Porie-schaal beeldvorming en karakterisering van koolwaterstof Reservoir Rock bevochtigbaarheid op ondergrond voorwaarden met behulp van de Microtomography van de X-ray

Het algemene doel van dit werk is om een grondig protocol te bieden om de in situ nattigheid van reservoirrotsen bij ondergrondse omstandigheden te karakteriseren. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen in multifase stroom poreuze media met toepassing op olieterugwinning, verontreiniging verwijdering en kooldioxide opslag. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat we verplaatsingsprocessen en nattigheid in natuurlijke systemen kunnen bestuderen.

Dit protocol laat zien hoe de in situ nattbaarheid van koolwaterstofreservoirrotsen te bepalen bij ondergrondse omstandigheden of van gesegmenteerde driedimensionale röntgenbeelden. Het protocol vereist een mini-monster van rock. Verkrijg minimonsters uit kernmonsters en vlak elk uiteinde af om goed contact te vergemakkelijken.

Bepaal de totale porositeit van het monster en beoordeel de interne poriestructuur. Gebruik tijdens x-ray microtomografie een Hassler-type kernhouder. Eerst werken met de top van de kernhouder om polyether ether keton buizen draad.

Bevestig vervolgens de slang aan een op maat gemaakt eindstuk dat geschikt is voor het monster. Rijg de voet van de houder met buizen die naar het andere eindstuk gaan. Vervolgens krijgt u rubberen buizen lang genoeg om het monster en de eindstukken te bedekken.

Schuif het monster in de slang. Zodra het binnen is, sluit de eindstukken aan de bovenkant en de bodem van het monster. Plaats nu een thermokoppel op het basiseindstuk met zijn punt naast de basis van het monster.

Beveilig het met aluminium tape. Maak de montage van de kernhouder zorgvuldig af. Deze kernhouder montage is klaar voor gebruik in het protocol.

Dit schema geeft details van de constructie. Getoond in cutaway zijn de lagen die het monster met inbegrip van een verwarmingsvest, een koolstofvezel mouw, en een beperkende vloeistof omringen. Gebruik een koolstofvezel mouw met een kleine diameter om de röntgenbron dicht bij het monster te laten liggen.

Het thermokoppel meet de beperkende vloeistoftemperatuur. Maak gebruik van een klem om de kernhouderassemblage vast te houden en te vervoeren. Breng de kernhouder assemblage naar de x-ray microtomografie scanner.

Met de klem moet de kernhouder verticaal op de rotatiefase worden ondersteund. Zodra de kernhouder op zijn plaats is, sluit u de slang van de boven- en onderkant aan. Buizen van de boven- en onderkant van de kernhouder gaan naar verschillende open driewegkleppen.

Sluit bovendien buizen van de beperkende lijn van de kernhouder aan op een spuitpomp met gedeïmiseerd water. Gebruik de spuitpomp om 1,5 megapascals van de druk te beperken. Sluit nu de kooldioxidecilinder aan op de basis driewegklep.

Spoel CO2 door het monster met een laag tarief gedurende een uur. Koppel vervolgens de kooldioxidecilinder los. Zodra dit is gedaan, sluit de spuitpomp met gesedrogeerde pekel, de pekelpomp, aan op de basis drie-weg klep.

Stel in eerste instantie de kleppen zo stroom niet in het monster om lucht te spoelen uit de injectielijn. Injecteer vervolgens pekel in het monster met 0,3 milliliter per minuut gedurende een uur om het volledig te verzadigen. Sluit het verwarmingsjack en het thermokoppel aan op een PID-controller.

Sluit de ontvangende pomp, een spuitpomp gevuld met gesedelde pekel, aan op de basis driewegklep. Gebruik de ontvangende en beperkende pompen om de porie te verhogen en de druk te beperken in één megapascale verhogingen tot respectievelijk 10 en 11,5 megapascals. Stel bij de PID-controller een doeltemperatuur van 60 graden Celsius in om de omstandigheden op het nabootsen van de ondergrond te voltooien.

Spoel lucht van de lijn en sluit een oliepomp aan op de gesloten bovenste driewegklep. Verhoog de druk tot de juiste equivalente druk. Stop vervolgens de oliepomp en open de bovenste driewegklep om 20 porievolumes olie te injecteren bij een constante stroomsnelheid.

Na twee uur, voor te bereiden op x-ray beelden te verwerven. Selecteer voor afbeeldingen met hoge resolutie een doelstelling van 4x. Pas vervolgens de posities van de bron en de detector aan.

Controleer de rotatie van de kernhouder montage en start de scan. Start de rotatie van de kernhouder assemblage. Zorg ervoor dat de slang die aan de cel is bevestigd, de rotatie niet verstoort.

Wanneer alles in orde is, begint de x-ray tomografie scan met een groot aantal projecties. Na de scan koppelt u de montage van de kernhouder los en verwijdert u deze uit de scanner. Verplaats de kernhouder naar een oven op 80 graden Celsius.

Er herstellen van de stroomsnelheden, druk, en uit te voeren veroudering over ten minste drie weken. Zodra het verouderingsproces is voltooid, verplaatst u de kernhouder terug naar de scanner. Sluit eerst de beperkende pomp aan om dezelfde beperkende druk toe te passen.

Sluit vervolgens de pekellijn aan op de basisklep in drie richtingen. Sluit ook de ontvangende pomp aan op de bovenkant van de kernhouder via de driewegklep. Wanneer de doeldruk is bereikt, opent u de bovenste driewegklep om de ontvangende pomp de poriedruk op de kern te laten aanbrengen.

Doorgaan met het maken van verbindingen om de ondergrondvoorwaarden voor het monster te herstellen. Open vervolgens met de pekelpomp de onderste driewegklep om wateroverstromingen van 20 porievolumes bij een lage doorstroming uit te voeren. Nadat het systeem evenwicht bereikt, opnieuw verwerven hoge resolutie scans op dezelfde locatie.

Reconstrueren van de x-ray tomografie gegevens met behulp van reconstructie software. Sla de afbeelding op en open deze in Trainable Weka Segmentation-software. Selecteer het gereedschap voor het tekenen met vrije hand.

Gebruik het gereedschap Vrije handtekenen om exemplaren van een van de fasen in de afbeelding te markeren, in dit geval olie. Klik als u klaar bent op Toevoegen aan klasse. Probeer de vorm van een fase te volgen terwijl u de pixels labelt.

Voeg vervolgens de regio toe aan de juiste klasse. Wanneer voorbeelden van alle drie de fasen zijn gelabeld, klikt u op Train Classifier om de hele afbeelding te segmenteren. Bekijk de gesegmenteerde afbeelding.

Herhaal de trainings- en segmentatiestappen indien nodig om goede resultaten te behalen. Kies Resultaten maken om de uiteindelijke gesegmenteerde afbeelding te krijgen. Sla de afbeelding op voor later gebruik in analysesoftware.

Gebruik de gesegmenteerde afbeelding om de in situ contacthoekverdeling te meten. De geautomatiseerde methode produceert een spreadsheet met de gemeten hoeken en hun coördinaten. Deze gegevens maken een plot van de verdeling van de contacthoeken mogelijk.

Dit zijn distributies voor een wekelijks water nat monster en twee gemengde natte monsters. Voor kwaliteitscontrole, gewas en segment een subvolume van de mini-steekproef. Selecteer een subvolume met een of meer oliebendelia voor handmatige contacthoekmeting.

Zoek de in situ contacthoekverdeling met de geautomatiseerde code. Laad het gegenereerde VTK-bestand in de gegevensvisualisatiesoftware. Selecteer de regiooptie om de olie- en pekelfasen te bekijken.

Klik op Sondelocatie. Voer vervolgens de coördinaten in van een willekeurig geselecteerde contacthoek van de gegevens die via de geautomatiseerde methode worden gegenereerd. Zoek de ruimtelijke locatie op de driefase contactlijn.

Laad nu de gesegmenteerde subvolumeafbeelding in de data-analysesoftware. Zoek in de software naar de rekenmodule. Zoek in de module het expressieveld.

Typ de expressie die nodig is om de olie- en pekelfasen te isoleren. Zoek vervolgens naar de module genereren. Gebruik het om de olie en pekel oppervlakken te genereren.

Zoek vervolgens visueel op de oppervlakken naar het eerder geïdentificeerde punt. Zoek en open de segmentmodule van de gefilterde ruwe röntgenfoto. Wijzig de vertaalwaarde om het x-ray-beeldsegment op het niveau van het punt op het oppervlak te brengen.

Zoek de module labeloppervlakken. Voer er drie in het vak met fasen in. Ga naar alleen zwarte voxels en selecteer nee.

Nadat u de wijzigingen hebt toegepast en de kleurenkaart hebt gewijzigd, gaat u terug naar de segmentmodule. Selecteer de optie Gewoon instellen. Selecteer in de opties de optie Dragger weergeven.

Verplaats de dragger naar de locatie waar de contacthoek wordt gemeten. Geef weergaveopties weer. Selecteer daar de optie Roteren.

Draai het segment loodrecht op de contactlijn in drie fasen. Selecteer het hoekmetingsgereedschap wanneer u klaar bent. Gebruik het gereedschap om de hoek op het geselecteerde punt te meten.

Een test van de geautomatiseerde contacthoekmeting is om de resultaten ervan te plotten tegen hoekmetingen die handmatig worden uitgevoerd. Zoals in dit geval moeten de resultaten ongeveer gelijk zijn. Deze horizontale dwarsdoorsnedes zijn van ruwe x-ray beelden en hun gesegmenteerde beelden van drie monsters.

De gesegmenteerde beelden maken het mogelijk contacthoeken te meten die de resterende olieverzadiging bepalen en de vorm van de resterende olieganglia vinden. Dit zijn de gemeten in situ distributies van de contacthoek voor de drie verschillende monsters gevonden met behulp van deze methode. Monster een heeft een wekelijkse waternatte toestand van statische veroudering bij 60 graden Celsius zonder olie-injectie.

Monster twee is een voorbeeld van een gemengde natte toestand met meer olie natte oppervlakken als gevolg van veroudering bij 80 graden Celsius met olie-injectie tijdens het ouder worden. Monster drie is vergelijkbaar met monster twee, maar niet sterk olienat als gevolg van een lagere verouderingstemperatuur en verschillende oliesamenstelling. De oliemorfologie die overblijft na wateroverlast varieert onder de verschillende bevochtigingscondities.

Voor de wekelijkse water natte monster een, de pekel percolated door de kleine porie hoeken waardoor de olie gevangen in het midden van de porie ruimtes. In tegenstelling, voor de gemengde natte gevallen van monsters twee en drie, de pekel kwam het midden van de poriën als een niet-bevochtiging fase waardoor olie verbonden in blad-achtige lagen in kleine poriën en spleten. Het is belangrijk om te voorkomen dat er lucht in het systeem die kan fungeren als een vierde fase als je kijkt naar de beelden.

Volgens dit protocol, je zou kunnen kijken naar de porie schaal verdeling van vloeistoffen en nattigheid in andere systemen, zoals bladeren, wortels, of brandstofcellen. Maar vergeet niet, we hebben te maken met röntgenfoto's en hogedrukvloeistoffen, dus het is erg belangrijk dat er een grondige risicobeoordeling is en de mensen die de experimenten uitvoeren, hebben een passende training gehad. Deze techniek van het karakteriseren in situ wettability effende de weg voor onderzoekers op het gebied van verbeterde olie herstel om de bijbehorende extra olie herstel als gevolg van de verandering in de nattigheid te verkennen.