Kernporosimetrie

Kernporosimetrie, auch als Core-Porosimetrie bezeichnet, beschreibt eine Gruppe von Messverfahren zur Bestimmung der Porenstruktur, Porosität und der Pore- Throat-Verteilungen in Kernproben oder Gesteinskernen. Ziel ist es, ausgehend von realen Gesteinsproben ein detailliertes Bild der Porosität und der vernetzten Porenräume zu gewinnen, die für Fluidfluss und Speicherkapazität relevant sind.

Typische Kernproben stammen aus Bohrkernen oder Kernplatten, die vor der Messung aufbereitet werden müssen. Häufige Verfahren verwenden intrusiven Druck durch eine nicht benetzende Flüssigkeit, Gas oder eine Kombination davon, um die Poreengröße und -verteilung abzuleiten. Mercury Intrusion Porosimetry (MIP) ist das bekannteste Beispiel: Mercury wird in die Poren eingebracht und der Druck erklärt die erreichbare Poreweite über die Washburn-Beziehung. Daneben kommen Gasporosimetrie (z. B. Stickstoff oder CO2) und andere Methoden zum Einsatz, um unterschiedliche Porengrößenbereiche abzudecken, insbesondere Mikro- und Mesoporosität.

Der Messprozess umfasst Probenpräparation (trocknen, eventuell Stabilisierung), volumetrische Messungen und die Auswertung mittels Druck-zu- Porengrößen-Kalibrierung. Aus den intrudierten Volumenmengen lassen sich kumulative und differentielle Porengrößenverteilungen sowie der poröse Raum und der Pore-Throat-Charakter ableiten. Zusätzlich kann die Gesamtporosität durch andere Techniken ergänzt werden (z. B. Heliumpyknometrie, Wassersättigung).

Anwendungen erstrecken sich über die Ölförderung, Geologie, Hydrogeologie bis hin zur Materialwissenschaft. Kernporosimetrie hilft, Durchflussverhalten, Speicherkapazität, Reservoirqualität und Pore-Connectivity abzuschätzen. Zu den Limitationen zählen potenzielle Probenbeschädigungen durch hohen Druck, die irreversible Natur einiger Messungen und Sicherheitsaspekte bei der Verwendung von Quecksilber.