title: Improving the characterisation of fractured hydrocarbon reservoir dolomites (Vienna Basin, Austria) by 3D and 2D micro-imaging and permeability measurements
Creators: name: Voorn, Maarten
Publisher: name: :none
Year: 2014

description: In Kohlenwasserstoff-Lagerstätten können Gesteine auftreten, die natürliche Klüfte aufweisen, welche die Porositäts- und Permeabilitätseigenschaften deutlich beeinflussen. Bei der Untersuchung kleiner Proben (d.h. Bohrkerne und Plugs) aus solchen Lagerstätten existieren allerdings mehrere Nachteile bei der Anwendung konventioneller Methoden (z.B. Labormessungen von Porosität und Permeabilität, Dünnschliffanalysen). Unter anderem können diese Methoden z.B. nicht ausreichend detailliert sein oder nur zweidimensionale oder gemittelte Informationen liefern. Mit dem Ziel diese Nachteile zu umgehen, prüft die vorliegende Arbeit die Anwendbarkeit von 3D Röntgen- Microcomputertomographie (μCT) an kleinen Bohrkernen (Plugs) aus Proben eines zerklüfteten Dolomitgesteins, das aus dem prä-neogenen Untergrund des Wiener Beckens stammt. μCT ist eine nicht-destruktive Methode und erlaubt die Darstellung der internen Struktur von Gesteinsproben in 3D. Die gewonnenen Daten werden mittels einer eigens entwickelten Technik zur Filterung (Hessian Filtering) prozessiert, um das Kluftnetzwerk zu extrahieren und daraus Parameter wie Porosität, Kluftweite oder Orientierung der Klüfte zu bestimmen. Weiters werden die 3D μCT Daten durch eine Reihe anderer analytischer Methoden ergänzt und kalibriert. So geben Gesteinsdünnschliffe in 2D im Rasterelektronenmikroskop (SEM) mittels rückgestrahlter Elektronen (BSE) einen detaillierteren Einblick in Mikrostruktur und Mineralbestandteile der Proben. Außerdem wurden durch Ionenstrahl-Rasterelektronen-mikroskopie (FIB-SEM) serielle Schnitte im Mikrometer-Bereich erzeugt, die ein noch detaillierteres Bild bieten und zur Bestimmung der Mikroporosität herangezogen werden. Darüber hinaus wurden Laborexperimente zur Messung der Permeabilität unter steigendem Umgebungsdruck durchgeführt, die eine Annäherung an das Verhalten der Gesteine unter realistischen Bedingungen in der Lagerstätte selbst bieten können. In dieser Dissertation werden sowohl Möglichkeiten und Grenzen der oben genannten Methoden, als auch die effizientesten Abläufe zur Bearbeitung und Kombination der verschiedenen Informationsquellen aufgezeigt. Die Ergebnisse und Techniken sollen folglich auch in umfassenderen Studien an geklüfteten Lagerstättengesteinen angewandt und standardisiert werden.
description: In hydrocarbon reservoirs, naturally fractured rocks can occur and influence the porosity and permeability characteristics significantly. When focussing on small samples (i.e. cores and plugs) from such reservoirs, there are several drawbacks on methods commonly applied (such as laboratory porosity and permeability tests, and thin section analysis). For example, methods may not provide enough detail, only 2D information and/or only bulk information. In an effort to overcome these drawbacks, this thesis investigates the use of 3D X-ray micro-Computed Tomography (μCT) on plug samples of fractured dolomite from the pre-Neogene basement of the Vienna Basin (Austria). μCT is a non-destructive technique, and allows imaging the internal structure of the rock samples in 3D. This image data is processed using a Hessian based filtering technique to extract the fracture network from the data, and from this parameters such as porosity, aperture and fracture orientation in the sample can be determined. The 3D μCT data were complemented and benchmarked with a range of other analytical techniques. Thin sections imaged in 2D by Scanning Electron Microscopy (SEM) with Back-Scattered Electrons (BSE) contrast provide a more detailed view of the rocks’ microstructure and mineral content. Furthermore, serial slicing by Focussed Ion Beam - Scanning Electron Microscopy (FIB-SEM) gives a very detailed view in 3D, and can be useful in assessing microporosity. Finally, permeability measurements under increasing confining pressure provide a better link to the possible behaviour of the rocks in more realistic reservoir in-situ conditions. In this thesis, the possibilities and limitations of the above techniques are shown, as well as the most efficient ways of processing and combining the different sources of information. The results and techniques can therefore be readily applied and standardised in more extensive studies on fractured reservoir rocks.