Динамический Поры масштабе пластового состояние визуализации реакции в карбонатных коллекторах с использованием синхротронного Fast томографии

Синхротронное быстрая томография используется для динамического изображения растворения известняка в присутствии СО ₂ -насыщенным рассола в пластовых условиях. 100 разверток были приняты при разрешении 6,1 мкм в течение периода 2 ч.

Общая цель данного эксперимента заключается в наблюдении за динамическим изменением границы раздела флюид-порода при реакции с кислотным рассолом в реальной породе в пластовых условиях. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы о хранении углерода, такие как точное прогнозирование миграции подповерхностных флюидов и эффективность постоянства нагона. Основное преимущество этой методики заключается в том, что трехмерные изображения можно делать быстро и неинвазивно.

Хотя этот метод может дать представление о геохимических системах, он также может быть применен к другим системам. Визуализация нескольких жидкостных фаз в условиях механических нагрузок или функционирования батарей или биологических систем, таких как глаза насекомых, являются типичными областями применения. Начните с вычисления рентгеновских спектров линии пучка при наибольшей энергии и потоке розового пучка.

Затем спрогнозируйте качество изображения с помощью экспериментальной кривой настройки и измерения фильтрующих передач. Далее, крайне важно откалибровать спектр луча с помощью соответствующих фильтров, чтобы получить хорошее изображение. Это трудоемко, но необходимо.

Начните с фильтрации рентгеновских лучей с более низкой энергией, которые нагревают образец и не улучшают визуализацию. Рассчитайте теоретическое пропускание фильтра на доступных длинах волн света и выберите подходящие фильтры. В этом случае используются алюминиевые и золотые фильтры.

Далее добавьте фильтр полосовых пропусканий. Для высокочастотных рентгеновских фильтров используйте набор из 0,2-миллиметрового пиролитического угля и 0,2-миллиметровых алюминиевых фильтров. Для фильтра нижних частот используйте рентгеновское зеркало, работающее вблизи критического угла.

Полоса с платиновым покрытием под углом падения 1,15 миллистера используется для отражения света ниже 30 килоэлектронвольт. Затем выберите сцинтиллятор, который обильно мерцает на доступных световых частотах и потоке линий луча. Здесь используется вольфрамат кадмия, уложенный с вольфраматом свинца.

Затем выберите объектив и камеру с соответствующим полем зрения и временным разрешением съемки. Для визуализации используйте метод сканирования мухой, чтобы образец испытывал меньшую вибрацию. Начните с загрузки ядра в ячейку, чтобы подготовиться к затоплению ядра.

Сначала оберните сердцевину в один слой алюминиевой фольги. Затем вставьте сердцевину в витоновую втулку, которая разрезана таким образом, чтобы она была на два миллиметра короче общей длины сердечника и внутренних торцевых фитингов. Затем натяните втулку на пятимиллиметровые концевые фитинги, чтобы создать плотное уплотнение.

Между концевыми фитингами в сердцевине не должно быть пространства, иначе поток будет зажат. Оберните фитинги и втулку двумя дополнительными слоями алюминия, чтобы предотвратить попадание углекислого газа в ограничивающую жидкость и удержать втулку на месте на фитингах. Теперь соберите держатель стержня обратно.

Наденьте трубки и уплотнения и установите на место болты. Затем установите держатель сердечника на сцене и подключите проточную и электрическую линии. Проточные и электрические линии не должны препятствовать свободному вращению предмета по дуге на 180 градусов.

Теперь проведите сухое сканирование всего керна перед началом эксперимента. Подробности есть в текстовом протоколе. Также сделайте снимки сцинтилляторов, как описано в тексте.

Для начала загрузите в реактор свежеприготовленный рассол и соберите его заново. Затяните болты, снова оберните его теплой лентой, и вставьте температурный щуп. Теперь загрузите углекислый газ из первого клапана в ТНВД до тех пор, пока давление не достигнет 100 бар.

Затем откройте второй клапан, чтобы залить реактор углекислым газом. Непрерывно помешивайте рассол с помощью мешалки для уноса и нагревайте реактор до 50 градусов Цельсия. Уравновесьте рассол при температуре 10 мегапаскаль в течение двух-шести часов, чтобы насытить его углекислым газом и полностью растворить карбонат.

После балансировки продуйте систему. Сначала соедините линии выше и ниже держателя сердечника, чтобы обойти держатель сердечника. Во-вторых, настройте приемный насос на заправку для загрузки ионизированной воды в приемный насос через клапан 11.

В-третьих, откройте семь, четыре и три клапана. Наконец, используйте приемный насос в режиме постоянного давления, чтобы протолкнуть воду обратно через систему и выйти из третьего клапана, расположенного ниже реактора. Используйте примерно 10 системных объемов, чтобы обеспечить отсутствие воздуха в трубопроводах и их чистую промывку.

Теперь опорожните приемный насос и загрузите более тяжелый рассол в приемный насос через клапан 11. Используйте 25% по весу йодида калия. Затем загрузите ионизированную воду в удерживающий насос через клапан 10.

Далее закройте клапан 10, и откройте клапаны восьмой и шестой. Используйте удерживающий насос, чтобы ограничить ядро двумя мегапаскалями. Теперь закройте клапан 11 и нагнетайте давление в приемном насосе до 10 бар.

Затем откройте клапаны девятый, седьмой, четвертый и третий. Используйте полученный перепад давления, чтобы пропустить рассол через ядро. Постепенно увеличивайте ограничивающее и низкое давление, чтобы получить разумный расход.

Подайте примерно два полных объема рассола в ядро системы. Закройте третий клапан, а затем постепенно увеличивайте ограничивающее и низкое давление до тех пор, пока ядро не будет ограничено 12 мегапаскаль, а давление в ядре не достигнет 10 мегапаскаль. Ядро также должно восстановить равновесие до 50 градусов по Цельсию.

Теперь остановите приемный насос и откройте пятый клапан в основании реактора, чтобы соединить реакторную систему с активной зоной. Это эксперимент с высоким температурным давлением. Чтобы обеспечить успех, будьте очень осторожны при сборке оборудования и тщательно протестируйте его перед запуском реактивного потока.

Перед началом потока жидкости наведите поле зрения КМОП-камеры на середину активной зоны и начните непрерывную 2D-проекцию, чтобы отслеживать затопление активной зоны. Далее отрегулируйте приемный насос на необходимые скорости потока через активную зону. Используйте ТНВД на переднем конце для регулировки давления в системе.

Теперь отслеживайте 2D-проекции на предмет изменений в затухании, которые сигнализируют о прибытии реактивного рассола. Пропускание ядра будет увеличиваться, а проекции будут становиться ярче по мере того, как все больше света попадает на сцинтиллятор, по мере того как прозрачная рентгеновская жидкость заполняется. Если разницы в затухании между реакционноспособным и нереакционноспособным рассолом нет, используйте рассол с более высокой концентрацией соли или другую соль с высокой степенью поглощения.

Когда поступит реагирующий рассол, остановите 2D-сканирование и начните делать последовательные 3D-томографии как можно быстрее. Используйте около 1000 проекций на одно сканирование и сканируйте керн, используя вращение всего на 180 градусов. Сканируйте до тех пор, пока не истечет отведенное время, иначе ядро не будет выглядеть настолько растворенным, что возникнет неминуемая опасность внутреннего структурного коллапса.

Затем сбросьте давление в системе в соответствии с текстовым протоколом и осторожно снимите узел сердечника с держателя керна. После снятия отсоедините втулку от внутренних торцевых фитингов и поместите покрытую гильзу сердцевину в стакан с деионизированной водой, чтобы разбавить потенциально реактивный рассол и остановить всякую реакцию. С помощью описанного метода была получена реакция между кальцитом и небуферизованным сверхкритическим рассолом, насыщенным углекислым газом, в карбонатном керне Портленда.

Сегментированные изображения были проанализированы в виде временного ряда для изменения пористости путем подсчета количества оксилов пор и породы. Во время растворения пористость со временем увеличивалась. Визуальный осмотр сегментированных изображений показывает наличие канала по направлению потока.

Дальнейшее исследование показало, что канал формировался в первый час, а затем расширялся по мере продолжения эксперимента. Сегментированные изображения затем использовались в качестве входных данных для модели извлечения сети для анализа изменений проницаемости. В течение первого часа наблюдалось резкое повышение проницаемости, но затем проницаемость стабилизировалась.

После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как визуализировать динамическую реакцию с помощью быстрой синхротронной томографии. Однажды, освоив, эту технику можно сделать за четыре часа, если ее правильно выполнить. Выполняя эту процедуру, важно помнить о необходимости защиты всего оборудования от разливов жидкости и тщательно протестировать его перед установкой на линию луча.

Мы следуем строгим процедурам, чтобы обеспечить очень высокие стандарты безопасности. Когда речь заходит о синхротронной науке, здоровье и безопасность имеют первостепенное значение.