X線マイクロトモグラフィーを使用した複数の流体相の貯水池条件ポアスケールのイメージング

この手順の目標は、地下の貯留層や帯水層で発生するのと同様の現実的な温度と圧力の条件で、岩石の細孔空間内の複数の流体相を非侵襲的に画像化することです。これは、最初にコアアセンブリを慎重に組み立て、これを高圧、高温のコアホルダー内に置くことによって達成されます。2番目のステップは、柔軟なピークチューブを使用して、コアホルダーを高圧、高温制御ポンプとリアクターに取り付けることです。

次に、システム内の圧力と温度は、代表の圧力と温度に消去されます。地下の状態と流体は平衡化され、岩石の細孔空間に注入されます。最終的には、貯水池の状態です。

マイクロCTイメージングは、ブライン注入後にトラップされた残留相として所定の位置に保持されている二酸化炭素の量と分布の両方を示すために使用されます。この方法は、毛細管トラップの残留飽和度の決定、ウェア性、接触角の測定など、多孔質媒体の混相流の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法は、炭素回収・貯留への応用により超臨界CO2ブライン岩システムに関する知見を得ることができますが、石油回収促進や国際資源に関連する現象を研究するための炭化水素ブライン岩システムにも利用することができます。

この方法は、サンプル調製とコアアセンブリのステップを学ぶのが難しいため、視覚的なデモンストレーションが重要です。これは、コアアセンブリ、コア、閉じ込めスリーブ、および複数のアルミニウムラップの関係が複雑であるためです。この手順を開始するには、機器の接続部に液体の漏れがないか注意深くテストします。

次に、ブラインをリアクターの基部に置きます。フレキシブルヒーターをフローセルに巻き付けます その後、16分の1インチの8分の1インチの端から8分の1インチの減速継手にねじ山を取り外して、金属製のエンドフィッティングを構築します。次に、フィッティングの8分の1インチの端の面に小さな溝を切り込み、注入された二酸化炭素をコアの表面全体に分配します。

続いて、マイクロフローセルの金属端部を介して高圧熱電対を通し、四分の一インチのフェラルとナットを使用して熱電対をシールしますので、ホットジャンクションはセルL.Nextの閉じ込め環内のコアのナット面に隣接して座っています次に、直径6.5ミリメートル、長さ30ミリメートルから50ミリメートルのコアに目的のサンプルをドリルします。コアの端をフラットにRダウンして、金属製のエンドピースとの良好な接続を確保します。次に、このコアをアルミホイルで包みます。

その後、フッ素樹脂エラストマースリーブ内に入れます。その後、エラストマースリーブの端を金属製のエンドフィッティングに接続します。エラストマースリーブの外側にアルミホイルのラップをもう1枚追加してから、熱電対のホットジャンクションをコアの入口面の隣に置き、アルミホイルの最終ラップを追加します。

これにより、コア アセンブリが形成されます。次に、コアアセンブリを密閉した状態でマイクロフローセルを組み立てます。回転式CTステージの上部に取り付けられたクランプを使用して、セルをマイクロCTエンクロージャ内のステージに接続します。

この手順では、バルブ 1、2、および 3 を除くすべてのバルブを閉じます。その後、ボンベからポンプ1と原子炉に二酸化炭素を投入します。次に、バルブ1を閉じます。

反応器の温度と圧力を、細孔水に必要な温度までゆっくりと上げます。注入前に、細孔液を少なくとも12時間混合して、すべての相が化学平衡状態にあることを確認します。次に、バルブ14を開き、閉じ込め液をポンプ3に装填する。

次に、それを閉じてバルブ12と13を開きます。細胞の閉じ込め輪を、提案された間隙液圧よりも少なくとも10%高く加圧します。その後、バルブ11を開きます。

ブラインをポンプ2にロードし、閉じます。続いて、バルブ9、8、6を開きます。岩石の細孔空間を目的の間隙液圧になるまでゆっくりと加圧し、サンプルの細孔空間を超臨界二酸化炭素と平衡化されていない塩水で満たします。

今、開弁4プラス1000以上の平衡化ブラインをコアを通して1000以上の平衡化ブラインを一定の流量で補充することにより、この手順では、非常に低い流量でコアを通る超臨界二酸化炭素の10の細孔容積を過ぎて、連続的にマイナス6に約10の毛細管数を確保します。超臨界二酸化炭素が細孔空間の塩水を置換している間に注入された総量を正確に測定するために、2D投影を行います。さらに10容量の等しいブラインを同じ低流量でコアに通すと、細孔空間に残留相として超臨界二酸化炭素が閉じ込められます。

その後、サンプルを数回スキャンして、ドレナージまたは阻害を画像化します。コアの直径全体が視野内に収まるように、ボクセル サイズを使用します。次に、断層撮影再構成プログラムを使用してスキャンを再構築します。

複合ボリュームを再構築するには、必要な複数の重なり合うセクションをつなぎ合わせます。ここに示す画像は、排水後のコアの3Dレンダリングで、各非湿潤相クラスターに異なる色が付けられています。これらの5つの画像は、5つの別々の阻害実験後の同じコアの3Dレンダリングを示していますが、色の範囲が広いことは、結合が不十分な残留相を示しています。

ドレナージ後のコアの断面図です。最も暗い段階は超臨界二酸化炭素です。中間相は塩水で、最も軽い相は岩粒で、これがコアの断面です。

阻害後、残留神経節サイズ分布のべき乗則スケーリングをここに示します。このテクニックをマスターすると、適切に実行すれば約2時間で完了します。高圧および高温での機器の取り扱いは非常に危険である可能性があるため、実験手順を実行する前に、適切なトレーニングや機器の認証などの予防措置を講じる必要があることに注意してください。