用同步快速反应层析成像动态孔隙规模油藏条件下成像碳酸盐

同步快速断层扫描是用来以CO ₂ -饱和盐水油藏条件下存在的石灰石动态图像溶解。 100次扫描以6.1微米分辨率在一段2小时服用。

本实验的总体目标是观察储层条件下与真实岩石中的酸性盐水反应过程中流体岩石界面的动态变化。这种方法可以帮助回答碳储存中的关键问题，例如如何准确预测地体迁移以及浪涌持久性的有效性。这种技术的主要优点是可以快速、无创地拍摄 3D 图像。

虽然这种方法可以提供对地球化学系统的了解，但它也可以应用于其他系统。在机械应力环境中对多个液相进行成像，或对电池或生物系统（如昆虫眼睛）的功能进行成像，是典型的应用。首先计算光束线在最高粉红色光束能量和通量下的 X 射线光谱。

然后，使用实验调谐曲线预测成像性能并测量滤波传输。接下来，使用足够的滤光片校准光束光谱以获得良好的图像至关重要。这很耗时，但必不可少。

首先过滤掉加热样品的低能量 X 射线，不要改善成像。计算可用光波长下的理论滤光片透射率，并选择合适的滤光片。在这种情况下，使用铝和金过滤器。

接下来，添加带通滤波器。对于高通 X 射线滤光片，请使用一组 0.2 毫米热解碳和 0.2 毫米铝滤光片。对于低通滤光片，请使用在临界角附近工作的 X 射线镜。

这里使用入射角为 1.15 毫杆的铂涂层条带来反射低于 30 千电子伏特的光。接下来，选择在光束线的可用光频率和通量处大量闪烁的闪烁体。这里使用了与钨酸铅堆叠的钨酸镉。

然后，选择物镜和具有适当视野和捕捉时间分辨率的相机。对于成像，请使用飞行扫描技术，以减少样品的振动。首先将堆芯装入单元，为堆芯泛滥做准备。

首先，将芯包裹在一层铝箔中。接下来，将芯插入切割后的 Viton 套筒中，使其比芯和内端配件的总长度短两毫米。然后，将套筒拉伸到 5 毫米的末端配件上，以形成紧密密封。

芯中的末端配件之间不应有空间，否则流量会被夹住。将配件和套筒包裹在另外两层铝中，以防止二氧化碳扩散到限制流体中，并将套筒保持在配件上的位置。现在，将岩芯固定器放回原处。

滑入管道和密封件，然后更换螺栓。然后，将岩芯支架安装在载物台上，并连接流量和电线。流动线和电线不得妨碍载物台在 180 度弧线上自由旋转。

现在，在开始实验之前对整个岩芯进行干扫描。详细信息在文本协议中。还要按照文中描述的方式拍摄闪烁体的图像。

首先，将新鲜制备的盐水装入反应器中，然后重新组装。拧紧螺栓，用加热胶带重新包裹，然后插入温度探头。现在，将 1 号阀的二氧化碳加载到注射泵中，直到压力达到 100 bar。

然后，打开阀门 2，用二氧化碳淹没反应器。用夹带搅拌器不断搅拌盐水，并将反应器加热至 50 摄氏度。将盐水以 10 兆帕平衡 2 到 6 小时，使其用二氧化碳饱和并完全溶解碳酸盐。

平衡后，吹扫系统。首先，连接岩心夹持器上方和下方的线路以绕过岩心夹持器。其次，将接收泵设置为重新注水，通过阀门 11 将离子水装入接收泵。

第三，打开阀门 7、4 和 3。最后，使用恒压模式下的接收泵将水向后驱动，使其流经系统，并从反应器下方的 3 号阀流出。使用大约 10 个系统体积，以确保管路没有空气，并冲洗干净。

现在，清空接收泵，并通过阀门 11 将较重的盐水加载到接收泵中。使用 25% 重量的碘化钾。然后，通过阀门 10 将离子水装入限制泵中。

接下来，关闭阀门 10，打开阀门 8 和 6。使用限制泵将核心限制在 2 兆帕。现在，关闭阀门 11，并将接收泵加压至 10 bar。

然后打开阀门 9、7、4 和 3。使用产生的压降驱动盐水穿过堆芯。逐渐提高围压和不良压力以获得合理的流速。

将大约两个完整的系统体积的盐水打入核心。关闭阀门 3，然后逐渐增加围压和差压，直到核心被限制在 12 兆帕，核心压力为 10 兆帕。堆芯也必须重新平衡到 50 摄氏度。

现在，停止接收泵，打开反应器底部的 5 号阀，将反应器系统连接到堆芯。这是一个高温压力实验。为确保成功，请非常小心地组装设备，并在开始反应流之前对其进行彻底测试。

在开始流体流动之前，将 CMOS 相机的视野集中在堆芯的中间，并开始进行连续的 2D 投影以跟踪堆芯的泛滥。接下来，调整接收泵以达到通过核心所需的流速。使用前端的注射泵调节系统压力。

现在，监测 2D 投影，了解预示反应盐水到来的衰减变化。堆芯的透射率将增加，随着更多光线照射到闪烁体上，随着高度 X 射线透明反应流体的填充，投影将变亮。如果反应性盐水和非反应性盐水之间没有衰减差异，则使用盐浓度更高的盐水，或不同的高吸收性盐水。

当反应的盐水到达时，停止 2D 扫描，并尽快开始连续进行 3D 断层扫描。每次扫描使用大约 1， 000 个投影，并且仅使用 180 度旋转来扫描型芯。扫描直到达到时间限制，或者核心看起来如此溶解，并且存在内部结构坍塌的迫在眉睫的危险。

然后，根据文本协议对系统减压，并小心地从核心支架上取下核心组件。取下后，断开套管与内端配件的连接，并将套管覆盖的芯放入装有去离子水的烧杯中，以稀释任何可能反应性的盐水，并停止所有反应。使用所描述的方法，对波特兰碳酸盐岩芯中方解石和无缓冲超临界二氧化碳饱和盐水之间的反应进行了成像。

通过计算孔隙和岩石的氧数，将分割图像作为孔隙度变化的时间序列进行分析。在溶解过程中，孔隙率随着时间的推移而增加。对分割图像的目视检查显示，在流动方向上存在通道。

进一步的调查显示，通道在第一个小时内形成，然后随着实验的继续而变宽。然后将分割后的图像用作网络提取模型的输入，以分析渗透率变化。在最初的 1 小时内，渗透率急剧增加，但随后渗透率趋于稳定。

观看此视频后，您应该对如何使用快速同步加速器断层扫描对动态反应进行成像有很好的了解。一旦掌握，如果执行得当，这项技术可以在四个小时内完成。在尝试此程序时，请务必记住保护所有设备免受液体溢出，并在将其安装在光束线上之前对其进行彻底测试。

我们遵循严格的程序，以确保非常高的安全标准。在同步加速器科学方面，健康和安全至关重要。