기 공-규모 이미징 및 x 선 Microtomography를 사용 하 여 표면 상태에 탄화수소 공기 통 바위 습윤의 특성

이 작업의 전반적인 목표는 지하 조건에서 저수지 바위의 현장에서 wettability을 특성화하는 철저한 프로토콜을 제공하는 것입니다. 이 방법은 석유 회수, 오염 물질 제거 및 이산화탄소 저장에 응용 프로그램과 함께 다단계 흐름 다공성 매체의 주요 질문에 대답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 자연 시스템에서 변위 프로세스와 wettability를 연구 할 수 있다는 것입니다.

이 프로토콜은 지하 조건또는 분할된 3차원 X선 이미지에서 탄화수소 저수지 암석의 현장에서 의외의 wettability를 결정하는 방법을 보여줍니다. 프로토콜에는 바위의 미니 샘플이 필요합니다. 코어 샘플에서 미니 샘플을 얻고 양호한 접촉을 용이하게 하기 위해 각 끝을 평평하게 합니다.

샘플의 총 다공성을 확인하고 내부 모공 구조를 평가합니다. 엑스레이 미세 토그래피 동안 하슬러 형 코어 홀더를 사용합니다. 먼저 코어 홀더의 상단과 함께 폴레터 에테르 케톤 튜브를 스레드합니다.

그런 다음 샘플을 수용하는 맞춤형 최종 조각에 튜브를 부착합니다. 홀더의 베이스를 다른 엔드 피스로 이동하는 튜빙으로 연결합니다. 다음으로, 샘플과 끝 부분을 커버 할 수있을만큼 고무 튜브를 얻을.

샘플을 튜브에 밀어 넣습니다. 내부에 들어가면 최종 조각을 샘플의 상단과 아래쪽에 연결합니다. 이제 샘플베이스 옆에 팁이 있는 베이스 엔드 피스에 열전대를 배치합니다.

알루미늄 테이프로 고정하십시오. 코어 홀더의 어셈블리를 신중하게 완료합니다. 이 코어 홀더 어셈블리는 프로토콜에서 사용할 준비가 되어 있습니다.

이 회로도는 건설의 세부 사항을 제공합니다. 컷어웨이에 표시된 것은 가열 재킷, 탄소 섬유 슬리브 및 국한 유체를 포함하여 샘플을 둘러싸는 층입니다. 직경이 작은 탄소 섬유 슬리브를 사용하여 X선 소스가 시료에 가까우도록 합니다.

열전대는 유동 온도를 조절합니다. 클램프를 사용하여 코어 홀더 어셈블리를 잡고 전송합니다. 코어 홀더 어셈블리를 X선 미세토그래피 스캐너로 가져 가라.

클램프를 사용하면 회전 단계에서 코어 홀더를 수직으로 지지합니다. 코어 홀더가 제자리에 있으면 튜빙을 상단과 아래에서 연결합니다. 코어 홀더의 상단과 하단에서 튜브는 다른 오픈 3 방향 밸브로 이동합니다.

또한 코어 홀더의 소독 라인에서 탈온 수를 포함하는 주사기 펌프에 튜브를 연결합니다. 주사기 펌프를 사용하여 1.5 메가파스칼에 제한 압력을 가하십시오. 이제 이산화탄소 실린더를 기본 3방향 밸브에 연결합니다.

1시간 동안 낮은 속도로 샘플을 통해 CO2를 플러시합니다. 그런 다음 이산화탄소 실린더를 분리합니다. 이 작업이 완료되면 주사기 펌프에 염수 펌프인 염수 펌프를 기본 3방향 밸브에 연결합니다.

처음에 밸브를 설정하여 흐름이 시료에 들어가지 않도록 하여 분사 라인에서 공기를 플러시합니다. 그런 다음 1시간 동안 분당 0.3 밀리리터로 샘플에 소금물을 주입하여 완전히 포화시합니다. 가열 재킷과 열전대를 PID 컨트롤러에 연결합니다.

도드 염수로 채워진 주사기 펌프인 수신 펌프를 기본 3방향 밸브에 연결합니다. 수신 및 용하 펌프를 사용하여 1메가파스칼 단위로 기공 및 수축 압력을 각각 10 및 11.5 메가파스칼로 증가시다. PID 컨트롤러에서 가열 재킷 대상 온도 60도를 설정하여 지하 조건을 모방완료합니다.

라인에서 공기를 플러시하고 오일 펌프를 닫힌 상단 3방향 밸브에 연결합니다. 올바른 동등한 압력으로 압력을 증가시면 됩니다. 그런 다음 오일 펌프를 멈추고 상단 3방향 밸브를 열어 20개의 모공 부피를 일정한 유량으로 주입합니다.

2시간 후 X선 이미지를 획득할 준비를 합니다. 고해상도 이미지의 경우 4X 목표를 선택합니다. 그런 다음 소스 및 검출기의 위치를 조정합니다.

코어 홀더 어셈블리의 회전을 확인하고 검사를 시작합니다. 코어 홀더 어셈블리의 회전을 시작합니다. 셀에 부착된 튜브가 회전을 방해하지 않는지 확인합니다.

모든 것이 순서대로 되면 많은 수의 프로젝션으로 X선 단층 촬영 검사를 시작합니다. 스캔 후 코어 홀더 어셈블리를 분리하여 스캐너에서 제거합니다. 코어 홀더를 섭씨 80도에서 오븐으로 이동합니다.

유량, 압력을 다시 설정하고 적어도 3 주 동안 노화를 수행합니다. 노화 프로세스가 완료되면 코어 홀더 어셈블리를 스캐너로 다시 이동합니다. 먼저, 같은 제한 압력을 적용하려면 수축 펌프를 연결합니다.

그런 다음 염수 라인을 베이스 3방향 밸브에 연결합니다. 또한 수신 펌프를 3방향 밸브를 통해 코어 홀더의 상단에 연결합니다. 대상 압력에 도달하면 수신 펌프가 코어에 모공 압력을 가하도록 상위 3방향 밸브를 엽니다.

샘플에 대한 지표조건재설정연결을 계속합니다. 그런 다음 염수 펌프를 끄면 하단 3 방향 밸브를 열어 낮은 유량으로 20 개의 모공 부적의 물 홍수를 수행합니다. 시스템이 평형에 도달하면 동일한 위치에서 고해상도 검사를 다시 획득합니다.

재구성 소프트웨어를 사용하여 X선 단층 촬영 데이터를 재구성합니다. 이미지를 저장하고 Trainable Weka 세분화 소프트웨어에서 엽니다. 무료 손 그리기 도구를 선택합니다.

이 경우 오일에서 무료 핸드 드로잉 도구를 사용하여 이미지 전체의 위상 중 하나의 인스턴스를 강조 표시합니다. 완료되면 클래스에 추가를 클릭합니다. 픽셀에 레이블을 지정하는 동안 위상 모양을 따라가세요.

그런 다음 해당 클래스에 영역을 추가합니다. 세 단계 모두의 예제에 레이블이 지정되면 Train 분류기를 클릭하여 전체 이미지를 분할합니다. 분할된 이미지를 검토합니다.

좋은 결과를 얻기 위해 필요에 따라 교육 및 세분화 단계를 반복합니다. 최종 분할된 이미지를 얻으려면 결과 만들기를 선택합니다. 나중에 분석 소프트웨어에서 사용할 이미지를 저장합니다.

분할된 이미지를 사용하여 시투 접각 분포를 측정합니다. 자동화된 메서드는 측정된 각도와 좌표가 있는 스프레드시트를 생성합니다. 이러한 데이터를 사용하면 접촉 각도의 분포 플롯을 허용합니다.

이들은 주간 물 젖은 견본 및 2개의 혼합젖은 견본을 위한 분포입니다. 품질 검사를 위해 미니 샘플의 하위 볼륨을 자르기 및 분할합니다. 수동 접지 각 측정을 위해 하나 이상의 오일 갱리아가 있는 하위 볼륨을 선택합니다.

자동화된 코드로 시투 접각 분포에서 찾을 수 있습니다. 생성된 VTK 파일을 데이터 시각화 소프트웨어에 로드합니다. 오일 및 염수 단계를 보려면 지역 옵션을 선택합니다.

프로브 위치를 클릭합니다. 그런 다음 자동화된 메서드에 의해 생성되는 데이터로부터 무작위로 선택된 접촉 각도의 좌표를 입력합니다. 3단계 접지 선에서 공간 위치를 찾습니다.

이제 분할된 하위 볼륨 이미지를 데이터 분석 소프트웨어에 로드합니다. 소프트웨어에서 산술 모듈을 검색합니다. 모듈 내에서 식 필드를 찾습니다.

오일 및 염수 단계를 분리하는 데 필요한 식을 입력합니다. 다음으로 생성 표면 모듈을 검색합니다. 오일과 염수 표면을 생성하는 데 사용합니다.

그런 다음 이전에 식별된 점에 대해 서피스를 시각적으로 검색합니다. 필터링된 원시 X선 이미지에서 슬라이스 모듈을 찾아 엽니다. 번역 값을 변경하여 X선 이미지 슬라이스를 표면의 점 수준으로 가져옵니다.

레이블 표면 모듈을 찾습니다. 그 안에 는 위상 상자에 세 가지를 입력합니다. 검은 복셀만 으로 이동하고 아니오를 선택합니다.

변경 사항을 적용하고 색상 맵을 변경한 후 슬라이스 모듈로 돌아갑니다. 설정된 일반 옵션을 선택합니다. 옵션에서 드래그거 표시를 선택합니다.

드래그거를 접촉 각도가 측정되는 위치로 이동합니다. 디스플레이 옵션을 가져옵니다. 회전 옵션을 선택합니다.

슬라이스를 3상 접촉선에 수직으로 회전합니다. 완료되면 각도 측정 도구를 선택합니다. 도구를 사용하여 선택한 지점에서 각도를 측정합니다.

자동화된 접점 측정 테스트는 수동으로 이루어지는 각도 측정에 대해 결과를 플롯하는 것입니다. 이 경우와 마찬가지로 결과는 거의 같아야 합니다. 이 수평 단면은 원시 엑스레이 이미지와 세 가지 샘플의 분할 된 이미지입니다.

분할된 이미지는 남은 오일 채도를 결정하고 나머지 오일 갱리아의 모양을 찾는 접촉 각도를 측정할 수 있게 합니다. 이들은 이 방법을 사용하여 발견된 세 가지 다른 샘플에 대한 접촉 각의 시상 분포에서 측정된다. 샘플 1은 오일 주입없이 60섭씨60도에서 정전기에서 주간 물 습식 상태를 가지고 있습니다.

샘플 2는 노화 시 오일 주입과 함께 섭씨 80도에서 노화로 인해 더 많은 오일 습식 표면을 가진 혼합 습식의 예입니다. 샘플 3은 2개의 샘플과 유사하지만, 낮은 노화 온도 및 상이한 오일 조성물의 결과로 유동하지는 않는다. 물 범람 후 남아있는 오일 형태는 다른 습윤 조건에 따라 다릅니다.

주간 수유 샘플 1의 경우, 작은 모공 모서리를 통해 소금물이 퍼져 서 모공 공간의 중앙에 갇힌 기름을 남깁니다. 대조적으로, 2및 3의 혼합 습식 케이스를 위해, 염수는 작은 모공과 틈새에 시트 같이 층으로 연결되는 기름을 떠나는 비 습윤 상으로 모공의 중앙으로 들어갔다. 이미지를 볼 때 네 번째 단계로 작용할 수 있는 시스템에 공기가 없는 것을 방지하는 것이 중요합니다.

이 프로토콜에 따라 잎, 뿌리 또는 연료 전지와 같은 다른 시스템에서 유체의 기공 스케일 분포와 wettability를 볼 수 있습니다. 그러나 우리는 엑스레이와 고압 유체를 다루고 있으므로 철저한 위험 평가가 있고 실험을하는 사람들이 적절한 교육을 받은 것이 매우 중요합니다. 현장 wettability를 특성화하는 이 기술은 향상된 석유 회수 분야의 연구원들이 wettability의 변화로 인한 관련 추가 오일 회수를 탐구하는 길을 열었습니다.