ديناميكية المسام على نطاق وخزان شرط التصوير من رد الفعل في كربونات باستخدام السنكروترون التصوير المقطعي السريع

تم استخدام السنكروترون التصوير المقطعي سريع بشكل حيوي صورة حل من الحجر الجيري في وجود CO ₂ محلول ملحي -saturated في ظروف المكمن. أخذت 100 بالاشعة في قرار 6.1 ميكرون على مدى فترة من 2 ساعة.

الهدف العام من هذه التجربة هو مراقبة التغير الديناميكي في واجهة الصخور السائلة أثناء التفاعل مع محلول ملحي حمضي في الصخور الحقيقية في ظل ظروف الخزان. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في تخزين الكربون ، مثل كيفية التنبؤ بدقة بهجرة السوائل تحت السطحية ، وفعالية ديمومة زيادة التيار. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن التقاط صور ثلاثية الأبعاد بسرعة وغير جراحية.

على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة للأنظمة الجيوكيميائية ، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضا على أنظمة أخرى. يعد تصوير مراحل السوائل المتعددة أثناء بيئات الإجهاد الميكانيكي ، أو عمل البطاريات أو الأنظمة البيولوجية مثل عيون الحشرات ، من التطبيقات النموذجية. ابدأ بحساب أطياف الأشعة السينية لخط الحزمة بأعلى طاقة وتدفق

بعد ذلك ، توقع أداء التصوير باستخدام منحنى الضبط التجريبي وقياس عمليات إرسال الترشيح. بعد ذلك ، من الأهمية بمكان معايرة طيف الشعاع باستخدام مرشحات مناسبة للحصول على صورة جيدة. إنها تستغرق وقتا طويلا ولكنها ضرورية.

ابدأ بتصفية الأشعة السينية منخفضة الطاقة التي تسخن العينة ، ولا تحسن التصوير. احسب انتقال المرشح النظري عند الأطوال الموجية الضوئية المتاحة ، وحدد المرشحات المناسبة. في هذه الحالة ، يتم استخدام مرشحات الألمنيوم والذهب.

بعد ذلك ، أضف مرشح تمرير النطاق. بالنسبة لمرشحات الأشعة السينية عالية التمرير ، استخدم مجموعة من الكربون الانحلال الحراري 0.2 ملم ، ومرشحات الألومنيوم 0.2 ملم. بالنسبة لمرشح التمرير المنخفض ، استخدم مرآة الأشعة السينية التي تعمل بالقرب من الزاوية الحرجة.

استخدام شريط مطلي بالبلاتين بزاوية تسديد تبلغ 1.15 مللي رود هنا لعكس الضوء أقل من 30 كيلو إلكترون فولت. بعد ذلك ، اختر وميضا يتلألأ بكثرة عند ترددات الضوء والتدفقات المتاحة لخطوط الشعاع. هنا ، يتم استخدام تنغستن الكادميوم مكدسة بتنغستن الرصاص.

بعد ذلك ، اختر عدسة موضوعية وكاميرا ذات مجال رؤية مناسب ، والتقاط دقة الوقت. للتصوير ، استخدم تقنية المسح الضوئي للذبابة حتى تتعرض العينة لاهتزاز أقل. ابدأ بتحميل اللب في الخلية للتحضير للفيضان الأساسي.

أولا ، لف اللب بطبقة واحدة من رقائق الألومنيوم. بعد ذلك ، أدخل النواة في غلاف Viton الذي يتم قطعه بحيث يكون أقصر بملليمترين من الطول المشترك للتركيبات الأساسية والطرفية الداخلية. بعد ذلك ، قم بتمديد الغلاف فوق التركيبات الطرفية الخمسة ملليمترات لإنشاء ختم محكم.

يجب ألا يكون هناك مسافة بين التركيبات الطرفية في القلب ، وإلا ضغط التدفق. لف التركيبات والأكمام في طبقتين إضافيتين من الألومنيوم لمنع ثاني أكسيد الكربون من الانتشار في السائل المحصور ، وللحفاظ على الغلاف في مكانه على التركيبات. الآن ، ضع الحامل الأساسي معا مرة أخرى.

حرك على الأنبوب والأختام ، واستبدل البراغي. بعد ذلك ، قم بتركيب الحامل الأساسي على المسرح ، وقم بتوصيل التدفق والخطوط الكهربائية. يجب ألا تمنع خطوط التدفق والكهرباء الدوران الحر للمرحلة على قوس 180 درجة.

الآن ، قم بإجراء فحص جاف للنواة بأكملها قبل بدء التجربة. التفاصيل موجودة في بروتوكول النص. التقط أيضا صورا للوميضات كما هو موضح في النص.

للبدء ، قم بتحميل محلول ملحي طازج في المفاعل ، وأعد تجميعه. شد البراغي ، وأعد لفها بشريط حراري ، وأدخل مسبار درجة الحرارة. الآن ، قم بتحميل ثاني أكسيد الكربون من الصمام الأول في مضخة الحقن حتى يصل الضغط إلى 100 بار.

ثم افتح الصمام الثاني لإغراق المفاعل بثاني أكسيد الكربون. حرك المحلول الملحي باستمرار باستخدام أداة تقليب ، وقم بتسخين المفاعل إلى 50 درجة مئوية. قم بموازنة المحلول الملحي عند 10 ميجا باسكال لمدة ساعتين إلى ست ساعات ، لتشبعه بثاني أكسيد الكربون وإذابة الكربونات بالكامل.

بمجرد التوازن ، قم بتطهير النظام. أولا ، قم بتوصيل الخطوط أعلى وأسفل الحامل الأساسي لتجاوز حامل النواة. ثانيا ، اضبط مضخة الاستقبال على إعادة التعبئة لتحميل الماء المتأين في مضخة الاستقبال من خلال الصمام 11.

ثالثا ، افتح الصمامات سبعة وأربعة وثلاثة. أخيرا ، استخدم مضخة الاستقبال في وضع الضغط المستمر لدفع الماء للخلف عبر النظام والصمام الثالث ، أسفل المفاعل. استخدم ما يقرب من 10 أحجام للنظام لضمان خلو الخطوط من الهواء وشطفها نظيفة.

الآن ، قم بإفراغ مضخة الاستقبال وتحميل محلول ملحي أثقل في مضخة الاستقبال من خلال الصمام 11. استخدم 25٪ بالوزن يوديد البوتاسيوم. ثم قم بتحميل الماء المتأين في مضخة التقييد عبر الصمام 10.

بعد ذلك ، أغلق الصمام 10 ، وافتح الصمامات ثمانية وسادسة. استخدم مضخة التحديد لحصر اللب عند اثنين من ميجا باسكال. الآن ، أغلق الصمام 11 ، واضغط على مضخة الاستقبال إلى 10 بار.

ثم افتح الصمامات تسعة وسبعة وأربعة وثلاثة. استخدم انخفاض الضغط الناتج لدفع المحلول الملحي عبر القلب. قم بتصعيد الضغوط المقيدة والضعيفة تدريجيا للحصول على معدل تدفق معقول.

قم بتشغيل ما يقرب من حجمين كاملين من النظام من المحلول الملحي إلى القلب. أغلق الصمام الثالث ، ثم قم بزيادة الضغط المحدود والضعيف بشكل تدريجي ، حتى يقتصر اللب عند 12 ميجا باسكال ، ويكون الضغط الأساسي 10 ميجا باسكال. يجب أيضا إعادة توازن اللب إلى 50 درجة مئوية.

الآن ، أوقف مضخة الاستقبال ، وافتح الصمام الخامس في قاعدة المفاعل لتوصيل نظام المفاعل بالقلب. هذه تجربة ضغط درجة حرارة عالية. لضمان النجاح ، كن حذرا جدا في تجميع المعدات ، واختبرها جيدا قبل بدء التدفق التفاعلي.

قبل بدء تدفق السوائل ، قم بتوسيط مجال رؤية كاميرا CMOS في منتصف النواة ، وابدأ في أخذ إسقاطات ثنائية الأبعاد مستمرة لتتبع فيضان القلب. بعد ذلك ، اضبط مضخة الاستقبال لمعدلات التدفق المطلوبة عبر القلب. استخدم مضخة الحقن في الواجهة الأمامية لتنظيم ضغط النظام.

الآن ، راقب التوقعات ثنائية الأبعاد للتغيرات في التوهين التي تشير إلى وصول محلول ملحي تفاعلي. سيزداد انتقال اللب ، وستستعرض الإسقاطات مع وصول المزيد من الضوء إلى الوميض ، حيث يملأ السائل التفاعلي الشفاف للغاية بالأشعة السينية. إذا لم يكن هناك فرق في التوهين بين المحلول الملحي التفاعلي وغير التفاعلي ، فاستخدم محلول ملحي عالي التركيز للملح ، أو ملحا مختلفا عالي الامتصاص.

عندما يصل المحلول الملحي المتفاعل ، أوقف عمليات المسح ثنائية الأبعاد ، وابدأ في أخذ التصوير المقطعي ثلاثي الأبعاد المتتالي في أسرع وقت ممكن. استخدم حوالي 1,000 إسقاط لكل مسح ضوئي ، وامسح النواة باستخدام 180 درجة فقط من الدوران. امسح حتى يتم الوصول إلى المهلة الزمنية ، أو يبدو اللب ذابا للغاية وهناك خطر وشيك من الانهيار الهيكلي الداخلي.

بعد ذلك ، قم بإزالة ضغط النظام وفقا لبروتوكول النص ، وقم بإزالة التجميع الأساسي بعناية من حامل النواة. بمجرد إزالته ، افصل الغلاف عن التركيبات الطرفية الداخلية ، وضع اللب المغطى بالغلاف في دورق من الماء منزوع الأيونات لتخفيف أي محلول ملحي يحتمل أن يكون تفاعليا ، وإيقاف كل تفاعل. باستخدام الطريقة الموصوفة ، تم تصوير تفاعل بين الكالسيت والمحلول الملحي المشبع بثاني أكسيد الكربون فوق الحرجة غير المخزن في قلب كربونات بورتلاند.

تم تحليل الصور المجزأة كسلسلة زمنية لتغيرات المسامية عن طريق حساب عدد أوكسيل المسام والصخور. أثناء الذوبان ، زادت المسامية بمرور الوقت. يظهر الفحص البصري للصور المجزأة وجود قناة في اتجاه التدفق.

كشفت التحقيقات الإضافية أن القناة تشكلت في الساعة الأولى ، ثم اتسعت مع استمرار التجربة. ثم تم استخدام الصور المجزأة كمدخلات في نموذج استخراج الشبكة لتحليل تغييرات النفاذية. كانت هناك زيادة حادة في النفاذية خلال الساعة الأولى ، ولكن بعد ذلك استقرت النفاذية.

بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصوير التفاعل الديناميكي باستخدام التصوير المقطعي السنكروترون السريع. يمكن إتقان هذه التقنية في أربع ساعات إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر حماية جميع المعدات من انسكاب السوائل ، واختبارها بدقة قبل تثبيتها في خط الحزمة.

نحن نتبع إجراءات صارمة لضمان معايير عالية جدا من السلامة. عندما يتعلق الأمر بعلم السنكروترون ، فإن الصحة والسلامة لهما أهمية قصوى.