多重流体相储层孔隙条件级成像使用X射线微断层

该程序的目标是在类似于地下储层和含水层中发生的真实温度和压力条件下对岩石孔隙空间中的多个流体相进行非侵入性成像。这是通过首先小心组装核心组件并将其放置在高压、高温核心支架中来实现的。第二步是使用柔性峰值管将岩心支架连接到高压、高温控制泵和反应器上。

接下来，系统中的压力和温度擦除为代表的压力和温度。地下条件和流体被平衡并注入岩石的孔隙空间。最终，储层状况。

显微 CT 成像用于显示盐水注射后作为滞留残相保持的二氧化碳的数量和分布。这种方法可以帮助回答多孔介质中多相流领域的关键问题，例如确定毛细管捕获和耐磨性的残余饱和度以及接触角测量。虽然这种方法可以深入了解超临界 CO2 盐水岩石系统并应用于碳捕获和储存，但它也可以用于碳氢化合物盐水岩石系统，以研究与提高石油采收率和国际资源相关的现象。

这种方法的视觉演示至关重要，因为样品制备和核心组装步骤很难学习。这是因为芯组件、芯、限制套管和多个铝包络之间的关系很复杂。要开始此程序，请仔细测试设备的连接是否有任何液体泄漏。

接下来，将盐水放在反应器的底部。将柔性加热器缠绕在流通池周围之后，通过去除从 1/16 英寸的 1/8 英寸端到 1/8 英寸的异径管接头的螺纹来构建金属端接头。然后在接头八分之一英寸端的面上切出小凹槽，以将注入的二氧化碳分布在芯的整个面上。

随后，将高压热电偶穿过微流池的金属端部，使用四分之一英寸的螺母密封热电偶，使热端位于单元 L 的限制环内，与芯的螺母面相邻，接下来，将所需样品钻入直径为 6.5 毫米、长度为 30 毫米至 50 毫米的芯中。R 沿芯部平坦，以确保与金属端件的良好连接。然后将这个芯子包裹在铝箔中。

然后将其放入含氟聚合物弹性体套筒中。之后，将弹性体套筒的末端连接到金属端部配件。在将热电偶的热端放在磁芯的入口面旁边之前，在弹性体套筒的外部再添加一层铝箔，并添加最后一层铝箔。

这将形成核心组件。现在组装微流池，其中密封了核心组件。使用安装在旋转 CT 载物台顶部的夹子将电解池连接到显微 CT 外壳内的载物台。

在此过程中，关闭除瓣膜 1、2 和 3 之外的所有瓣膜。之后，将二氧化碳从钢瓶中装入泵 1 和反应器。然后关闭阀门 1。

缓慢地将反应器的温度和压力大力提高到孔隙流体所需的温度和压力。将孔隙液混合至少 12 小时，以确保所有相在注射前都处于化学平衡状态。接下来，打开阀门 14，将限制流体装入泵 3。

然后关闭它并打开阀门 12 和 13。将细胞的限制环加压至比建议的孔隙流体压力至少高 10%。之后，打开阀门 11。

将盐水装入 2 号泵并关闭。随后打开 9 号、8 号和 6 号阀门。缓慢加压岩石的孔隙空间，直到达到所需的孔隙流体压力，并用未与超临界二氧化碳平衡的盐水填充样品的孔隙空间。

现在，打开阀 4 加上 1000 多个不良体积的平衡盐水通过核心，在此过程中以恒定流速重新填充泵 2，以非常低的流速通过 10 个孔隙体积的超临界二氧化碳，确保大约 10 到负 6 的低毛细管数连续。进行 2D 投影，以便在超临界二氧化碳取代孔隙空间中的盐水时准确测量总注入体积。以相同的低流速将另外 10 体积的等量盐水通过堆芯，导致超临界二氧化碳作为残余相捕获在孔隙空间中。

之后，对样品进行几次扫描以对引流或抑制进行成像。使用体素大小，使核心的整个直径适合视野。然后使用断层扫描重建程序重建扫描。

通过将按顺序需要的多个重叠部分拼接在一起来重建复合体积。此处显示的图像是排水后岩心的 3D 渲染，其中每个非润湿相团簇都被赋予了不同的颜色。这五张图像显示了在五次单独的抑制实验后同一核心的 3D 渲染，而大范围的颜色表明残余相连接不良。

这是排水后核心的横截面。最暗的阶段是超临界二氧化碳。中间相是盐水，最轻的相是岩粒，这是岩心的横截面。

抑制后，残余神经节大小分布的幂律缩放如下所示。一旦掌握，如果执行得当，这项技术可以在大约两个小时内完成。请记住，在高压和高温下使用设备可能非常危险，因此在进行实验程序之前，必须采取预防措施，例如适当的培训和设备认证。