Imagem de poro-escala e caracterização de hidrocarbonetos molhabilidade de rocha reservatório no subsolo condições utilizando microtomografia de raios-x

O objetivo geral deste trabalho é fornecer um protocolo minucioso para caracterizar a in situ wettability de rochas de reservatório em condições subsuperficial. Este método pode ajudar a responder a perguntas-chave em mídias porosas de fluxo de várias fases com aplicação à recuperação de óleo, remoção de contaminantes e armazenamento de dióxido de carbono. A principal vantagem dessa técnica é que podemos estudar processos de deslocamento e capacidade de wettability em sistemas naturais.

Este protocolo mostra como determinar a capacidade in situ de rochas de reservatórios de hidrocarbonetos em condições subsuperficial ou de imagens segmentadas de raios-X tridimensionais. O protocolo requer uma mini amostra de rocha. Obtenha mini amostras de amostras de núcleo e achate cada extremidade para facilitar um bom contato.

Determine a total porosidade da amostra e avalie sua estrutura interna de poros. Durante a microtomografia de raios-X, use um suporte de núcleo tipo Hassler. Primeiro trabalhe com a parte superior do suporte do núcleo para roscar tubo de cetona de poliéter.

Em seguida, conecte a tubulação a uma peça final feita sob medida que acomoda a amostra. Rosqueie a base do suporte com tubos que vão para a outra peça da extremidade. Em seguida, pegue tubos de borracha tempo suficiente para cobrir a amostra e as peças finais.

Deslize a amostra para dentro da tubulação. Uma vez dentro, conecte as peças finais à parte superior e inferior da amostra. Agora coloque um termopar na peça final da base com sua ponta ao lado da base da amostra.

Fixá-lo com fita de alumínio. Complete cuidadosamente a montagem do suporte do núcleo. Este conjunto de suporte do núcleo está pronto para uso no protocolo.

Este esquema fornece detalhes de sua construção. Mostradas em cutaway estão as camadas que cercam a amostra, incluindo uma jaqueta de aquecimento, uma manga de fibra de carbono e um fluido de confinamento. Use uma manga de fibra de carbono com um pequeno diâmetro para permitir que a fonte de raios-X esteja próxima da amostra.

O termopar mede a temperatura do fluido de confinamento. Faça uso de um grampo para segurar e transportar o conjunto do suporte do núcleo. Leve o conjunto do suporte do núcleo para o scanner de microtomografia de raios-X.

Com o grampo, apoie o suporte do núcleo verticalmente no estágio de rotação. Uma vez que o suporte do núcleo esteja no lugar, conecte a tubulação de cima e de baixo. A tubulação da parte superior e inferior do suporte do núcleo vai para diferentes válvulas a céu aberto.

Além disso, conecte a tubulação da linha de confinamento do suporte do núcleo a uma bomba de seringa contendo água deionizada. Use a bomba de seringa para aplicar 1,5 megapascals de pressão de confinamento. Agora conecte o cilindro de dióxido de carbono à válvula de três vias base.

Lave o CO2 através da amostra a uma taxa baixa por uma hora. Em seguida, desconecte o cilindro de dióxido de carbono. Feito isso, conecte a bomba de seringa com a salmoura dopada, a bomba de salmoura, à válvula de três vias base.

Inicialmente ajuste as válvulas para que o fluxo não entre na amostra para retirar o ar da linha de injeção. Em seguida, injete salmoura na amostra a 0,3 mililitros por minuto durante uma hora para saturar completamente. Conecte a jaqueta de aquecimento e o termopar a um controlador PID.

Conecte a bomba receptora, uma bomba de seringa cheia de salmoura dopada, à válvula de três vias base. Use as bombas receptoras e confinantes para aumentar as pressões de poros e confinantes em incrementos megapascal para 10 e 11,5 megapascals, respectivamente. No controlador PID, defina uma temperatura-alvo de jaqueta de aquecimento de 60 graus Celsius para completar a imitação de condições subsuperficial.

Lave o ar da linha e conecte uma bomba de óleo à válvula de três vias fechada. Aumente a pressão para a pressão equivalente correta. Em seguida, pare a bomba de óleo e abra a válvula de três vias superior para injetar 20 volumes de poros de óleo a uma taxa de fluxo constante.

Depois de duas horas, prepare-se para adquirir imagens de raio-x. Para imagens de alta resolução, selecione um objetivo 4X. Em seguida, ajuste as posições da fonte e do detector.

Verifique a rotação do conjunto do suporte do núcleo e inicie a varredura. Inicie a rotação do conjunto do suporte do núcleo. Certifique-se de que a tubulação ligada à célula não interfira na rotação.

Quando tudo estiver em ordem, comece a tomografia de raios-X com um alto número de projeções. Após a varredura, desconecte o conjunto do suporte do núcleo e remova-o do scanner. Mova o suporte do núcleo para um forno a 80 graus Celsius.

Lá restabelece as taxas de fluxo, pressões e o envelhecimento ao longo de pelo menos três semanas. Uma vez que o processo de envelhecimento esteja concluído, mova o conjunto do suporte do núcleo de volta para o scanner. Primeiro, conecte a bomba de confinamento para aplicar a mesma pressão de confinamento.

Em seguida, conecte a linha de salmoura à válvula de três vias base. Além disso, conecte a bomba receptora à parte superior do suporte do núcleo através de sua válvula de três vias. Quando a pressão alvo for atingida, abra a válvula de três vias superior para que a bomba receptora aplique a pressão dos poros ao núcleo.

Continue fazendo conexões para restabelecer condições subsuperficial para a amostra. Em seguida, com a bomba de salmoura desligada, abra a válvula inferior de três vias para realizar inundações de água de 20 volumes de poros a uma baixa vazão. Depois que o sistema atinge o equilíbrio, novamente adquira varreduras de alta resolução no mesmo local.

Reconstrua os dados de tomografia de raios-X usando software de reconstrução. Salve a imagem e abra-a no software de segmentação Trainable Weka. Selecione a ferramenta de desenho manual livre.

Use a ferramenta de desenho manual livre para destacar instâncias de uma das fases em toda a imagem, neste caso óleo. Quando terminar, clique em Adicionar à classe. Tente seguir a forma de uma fase enquanto rotula os pixels.

Em seguida, adicione a região à classe apropriada. Quando exemplos das três fases tiverem sido rotulados, clique em Treinar Classificador para segmentar toda a imagem. Revise a imagem segmentada.

Repita as etapas de treinamento e segmentação conforme necessário para obter bons resultados. Escolha Criar resultados para obter a imagem segmentada final. Salve a imagem para uso posterior em software de análise.

Use a imagem segmentada para medir a distribuição do ângulo de contato in situ. O método automatizado produz uma planilha com os ângulos medidos e suas coordenadas. Esses dados permitem um gráfico da distribuição dos ângulos de contato.

Estas são distribuições para uma amostra semanal molhada de água e duas amostras molhadas mistas. Para verificação de qualidade, lavoura e segmento um subvolume da mini amostra. Selecione um subvolume com um ou mais gânglios de óleo para medição manual do ângulo de contato.

Encontre a distribuição do ângulo de contato in situ com o código automatizado. Carregue o arquivo VTK gerado no software de visualização de dados. Selecione a opção região para visualizar as fases de óleo e salmoura.

Clique em Localização do teste. Em seguida, digite as coordenadas de um ângulo de contato selecionado aleatoriamente a partir dos dados gerados pelo método automatizado. Localize sua localização espacial na linha de contato trifásica.

Agora, carregue a imagem de subvolume segmentado no software de análise de dados. No software, procure o módulo aritmético. Dentro do módulo, encontre o campo de expressão.

Digite a expressão necessária para isolar as fases de óleo e salmoura. Em seguida, procure o módulo de superfície gerador. Use-o para gerar as superfícies de óleo e salmoura.

Em seguida, procure visualmente as superfícies para o ponto identificado anteriormente. Encontre e abra o módulo de fatia a partir da imagem de raio-x cru filtrada. Altere o valor de tradução para levar a fatia de imagem de raio-x ao nível do ponto na superfície.

Encontre o módulo de superfícies da etiqueta. Dentro dele, digite três no número de fases da caixa. Mova-se apenas para voxels pretos e selecione não.

Depois de aplicar as alterações e alterar o mapa de cores, retorne ao módulo de fatia. Selecione a opção set plain. Nas opções, selecione mostrar dragger.

Mova o arrastador para o local onde o ângulo de contato será medido. Traga opções de exibição. Lá selecione a opção de rotação.

Gire a fatia para ser perpendicular à linha de contato trifásica. Quando terminar, selecione a ferramenta de medição de ângulo. Use a ferramenta para medir o ângulo no ponto selecionado.

Um teste da medição automatizada do ângulo de contato é traçar seus resultados contra medições de ângulo feitas manualmente. Como neste caso, os resultados devem ser aproximadamente iguais. Estas seções transversais horizontais são de imagens de raio-x cru e suas imagens segmentadas de três amostras.

As imagens segmentadas permitem medir ângulos de contato determinando a saturação restante do óleo e encontrando a forma do gânglio de óleo restante. Estas são as distribuições medidas in situ do ângulo de contato para as três amostras diferentes encontradas usando este método. A amostra um tem uma condição semanal de água úmida de envelhecimento estático a 60 graus Celsius sem injeção de óleo.

A amostra dois é um exemplo de uma condição úmida mista com superfícies mais úmidas de óleo devido ao envelhecimento a 80 graus Celsius com injeção de óleo durante o envelhecimento. A amostra três é semelhante à amostra dois, mas não fortemente úmida, como resultado de uma temperatura de envelhecimento mais baixa e composição diferente do óleo. A morfologia do óleo remanescente após a inundação da água varia sob as diferentes condições de molhar.

Para a amostra semanal molhada de água, a salmoura percolava pelos pequenos cantos dos poros deixando o óleo preso no centro dos espaços dos poros. Em contraste, para os casos mistos de amostras 2 e 3, a salmoura entrou no centro dos poros como uma fase não-úmida deixando o óleo conectado em camadas semelhantes a folhas em pequenos poros e fendas. É importante evitar ter qualquer ar no sistema que possa agir como uma quarta fase quando você olha para as imagens.

Seguindo este protocolo, você pode olhar a distribuição em escala de poros de fluidos e a capacidade de umidade em outros sistemas, como folhas, raízes ou células de combustível. Mas lembre-se, estamos lidando com raios-x e fluidos de alta pressão, por isso é muito importante que haja uma avaliação completa do risco e as pessoas que fazem os experimentos tiveram treinamento adequado. Essa técnica de caracterização in situ wettability abriu caminho para pesquisadores no campo da maior recuperação do óleo explorarem a recuperação extra associada do óleo devido à mudança na wettability.