Reservoir Condizione Pore scala Imaging di più fasi Fluid Utilizzo di X-ray microtomografia

Lo scopo di questa procedura è ottenere immagini non invasive di più fasi fluide nello spazio poroso di una roccia in condizioni reali di temperatura e pressione, simili a quelle presenti in giacimenti sotterranei e acquiferi. Questo risultato si ottiene innanzitutto assemblando con cura il campione cilindrico e posizionandolo all'interno di un portacampione ad alta pressione e alta temperatura. Il secondo passaggio consiste nell'agganciare il portacampione alle pompe di controllo ad alta pressione e alta temperatura e al reattore, utilizzando tubi flessibili in peek.

Successivamente, la pressione e la temperatura nel sistema vengono azzerate a quelle del campione rappresentativo. Le condizioni e i fluidi sotterranei vengono equilibrati e iniettati nello spazio poroso della roccia. Infine, condizioni del giacimento.

L'imaging con micro-TC viene utilizzato per mostrare sia la quantità che la distribuzione della fase residua di anidride carbonica intrappolata dopo l'iniezione di acqua salina. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel campo del flusso multifase in mezzi porosi, come la determinazione della saturazione residua per il trattenimento capillare e le misurazioni di bagnabilità e angolo di contatto. Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sui sistemi roccia-acqua salina-CO2 in fase supercritica, con applicazioni nell'acquisizione e stoccaggio del carbonio, può essere impiegato anche per sistemi roccia-acqua salina-idrocarburi allo studio di fenomeni legati al recupero migliorato del petrolio e alle risorse internazionali.

La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale poiché le fasi di preparazione del campione e di assemblaggio del nucleo sono difficili da apprendere. Questo perché la relazione tra l'assemblaggio del nucleo, il nucleo stesso, la guaina di contenimento e gli strati multipli di alluminio è complessa. Per iniziare questa procedura, verificare attentamente le connessioni dell'attrezzatura per eventuali perdite di fluido.

Successivamente, versare la salamoia nella base del reattore. Avvolgere il riscaldatore flessibile attorno alla cella a flusso. Dopodiché, costruire i raccordi metallici finali rimuovendo il filetto da un ottavo di pollice dall'estremità di un raccordo riduttore da un sedicesimo di pollice a un ottavo di pollice. Quindi praticare delle piccole scanalature sulla faccia da un ottavo di pollice del raccordo per distribuire l'anidride carbonica iniettata su tutta la superficie del campione.

Successivamente, far passare la termocoppia ad alta pressione attraverso le estremità metalliche del sigillo della cella a microflusso e sigillare la termocoppia utilizzando raccordi e dadi da un quarto di pollice, in modo che il giunto caldo si trovi adiacente alla faccia interna del dado del nucleo all'interno dell'anello di contenimento della cella L. Successivamente, forare il campione desiderato per ottenere un nucleo di 6,5 millimetri di diametro e lunghezza compresa tra 30 e 50 millimetri. Rendere piane le estremità del nucleo per garantire un buon contatto con le parti metalliche terminali. Quindi avvolgere questo nucleo con della carta d'alluminio.

Successivamente, posizionarlo all'interno di un manicotto in elastomero di fluropoliomero. Dopodiché, collegare le estremità del manicotto in elastomero ai raccordi metallici terminali. Aggiungere un altro strato di foglio di alluminio all'esterno del manicotto in elastomero prima di posizionare il giunto caldo del termocoppia accanto alla faccia di ingresso del nucleo, e aggiungere un ultimo strato di foglio di alluminio.

Questo costituisce il gruppo centrale. Assemblare ora la cella a microflusso con il gruppo centrale sigillato al suo interno. Collegare la cella alla piattaforma all'interno dell'involucro micro CT utilizzando una pinza montata sulla parte superiore della piattaforma rotante del CT.

In questa procedura, chiudere tutti i valvole tranne la valvola uno, due e tre. Successivamente, caricare l'anidride carbonica dalla bombola nella pompa uno e nel reattore. Quindi, chiudere la valvola uno.

Aumentare lentamente la temperatura e la pressione del reattore fino al valore desiderato per il fluido interstiziale in modo vigoroso. Mescolare il fluido interstiziale per almeno 12 ore per garantire che tutte le fasi siano in equilibrio chimico prima dell'iniezione. Successivamente, aprire la valvola 14 e caricare il fluido confinante nella pompa tre.

Quindi chiuderlo e aprire le valvole 12 e 13. Portare la pressione dell'anello di contenimento della cella ad almeno il 10% superiore rispetto alla pressione del fluido nei pori prevista. Successivamente, aprire la valvola 11.

Caricare la salamoia nella pompa due e chiuderla. Successivamente aprire le valvole nove, otto e sei. Aumentare lentamente la pressione nello spazio poroso della roccia fino a raggiungere la pressione desiderata del fluido nei pori e riempire lo spazio poroso del campione con salamoia non equilibrata con anidride carbonica supercritica.

Ora, aprire la valvola quattro e far passare più di 1000 volumi porosi di salamoia equilibrata attraverso il campione ricaricando la pompa due a una portata costante; in questo procedimento, far passare 10 volumi porosi di anidride carbonica supercritica attraverso il campione a una portata molto bassa, garantendo un numero capillare continuamente basso, pari a circa 10 alla meno sei. Acquisire proiezioni 2D al fine di misurare con precisione il volume totale iniettato mentre l'anidride carbonica supercritica sposta la salamoia nello spazio poroso. Far passare altri 10 volumi di salamoia equilibrata attraverso il campione alla stessa portata molto bassa, ottenendo così l'intrappolamento dell'anidride carbonica supercritica come fase residua nello spazio poroso.

In seguito, eseguire alcune scansioni del campione per ottenere un'immagine del drenaggio o dell'inibizione. Utilizzare una dimensione del voxel tale che l'intero diametro del nucleo rientri nel campo visivo. Quindi ricostruire le scansioni utilizzando un programma di ricostruzione tomografica.

Ricostruire i volumi compositi unendo più sezioni sovrapposte necessarie in sequenza. L'immagine mostrata qui è una rappresentazione tridimensionale del campione dopo il drenaggio, in cui a ciascun aggregato di fase non bagnante è assegnato un colore diverso. Queste cinque immagini mostrano una rappresentazione tridimensionale dello stesso campione dopo cinque esperimenti di inibizione separati, mentre l'ampia varietà di colori indica una fase residua scarsamente connessa.

Questa è una sezione trasversale del campione dopo il drenaggio. La fase più scura è l'anidride carbonica supercritica. La fase intermedia è l'acqua salina, e la fase più chiara è il grano roccioso; questa è una sezione trasversale del campione.

Dopo l'inibizione, viene mostrata qui la legge di potenza della distribuzione delle dimensioni dei gangli residui. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in circa due ore se effettuata correttamente. Ricordare che lavorare con l'attrezzatura ad alta pressione e temperature elevate può essere estremamente pericoloso, quindi è necessario adottare precauzioni come un'adeguata formazione e la certificazione dell'attrezzatura prima di eseguire la procedura sperimentale.