Ziel der Entwicklung

Logo: Dünnschliff von Sandstein mit Feldspat, Licht einfach polarisiert, 25-fache Vergrößerung. Die blaue Fixierflüssigkeit füllt den sonst luftgefüllten Porenraum des Sandsteins. (© Michael C. Rygel/Wikimedia Commons, CC-Lizenz)
Dünnschliff von Sandstein mit Feldspat, Licht einfach polarisiert, 25-fache Vergrößerung. Die blaue Fixierflüssigkeit füllt den sonst luftgefüllten Porenraum des Sandsteins. (© Michael C. Rygel/Wikimedia Commons, CC-Lizenz)

Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung eines universellen Analyseprogramms zur Auswertung von Gesteinsschliffen. Dabei sollten relevante Merkmale für Gesteine berechnet werden, um Aussagen über Möglichkeiten einer CO₂-Speicherung zu treffen.
Im Fokus des Forschungs- und Entwicklungsprojektes RockMess stand die verbesserte Quantifizierung der Eigenschaften von Gesteinsschichten. Ziel war es, das Verständnis zur Materialbeschaffenheit zu vertiefen und konkrete Informationen zu den Speichermöglichkeiten zu liefern.
Grundlegende Schwerpunkte der Forschungsarbeit waren:
– Die Entwicklung von Algorithmen zur Bestimmung der Korngrößenverteilung von Gesteinsproben und Ableitung verschiedener Kenngrößen, sowie die Homogenitätsbetrachtung der in den Gesteinsproben sichtbaren Partikel- und Phasengrenzen.
– Implementierung einer Texturanalyse zur Parameterberechnung, anhand der sich charakteristische Merkmale und Unterschiede aus den Aufnahmen der Gesteinsproben ableiten lassen.
– Die Integration einer iterativen Farbnormierung, sodass die genannten Analysen unabhängig von den Aufnahmebedingungen in Laboren sind. Die Ergebnisse sind somit reproduzierbare und nachvollziehbar.
– Umsetzung einer vollautomatischen Analyse der Gesteinsproben, indem die Möglichkeit integriert wurde, nahtlose und nutzerunabhängige Verarbeitung von Bilderreihen durchzuführen. Außerdem wurden die Erzeugung und der Export von Ergebnissen in einem Protokoll ermöglicht.
– Erfolgreiche Durchführung verschiedener Versuchsreihen zur Untersuchung der Stabilität der Algorithmen anhand verschiedener Anwendungsfälle. Zusätzlich wurde die Übertragbarkeit der Auswertung auf andere Materialproben analysiert. Es zeigten sich besondere Herausforderungen bei unscharfen oder schwer definierbaren Phasengrenzen. Die Algorithmen lieferten jedoch u.a. bei Keramikgefügen sehr zuverlässige Ergebnisse.

Vorteile und Lösungen

Zur Bewertung der Gesteinsschliffbilder wurde in RockMess eine Software umgesetzt, die sowohl Bildvorverarbeitungsschritte als auch bildanalytischen Berechnungen beinhaltet. So können Werte zu der Homogenität (Objekt und Bereichsbezogen), den Poren, der Korngröße, der Textur und der Farbe bestimmt werden. Anhand dieser Berechnungen lassen sich weitere Parameter, wie das Gas-Aufnahmevolumen oder auch die Dichtheit des Deckgesteins, ableiten.
Es ergeben sich die folgenden Vorteile:
– RockMess bietet eine ganzheitliche Erfassung relevanter Gesteinseigenschaften.
– Durch die Software lassen sich nicht nur die Speichergesteine selbst, sondern auch die angrenzenden Schichten analysieren.
– Durch die Nutzung moderner industrieller Bildverarbeitung ist eine erhebliche Effizienzsteigerung möglich.
– Die Software ermöglicht reproduzierbare und objektive Auswertungen zu.
– Die Lösung ist hardwareunabhängig und modular aufgebaut. Sie kann flexibel an verschiedene Anforderungen angepasst werden, ist mit bestehenden Datenbanksystemen kompatibel und erlaubt eine einfache Einbindung in betriebliche Abläufe.
– Die Software kann nicht nur im Kontext der geologischen CO₂-Forschung eingesetzt werden, sondern ist auch für andere Bereiche wie beispielsweise die Qualitätsprüfung von Natursteinen nutzbar.

Zielgruppe und Zielmarkt

Zielgruppe des FuE-Projektes RockMess sind Unternehmen, die durch Bohrungen Gesteinsproben in Form von Bohrkernen entnehmen und diese analysieren müssen. Dies bezieht sich sowohl auf die Auswertung makroskopischer Schliffe als auch mikroskopischer Gesteinsdünnschliffe.
Darüber hinaus soll die Analysesoftware so ausgelegt werden, dass auch Qualitätsuntersuchungen für jede Art von ebenen Gesteinsproben bzw. -platten möglich sind. Man denke hierbei z.B. an die Produktion von Natursteinen aus Steinbrüchen.
Weiterhin könnten auch Anbieter von Bildverarbeitungslösungen von den Forschungsergebnissen partizipieren, da sie die Algorithmen in ihre Softwareprodukte aufnehmen und somit einen zusätzlichen Markt erschließen können.
Im Anschluss an das Projekt strebt die GFaI an, den Softwaredemonstrator in das Materialanalyseframework der GFaI zu integrieren. Interessierte Anwender können eine Lizenz erwerben und so die Forschungsergebnisse für sich nutzen.
Zusätzliche wirtschaftliche Effekte für die GFaI werden durch kundenspezifische Anpassungen und Entwicklungsleistungen erwartet.