Pore-échelle d’imagerie et de caractérisation des hydrocarbures Reservoir Rock mouillabilité aux Conditions sous la surface à l’aide de MICROTOMOGRAPHIE aux rayons x

L’objectif global de ces travaux est de fournir un protocole complet pour caractériser la tôle in situ des roches réservoirs dans des conditions souterraines. Cette méthode peut aider à répondre aux questions clés dans les médias poreux à flux multiphase avec application à la récupération du pétrole, l’élimination des contaminants et le stockage du dioxyde de carbone. Le principal avantage de cette technique est que nous pouvons étudier les processus de déplacement et la wettabilité dans les systèmes naturels.

Ce protocole montre comment déterminer la wettabilité in situ des roches du réservoir d’hydrocarbures dans des conditions souterraines ou à partir d’images radiographiques tridimensionnelles segmentées. Le protocole nécessite un mini échantillon de roche. Obtenez des mini-échantillons à partir d’échantillons de carottes et aplatissez chaque extrémité pour faciliter un bon contact.

Déterminer la porosité totale de l’échantillon et évaluer sa structure poreuse interne. Pendant la microtomographie aux rayons X, utilisez un support de base de type Hassler. D’abord travailler avec le dessus du support de noyau pour enfiler le tube de cétone d’éther de polyéther.

Attachez ensuite le tube à une pièce d’extrémité sur mesure qui s’adapte à l’échantillon. Enfiler la base du support avec des tuyaux qui vont à l’autre pièce de fin. Ensuite, obtenez tube en caoutchouc assez longtemps pour couvrir l’échantillon et les morceaux d’extrémité.

Faites glisser l’échantillon dans le tube. Une fois qu’il est à l’intérieur, connectez les pièces d’extrémité au haut et au bas de l’échantillon. Placez maintenant un thermocouple sur la pièce de base avec sa pointe à côté de la base de l’échantillon.

Fixez-le avec du ruban d’aluminium. Compléter soigneusement l’assemblage du support de base. Cet assemblage de support de base est prêt à être utilisé dans le protocole.

Ce schéma fournit des détails sur sa construction. Les couches qui entourent l’échantillon, y compris une veste chauffante, un manchon en fibre de carbone et un fluide de rétention, sont indiquées en découpe. Utilisez un manchon en fibre de carbone d’un petit diamètre pour permettre à la source de rayons X d’être proche de l’échantillon.

Le thermocouple mesure la température du fluide de rétention. Utilisez une pince pour tenir et transporter l’assemblage du support de base. Prenez l’assemblage du support de base au scanner de microtomographie aux rayons X.

Avec la pince, soutenir le support de base verticalement sur l’étape de rotation. Une fois que le support de base est en place, connectez le tube de son haut et du bas. Le tube du haut et du bas du support de noyau va à différentes valves ouvertes à trois sens.

De plus, connectez les tubes de la ligne de confinement du support central à une pompe à seringue contenant de l’eau déionisée. Utilisez la pompe à seringues pour appliquer 1,5 mégapascals de pression de clonage. Maintenant, connectez le cylindre de dioxyde de carbone à la valve à trois sens de base.

Rincer le CO2 à travers l’échantillon à basse vitesse pendant une heure. Puis déconnecter le cylindre de dioxyde de carbone. Une fois cela fait, connectez la pompe à seringues avec de la saumure dopée, la pompe à saumure, à la valve à trois sens de base.

Réglez d’abord les vannes de sorte que le débit n’entre pas dans l’échantillon pour éliminer l’air de la ligne d’injection. Injectez ensuite de la saumure dans l’échantillon à 0,3 millilitres par minute pendant une heure pour la saturer complètement. Connectez la veste chauffante et le thermocouple à un contrôleur PID.

Connectez la pompe de réception, une pompe à seringues remplie de saumure dopée, à la vanne à trois sens de base. Utilisez les pompes de réception et de confinement pour augmenter les pressions de pore et de confinement dans une incréments mégapascal à 10 et 11,5 mégapascals respectivement. Au contrôleur pid, fixez une température cible de veste de chauffage de 60 degrés Celsius pour compléter l’imitation des conditions souterraines.

Rincer l’air de la ligne et connecter une pompe à huile à la vanne à trois voies supérieure fermée. Augmentez la pression à la pression équivalente correcte. Ensuite, arrêtez la pompe à huile et ouvrez la vanne à trois sens supérieure pour injecter 20 volumes de pore d’huile à un débit constant.

Après deux heures, préparez-vous à acquérir des images radiographiques. Pour les images haute résolution, sélectionnez un objectif 4X. Ajustez ensuite les positions de la source et du détecteur.

Vérifiez la rotation de l’assemblage du support de base et commencez l’analyse. Démarrez la rotation de l’assemblage du support de base. Assurez-vous que le tube attaché à la cellule n’interfère pas avec la rotation.

Lorsque tout est en ordre, commencer la tomodensitométrie par rayons X avec un grand nombre de projections. Après l’analyse, déconnectez l’assemblage du support de base et retirez-le du scanner. Déplacez le support central dans un four à 80 degrés Celsius.

Il rétablir les débits, les pressions et effectuer le vieillissement sur au moins trois semaines. Une fois le processus de vieillissement terminé, déplacez l’assemblage du support de base vers le scanner. Tout d’abord, connectez la pompe deage pour appliquer la même pression de clonage.

Ensuite, connectez la ligne de saumure à la valve à trois sens de base. En outre, connectez la pompe de réception au dessus du support de noyau par son valve à trois sens. Lorsque la pression de la cible est atteinte, ouvrez la vanne à trois sens supérieure pour que la pompe de réception applique la pression poreuse sur le noyau.

Continuez à établir des liens pour rétablir les conditions souterraines de l’échantillon. Ensuite, une fois la pompe à saumure éteinte, ouvrez la vanne à trois sens inférieure pour effectuer l’inondation de l’eau de 20 volumes de pores à un faible débit. Une fois que le système atteint l’équilibre, acquérez à nouveau des analyses haute résolution au même endroit.

Reconstruisez les données de tomographie aux rayons X à l’aide d’un logiciel de reconstruction. Enregistrez l’image et ouvrez-la dans le logiciel de segmentation Weka trainable. Sélectionnez l’outil de dessin à main libre.

Utilisez l’outil de dessin à main libre pour mettre en évidence les instances de l’une des phases à travers l’image, dans ce cas l’huile. Une fois terminé, cliquez sur Ajouter à la classe. Essayez de suivre la forme d’une phase tout en étiquetant les pixels.

Ajoutez ensuite la région à la classe appropriée. Lorsque des exemples des trois phases ont été étiquetés, cliquez sur Train Classifier pour segmenter l’image entière. Passez en revue l’image segmentée.

Répétez les étapes de formation et de segmentation au besoin pour obtenir de bons résultats. Choisissez Créer des résultats pour obtenir l’image segmentée finale. Enregistrez l’image pour une utilisation ultérieure dans un logiciel d’analyse.

Utilisez l’image segmentée pour mesurer la distribution in situ de l’angle de contact. La méthode automatisée produit une feuille de calcul avec les angles mesurés et leurs coordonnées. Ces données permettent une parcelle de la distribution des angles de contact.

Il s’agit de distributions pour un échantillon hebdomadaire d’eau humide et de deux échantillons humides mélangés. Pour un contrôle de la qualité, recadrer et segmenter un sous-volume du mini échantillon. Sélectionnez un sous-volume avec un ou plusieurs ganglions d’huile pour la mesure manuelle de l’angle de contact.

Trouvez la distribution in situ de l’angle de contact avec le code automatisé. Chargez le fichier VTK généré dans le logiciel de visualisation de données. Sélectionnez l’option région pour afficher les phases d’huile et de saumure.

Cliquez sur l’emplacement de la sonde. Entrez ensuite les coordonnées d’un angle de contact choisi au hasard à partir des données générés par la méthode automatisée. Localiser son emplacement spatial à la ligne de contact en trois phases.

Chargez maintenant l’image sous-volume segmentée dans le logiciel d’analyse de données. Dans le logiciel, recherchez le module arithmétique. Dans le module, trouver le champ d’expression.

Tapez l’expression nécessaire pour isoler les phases d’huile et de saumure. Ensuite, recherchez le module de surface generate. Utilisez-le pour générer les surfaces d’huile et de saumure.

Ensuite, recherchez visuellement les surfaces pour le point précédemment identifié. Trouvez et ouvrez le module de tranche à partir de l’image filtrante des rayons X brutes. Modifiez la valeur de traduction pour amener la tranche d’image aux rayons X au niveau du point sur la surface.

Trouvez le module de surfaces d’étiquette. En son sein, entrez trois dans le nombre de phases box. Passez uniquement aux voxels noirs et sélectionnez non.

Après avoir appliqué les modifications et modifié la carte des couleurs, retournez au module slice. Sélectionnez l’option définie clairement. Dans les options, sélectionnez afficher dragger.

Déplacez le dragueur à l’endroit où l’angle de contact sera mesuré. Faites ressortir les options d’affichage. Sélectionnez l’option de rotation.

Faites pivoter la tranche pour qu’elle soit perpendiculaire à la ligne de contact en trois phases. Une fois terminé, sélectionnez l’outil de mesure d’angle. Utilisez l’outil pour mesurer l’angle au point choisi.

Un test de la mesure automatisée de l’angle de contact est de tracer ses résultats par rapport aux mesures d’angle effectuées manuellement. Comme dans ce cas, les résultats devraient être à peu près égaux. Ces sections transversales horizontales sont des images radiographiques brutes et leurs images segmentées de trois échantillons.

Les images segmentées permettent de mesurer les angles de contact déterminant la saturation restante de l’huile et de trouver la forme des ganglions d’huile restants. Il s’agit des distributions in situ mesurées de l’angle de contact pour les trois échantillons différents trouvés à l’aide de cette méthode. L’échantillon un a une condition humide hebdomadaire d’eau du vieillissement statique à 60 degrés Celsius sans injection d’huile.

L’échantillon deux est un exemple d’une condition humide mixte avec plus de surfaces humides d’huile dues au vieillissement à 80 degrés Celsius avec injection d’huile pendant le vieillissement. L’échantillon trois est semblable à l’échantillon deux, mais pas fortement humide d’huile en raison d’une température vieillissante plus basse et de la composition différente d’huile. La morphologie du pétrole qui reste après l’inondation de l’eau varie selon les différentes conditions de mouillage.

Pour l’échantillon hebdomadaire humide d’eau un, la saumure a percolé par les petits coins de pore laissant l’huile emprisonnée dans le centre des espaces de pore. En revanche, pour les cas mixtes humides d’échantillons deux et trois, la saumure est entrée au centre des pores comme une phase de non-mouillage laissant l’huile reliée en couches de feuilles dans de petits pores et crevasses. Il est important d’éviter d’avoir de l’air dans le système qui peut agir comme une quatrième phase lorsque vous regardez les images.

Suivant ce protocole, vous pouvez regarder la distribution à l’échelle poreuse des fluides et la mouillabilité dans d’autres systèmes tels que les feuilles, les racines ou les piles à combustible. Mais rappelez-vous, nous avons affaire à des rayons X et des fluides à haute pression, il est donc très important qu’il y ait une évaluation approfondie des risques et que les personnes qui font les expériences aient reçu une formation appropriée. Cette technique de caractérisation de la wettabilité in situ a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de la récupération améliorée du pétrole afin d’explorer la récupération supplémentaire d’huile associée en raison du changement de wettabilité.