiàng)目的數(shù)據(jù)時(shí)，每次的研究目的、

分析過程和結(jié)果，均會(huì)被記錄下來，從而使得研究人員完成了自己的

研究后，其它研究人員也可以進(jìn)行借鑒（圖3-7）。目前，該平臺(tái)已經(jīng)

被來自美國(guó)、英國(guó)、挪威和加拿大等不同國(guó)家的研究機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用。

圖3-7美國(guó)德州大學(xué)奧斯汀分校建立的共享數(shù)字巖石系統(tǒng)

36

圖3-8Bentheimer砂巖項(xiàng)目展示

以Bentheimer砂巖項(xiàng)目為例，從項(xiàng)目中可得知該樣品來自野外露

頭的Bentheimer砂巖樣品、CT掃描的基本參數(shù)，不同情況下的掃描

數(shù)據(jù)體，包括干掃圖像、干掃分割圖像、水驅(qū)后圖像以及水驅(qū)后分割

圖像（圖3-8）。

（3）美國(guó)巖心公司

美國(guó)巖心公司（Corelab）目前是全球巖心分析行業(yè)內(nèi)的龍頭企業(yè)，

每年?duì)I業(yè)額超過10億美元，占據(jù)了全球巖心分析市場(chǎng)的三分之一以

上份額，大量全球通用的巖心分析技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備均來自該公司。

Corelab公司巖心數(shù)字化起步較晚，但近年來正逐漸加大投入。目前

在官網(wǎng)上新增了數(shù)字巖石表征和基于CT的裂縫分析等兩大重要板塊，

均采用利用CT掃描圖像對(duì)巖心進(jìn)行三維數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)和裂縫分析。CT

掃描后的數(shù)字化巖心資料將存儲(chǔ)于公司的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，通過相關(guān)的帳號(hào)

和密碼登錄網(wǎng)站后，即可開展巖心資料的解釋、分析和利用（圖3-9）。

37

圖3-9美國(guó)巖心公司（Corelab）的數(shù)字巖心庫

以針對(duì)非常規(guī)油氣儲(chǔ)層和復(fù)雜儲(chǔ)層評(píng)價(jià)為目標(biāo)的裂縫分析為例，

美國(guó)巖心公司的基本工作流程為：CT圖像裂縫拾取、裂縫數(shù)據(jù)分析、

三維數(shù)據(jù)體建立、巖心綜合柱狀圖建立（圖3-10，圖3-11）。通過將

不同巖心原始圖像、CT圖像、裂縫特征、基于CT獲取的密度曲線

及分布集成在一起，生成巖心綜合柱狀圖，結(jié)合巖心照片、測(cè)井、地

化和其它巖心分析資料，對(duì)儲(chǔ)層的沉積、構(gòu)造以及儲(chǔ)層品質(zhì)進(jìn)行綜合

評(píng)價(jià)。

38

圖3-10美國(guó)巖心公司巖心數(shù)字化應(yīng)用流程

圖3-11美國(guó)巖心公司基于CT掃描的數(shù)字巖心分析成果

39

（4）帝國(guó)理工大學(xué)

英國(guó)在巖石數(shù)字化保存和應(yīng)用也處于國(guó)際前列，其中，英國(guó)的帝

國(guó)理工大學(xué)（ImperialCollegeLondon）由于有殼牌石油、英國(guó)石油等

國(guó)家國(guó)際石油公司的資助，在巖心的數(shù)字化應(yīng)用上最多，研究最為深

入。帝國(guó)理工大學(xué)下屬的數(shù)字巖石實(shí)驗(yàn)室，每年僅殼牌的贊助就高達(dá)

7百萬英鎊。該實(shí)驗(yàn)室的巖心數(shù)字化分析研究較為深入，除了通過

CT掃描將巖心內(nèi)的孔隙結(jié)構(gòu)提取出，計(jì)算巖石物理特性以外?，F(xiàn)在

已將CT掃描與驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)合，將不同階段的巖心進(jìn)行數(shù)字化保存，

隨后利用圖像進(jìn)行不同流體流動(dòng)機(jī)理研究（圖3-12）。

圖3-12帝國(guó)理工大學(xué)巖心數(shù)字化保存及應(yīng)用實(shí)例

2.國(guó)內(nèi)巖心數(shù)字化發(fā)展情況

近年來，實(shí)物資料中心大力推進(jìn)巖心數(shù)字化工作，奮力追趕國(guó)際

同行的腳步，在圖像、光譜等部分領(lǐng)域達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，取得了

較好的成果與認(rèn)識(shí)。在推進(jìn)館藏實(shí)體資源向數(shù)字資源轉(zhuǎn)變方面，截至

2021年12月，完成了館內(nèi)巖心圖像掃描38萬米，野外巖心拍攝

28萬米，光譜掃描10萬米，全直徑CT掃描共計(jì)5000余米。在

巖心數(shù)字化數(shù)據(jù)應(yīng)用示范方面，聚焦羌塘盆地、下?lián)P子、鄂爾多斯盆

地等地質(zhì)調(diào)查科技攻堅(jiān)戰(zhàn)領(lǐng)域，組織開展巖心宏微觀相結(jié)合的多參

40

數(shù)數(shù)字化工作，在基礎(chǔ)地層層序劃分、儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、盆地?zé)嵫莼拔镄?/p>

定標(biāo)反演等方面取得了新的成果和認(rèn)識(shí)，得到領(lǐng)導(dǎo)和專家的肯定，已

經(jīng)提交給項(xiàng)目組使用。

近年來，中石油、中石化、中海油和延長(zhǎng)石油等國(guó)內(nèi)石油公司紛

紛開展了巖石數(shù)字化工作，為致密儲(chǔ)層的勘探評(píng)價(jià)以及高滲儲(chǔ)層的開

發(fā)提供了有力指導(dǎo)。

（1）延長(zhǎng)石油

延長(zhǎng)石油的頁巖層理、節(jié)理及微裂縫較發(fā)育，巖心易風(fēng)化破碎，

巖心的長(zhǎng)久完好保存面臨挑戰(zhàn)。巖心數(shù)字化處理為巖心保存提供有效

途徑，通過采集得到圖像清晰、顏色真實(shí)的高分辨率巖心圖像，可永

久性保存，便于勘探、開發(fā)專業(yè)人員觀察、描述和地質(zhì)特征分析。目

前，延長(zhǎng)石油已完成巖心圖像數(shù)字500米以上。

（2）長(zhǎng)慶油田

長(zhǎng)慶油田由于主力油氣產(chǎn)層多為致密儲(chǔ)層，儲(chǔ)層的強(qiáng)非均質(zhì)性一

直要求更為精細(xì)的儲(chǔ)層表征手段。長(zhǎng)慶油田近5年來一直持續(xù)開展全

直徑巖心CT掃描、微納米CT掃描以及大面積掃描電鏡成像等多種

巖心數(shù)字化手段。長(zhǎng)慶油田主要的油氣產(chǎn)區(qū)如蘇里格氣田、華慶油田

等均開展了不同程度的巖心數(shù)字化工作。目前，長(zhǎng)慶油田累計(jì)完成全

直徑巖心數(shù)字化工作300米以上。高分辨率巖心圖像與鉆井、測(cè)井、

錄井和其他實(shí)驗(yàn)資料的結(jié)合，可使研究地層的宏觀信息與微觀信息相

互結(jié)合，更好地反應(yīng)儲(chǔ)層規(guī)律，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料的有序管理與高效應(yīng)用。

（3）中石化華北油氣分公司

自2020年來，中國(guó)石化各單位陸續(xù)開展了巖心的數(shù)字化工作。

以中石化華北油氣公司為例，目前已針對(duì)已有庫存和新鉆全直徑巖心

持續(xù)開展多尺度CT掃描工作，該工作目前已成為常規(guī)巖心測(cè)試分析

41

之前的必備步驟。中石化華北公司的主要產(chǎn)區(qū)位于鄂爾多斯盆地，目

前，該公司有用兩大巖心庫，分布為位于榆林的鄂北巖心庫和位于咸

陽的鄂南巖心庫。通過對(duì)新井的全直徑巖心進(jìn)行多尺度CT掃描，精

細(xì)刻畫巖心的均質(zhì)程度，裂縫發(fā)育特征等，精準(zhǔn)判定甜點(diǎn)層段，為后

續(xù)壓裂改造提供有力的參考。目前，該公司已累計(jì)完成超過1000米

的全直徑巖心數(shù)字化。

（4）中海石油

中海油因主體區(qū)域在海上，巖心樣品相比陸上油田獲取成本更高，

價(jià)值更強(qiáng)，因此，在巖心的數(shù)字化程度更高。目前，新鉆的重點(diǎn)勘探

井幾乎全部開展了CT掃描等巖心數(shù)字化工作。同時(shí)，為老油田提高

采收率，中海油實(shí)驗(yàn)中心通過將傳統(tǒng)的提高采收率實(shí)驗(yàn)與CT掃描結(jié)

合，深入開展了剩余油微觀分布等機(jī)理研究和提采方案制定。另外，

近年來針對(duì)海上的致密儲(chǔ)層以及陸上的致密氣、煤層氣區(qū)塊，中海油

也開展了大量的二維大面積掃描電鏡成像和三維電鏡成像。截至目前，

中海油每年完成井壁心的數(shù)字化工作超過1000塊樣品。

3.巖心多尺度CT掃描數(shù)字化應(yīng)用情況

多尺度CT掃描通過計(jì)算，獲得巖心三維重構(gòu)圖像，識(shí)別和定量

表征巖心的非均質(zhì)性、層理、孔隙、裂縫等，在儲(chǔ)集層精細(xì)評(píng)價(jià)和儲(chǔ)

層改造等過程中起到重要的數(shù)據(jù)支撐作用。通過對(duì)石油鉆井巖心全直

徑掃描,可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)較為寬泛的深度段內(nèi),觀察分析不同礦物組分

的含量變化、油氣運(yùn)移軌跡以及縫隙的延展性等重要參數(shù)信息,通過

對(duì)儲(chǔ)層物性參數(shù)數(shù)字化處理的圖像可直接反映油氣聚集的有效性及

儲(chǔ)集空間展布規(guī)律（王鑫元，2019）。這項(xiàng)技術(shù)將通過提供儲(chǔ)集巖孔

—滲架構(gòu)三維可視化網(wǎng)格圖和給予的儲(chǔ)層品質(zhì)定性結(jié)論來指導(dǎo)優(yōu)化

油區(qū)勘探部署。多尺度X-CT掃描融合技術(shù)可以較好地解決掃描精

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度與三維數(shù)字巖心尺寸之間的矛盾，尤其是在研究致密儲(chǔ)集層方面，

在保證較高精度刻畫微細(xì)孔喉的同時(shí)又能夠滿足數(shù)字巖心模型尺寸

的需求(盛軍，2019）。

（1）全直徑CT掃描儀

全直徑CT掃描分析儀器主要有三家，uCT530全直徑雙能量CT

掃描儀，由中國(guó)聯(lián)合影像公司生產(chǎn)，NEUROLOGICACereTom全直

徑雙能量CT掃描儀，由美國(guó)NEUROLOGICA公司生產(chǎn)，Geoscan200，

由天津三英精密儀器股份有限公司生產(chǎn)，主要性能指標(biāo)如表3-1。

圖3-13聯(lián)影uCT全直徑雙能量CT掃描儀

圖3-14NEUROLOGICACereTom全直徑雙能量CT掃描儀

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圖3-15三英Geoscan200全直徑單能量CT掃描儀

圖3-16Geoscan-1000全巖心CT掃描儀

表3-1全直徑CT掃描儀相關(guān)設(shè)備參數(shù)

上海聯(lián)影醫(yī)療科技美國(guó)天津三英精密儀器天津三英精密儀器

廠家

有限公司NEUROLOGICA股份有限公司股份有限公司

公司

型號(hào)uCT530CereTomGeoscan200Geoscan-1000

樣品直徑最大700mm最大318mm最大150mm直徑100mm

最大電壓140kV140kV180kV150kv

像素尺寸55μm62.5μm65μm

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（2）微米CT掃描儀

微米CT掃描儀的原理是利用錐形X射線穿透物體，通過不同倍

數(shù)的物鏡放大圖像，由360度旋轉(zhuǎn)所得到的大量X射線衰減圖像重

構(gòu)出三維的立體模型。利用微米級(jí)CT進(jìn)行巖心掃描的特點(diǎn)在于，在

不破壞樣品的條件下，能夠通過大量的圖像數(shù)據(jù)對(duì)很小的特征面進(jìn)行

全面展示。由于CT圖像反映的是X射線在穿透物體過程中能量衰減

的信息，因此三維CT圖像能夠真實(shí)的反映出巖心內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)與

相對(duì)密度大小。

典型的微米CT掃描布局系統(tǒng)如圖3-15所示，X射線源和探測(cè)器

分別置于轉(zhuǎn)臺(tái)兩側(cè)，錐形X射線穿透放置在轉(zhuǎn)臺(tái)上的樣品后被探測(cè)

器接收，樣品可進(jìn)行橫向、縱向平移和垂直升降運(yùn)動(dòng)，以改變掃描分

辨率。當(dāng)巖心樣品縱向移動(dòng)時(shí)，距離X射線源越近，放大倍數(shù)越大，

巖心樣本內(nèi)部細(xì)節(jié)被放大，三維圖像更加清晰，但同時(shí)可探測(cè)的區(qū)域

會(huì)相應(yīng)減??；相反，樣本距離探測(cè)器越近，放大倍數(shù)越小，圖像分辨

率越低，但是可探測(cè)區(qū)域增大。樣品的橫向平動(dòng)和垂直升降用于改變

掃描區(qū)域，但不改變圖像分辨率。放置巖心樣本的轉(zhuǎn)臺(tái)本身是可以旋

轉(zhuǎn)的，在進(jìn)行CT掃描時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)樣品轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，X

射線照射樣品獲得投影圖。將旋轉(zhuǎn)360度后所獲得的一系列投影圖進(jìn)

行圖像重構(gòu)后得到巖心樣本的三維圖像。目前市場(chǎng)常用的微米CT主

要有以下幾種，相關(guān)設(shè)備的參數(shù)見表3-2。

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圖3-17三英nano-Voxel-3502E微米CT掃描儀設(shè)備

圖3-18蔡司xradiaMicroXCT200微米CT掃描儀設(shè)備

圖3-19布魯克Skyscan1272微米CT掃描儀設(shè)備

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表3-2微米CT掃描儀相關(guān)設(shè)備信息

天津三英精密儀卡爾蔡司(上海)管理布魯克（北京）科技有

廠家

器股份有限公司有限公司限公司

型號(hào)nanoVoxel-3502ExradiaMicroXCT200Skyscan1272

樣品直徑1-70mm1-50mm1-25mm

最大電壓190kV140kV100kV

像素尺寸