細孔構造の観察と x 線マイクロトモグラフィーによる地下の条件で炭化水素貯留岩濡れ性の評価

この研究の全体的な目標は、地下条件での貯水池岩のインシチュな湿潤性を特徴付けるために徹底的なプロトコルを提供することです。この方法は、油回収、汚染物質除去、二酸化炭素貯蔵への応用により、多相流多孔性媒体の主要な質問に答えることができます。この技術の主な利点は、自然システムにおける変位プロセスと湿潤性を研究できることです。

このプロトコルは、地下条件で、またはセグメント化された3次元X線画像から炭化水素貯留岩のその場での湿潤性を決定する方法を示しています。プロトコルは、岩のミニサンプルを必要とします。コアサンプルからミニサンプルを入手し、各端を平坦化して良好な接触を促進します。

サンプルの全空隙率を決定し、内部の孔構造を評価します。X線マイクロトモグラフィーの間、ハスラー型のコアホルダーを使用してください。最初の仕事は、ポリエーテルエーテルケトンチューブをスレッドにコアホルダーのトップで動作します。

次に、サンプルに対応するカスタムメイドのエンドピースにチューブを取り付けます。ホルダーのベースを、もう一方の端のピースに向かうチューブで通します。次に、サンプルとエンドピースをカバーするのに十分な長さゴムチューブを取得します。

サンプルをチューブにスライドさせます。内側に入ったら、サンプルの上部と下部に端点を接続します。次に、サンプルのベースの横に先端を置いて、ベースエンドピースに熱電対を置きます。

アルミテープで固定します。コアホルダーの組み立てを慎重に完成させます。このコアホルダーアセンブリは、プロトコルで使用する準備ができています。

この回路図は、その構造の詳細を提供します。カットアウェイに示されているのは、加熱ジャケット、炭素繊維スリーブ、および閉じ込め液を含むサンプルを囲む層です。X線源をサンプルに近づけるために、直径が小さい炭素繊維スリーブを使用します。

熱電対は、閉じ込める流体温度を測定します。クランプを使用して、コアホルダーアセンブリを保持し、輸送します。コアホルダーアセンブリをX線マイクロトモグラフィスキャナーに持って行きます。

クランプで、回転ステージでコアホルダーを垂直に支持します。コアホルダーが所定の位置に配置されたら、チューブを上下から接続します。コアホルダーの上部と下部からのチューブは、異なるオープン3方向バルブに行きます。

さらに、コアホルダーのコンフィングラインから脱イオン水を含むシリンジポンプにチューブを接続します。シンジポンプを使用して、圧力を閉じ込める1.5メガパスカルを適用します。二酸化炭素ボンベをベースの三方向バルブに接続します。

低いレートで1時間、サンプルを通してCO2をフラッシュします。その後、二酸化炭素ボンベを取り外します。これが完了したら、シリンジポンプをドープブライン、ブラインポンプとベースの3方向バルブに接続します。

最初にバルブを設定して、注入ラインから空気を洗い流すためにサンプルに流れが入らないようにします。その後、完全に飽和させるために1時間毎分0.3ミリリットルでサンプルにブラインを注入します。暖房ジャケットと熱電対をPIDコントローラに接続します。

受付ポンプ、ドープブ塩水で満たされたシリンジポンプをベースの3方向バルブに接続します。受け取りポンプと閉じ込めポンプを使用して、1メガパスカル単位で細孔と閉じ込め圧力をそれぞれ10メガパスカルと11.5メガパスカルに増やします。PIDコントローラで、ヒートジャケットの目標温度を摂氏60度に設定し、地下条件を模倣します。

ラインから空気をフラッシュし、閉じた上の3方向バルブにオイルポンプを接続します。正しい同等の圧力に圧力を上げます。次に、オイルポンプを停止し、一定の流量で20の細孔量の油を注入するために上部の3ウェイバルブを開きます。

2時間後、X線画像を取得する準備をします。高解像度の画像の場合は、4X の目的を選択します。次に、ソースと検出器の位置を調整します。

コアホルダーアセンブリの回転を確認し、スキャンを開始します。コアホルダーアセンブリの回転を開始します。セルに取り付けられたチューブが回転に干渉しないことを確認します。

すべてが整ったら、多数の投影でX線断層撮影を開始します。スキャン後、コアホルダーアセンブリを取り外し、スキャナから取り外します。コアホルダーを摂氏80度のオーブンに移動します。

そこには、流量、圧力を再確立し、少なくとも3週間にわたって老化を行う。エージング プロセスが完了したら、コア ホルダー アセンブリをスキャナーに戻します。まず、閉じ込めポンプを接続して、同じ閉じ圧力を加えます。

次に、塩水ラインをベースの3方向バルブに接続します。また、3方向バルブを介して、受信ポンプをコアホルダーの上部に接続します。目標圧力に達したら、上部の3方向弁を開き、受け側ポンプが芯に細孔圧を加える。

続けて接続を行い、サンプルの地下条件を再確立します。次に、ブラインポンプをオフにして、下の3方向バルブを開いて、低流量で20個の孔体積の水のフラッディングを行います。システムが平衡状態に達した後、同じ場所で再び高解像度スキャンを取得します。

再構築ソフトウェアを用いてX線断層撮影データを再構築する。画像を保存し、訓練可能なWekaセグメンテーションソフトウェアで開きます。フリーハンド描画ツールを選択します。

フリーハンド描画ツールを使用して、画像全体のフェーズ(この場合はオイル)のインスタンスをハイライト表示します。完了したら、[クラスに追加]をクリックします。

次に、領域を適切なクラスに追加します。3 つのフェーズの例にラベルが付いたら、[分類器のトレーニング] をクリックして画像全体をセグメント化します。セグメント化された画像を確認します。

必要に応じてトレーニングとセグメンテーションの手順を繰り返して、良好な結果を得ます。[結果の作成] を選択して、最終的なセグメント化されたイメージを取得します。後で解析ソフトウェアで使用するためにイメージを保存します。

セグメント化された画像を使用して、in 接触角度分布を測定します。自動方式では、測定角度と座標を含むスプレッドシートが作成されます。これらのデータは、接触角の分布のプロットを可能にします。

これらは、毎週の水湿式サンプルと2つの混合ウェットサンプルの分布です。品質チェックでは、ミニサンプルのサブボリュームをトリミングしてセグメント化します。手動接触角度測定用に、1つまたは複数の油性神経節を持つサブボリュームを選択します。

自動コードを使用して、in situ 接触角度分布を検索します。生成された VTK ファイルをデータ可視化ソフトウェアにロードします。油とブラインの相を表示するには、[地域]オプションを選択します。

[プローブの場所]をクリックします。次に、自動化された方法で生成されるデータからランダムに選択された接触角度の座標を入力します。3 相接触線で空間位置を特定します。

セグメント化されたサブボリューム イメージをデータ分析ソフトウェアにロードします。ソフトウェアで、算術モジュールを検索します。モジュール内で式フィールドを見つけます。

油と塩水相を分離するために必要な発現を入力します。次に、サーフェス生成モジュールを検索します。油と塩水表面を生成するために使用します。

次に、以前に識別されたポイントのサーフェスを視覚的に検索します。フィルター処理された生の X 線画像からスライス モジュールを見つけて開きます。移動値を変更して、X 線画像のスライスをサーフェス上のポイントのレベルにします。

ラベル サーフェス モジュールを検索します。その中で、[フェーズ数]ボックスに3を入力します。黒いボクセルだけに移動し、[いいえ]を選択します。

変更を適用してカラーマップを変更したら、スライスモジュールに戻ります。設定プレーンオプションを選択します。オプションで、[ドラッガーを表示]を選択します。

接触角度を測定する位置にドラッガーを移動します。表示オプションを表示します。そこで回転オプションを選択します。

スライスを 3 相接触線に垂直に回転します。終了したら、角度測定ツールを選択します。ツールを使用して、選択した点の角度を測定します。

自動接触角度測定の検定は、手動で行った角度測定に対して結果をプロットすることです。この場合と同様に、結果はほぼ等しくなります。これらの水平断面は、生のX線画像と3つのサンプルのセグメント化された画像です。

セグメント化された画像は残りのオイル飽和を決定し、残りの石油神経節の形を見つける接触角度を測定することを可能にする。これらは、この方法を使用して見つかった3つの異なるサンプルの接触角のその場合の測定です。サンプル1は、油注入なしで摂氏60度の静的老化から毎週水ぬれた状態を有する。

サンプル2は、加齢時に油注入で摂氏80度で老化するため、より多くの油湿面を有する混合湿潤状態の一例である。サンプル3はサンプル2に似ていますが、加齢温度が低く、油組成が異なる結果として強く油が湿っていません。水の洪水後に残っている油形態は、異なる湿潤条件の下で変化する。

毎週の水湿ったサンプル1の場合、ブラインは小さな細孔コーナーを通ってパーコレートされ、細孔スペースの中央に閉じ込められた油を残した。対照的に、サンプル2と3の混合湿潤の場合、ブラインは、小さな細孔および割れ目のシート状の層に接続された油を残して、非湿潤段階として毛穴の中心に入った。画像を見るときに第4段階として機能する空気をシステムに入れないようにすることが重要です。

このプロトコルに従って、葉、根、燃料電池などの他のシステムにおける流体の細孔スケール分布と濡れやすさを調べることができました。しかし、私たちはX線や高圧流体を扱っているので、徹底的なリスク評価があり、実験を行う人々が適切な訓練を受けていることが非常に重要であることを覚えておいてください。この技術は、湿潤性の変化に伴う余分な油回収を探求するために、強化された油回収の分野の研究者のための道を開いた。