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Engineering

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

Published: October 21, 2018 doi: 10.3791/57915
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Department of Earth Science and Engineering, Imperial College London

Summary

이 프로토콜은 표면 조건에 선 microtomography 하 여 얻은 3 차원 이미지를 사용 하 여 불투명 한 다공성 매체 (탄화수소 공기 통 바위)의 복잡 한 일로 조건 특성 제공 됩니다.

Abstract

탄화수소 공기 통 바위에서 습윤 측정 제자리에 만 되었습니다 가능한 최근. 이 작품의 목적은 탄화수소 공기 통 바위 표면 조건에서 공 규모 3 차원 x 선 이미지를 사용 하 여 복잡 한 일로 조건 하는 프로토콜을 제시. 이 작품에서 이기종 탄산 저수지 바위, 매우 큰 생산 오일 필드에서 추출 된 프로토콜을 설명 하기 위해 사용 되었습니다. 바위는 소금물과 기름 포화 되며 일반적으로 탄화수소 공기 통 (혼합 습윤 라고도 함)에 존재 하는 습윤 조건 복제 표면 조건에서 3 주 동안 세. 소금물 주입 후 고해상도 3 차원 이미지 (2 µ m/복)는 획득 및 처리 그리고 세그먼트. 정의 습윤, 접촉 각의 분포를 계산 하기 위해 다음 단계는 수행 됩니다. 첫 번째, 액체-액체, 액체 바위 표면 메쉬는. 복 유물을 제거 하는 표면 부드럽게는 그리고 접촉 각도 위치에 전체 이미지에 걸쳐 3 단계 연락처 라인에서 측정 됩니다. 이 방법의 주요 장점은 바위 표면 거칠기, 바위 화학 성분, 및 기 공 크기 등의 기 공-규모 바위 속성에 대 한 습윤 회계 제자리에서 하는 기능입니다. 현장에서 습윤 포인트의 수천의 수백에서 급속 하 게 결정 됩니다.

메서드를 분할 정확도 및 x 선 이미지 해상도 의해 제한 됩니다. 이 프로토콜은 다른 복잡 한 바위 다른 유체와 다양 한 응용 프로그램에 대 한 서로 다른 조건에서 포화의 습윤 특성을 사용할 수 있습니다. 예를 들어 그것은 여분의 기름 복구를 얻을 수 있는 최적의 습윤 결정에서 도울 수 (즉, 높은 기름 복구를 소금물 염 분을 따라 설계)와 더 많은 CO2 트랩을 가장 효율적인 습윤 조건 표면 형성에서.

Introduction

습윤 (고체 표면에 혼합할 수 없는 액체 사이의 접촉 각) 액체 구성을 제어 및 석유 공기 통 바위에서 복구 하는 키 속성 중 하나입니다. 습윤 상대 침투성 및 모 세관 압력1,2,,34,,56을 포함 하 여 거시적인 흐름 속성을 영향을 줍니다. 그러나, 공기 통 바위의 현장에서 습윤을 측정 하는 것은 도전 남아 있다. 저수지 록 습윤 코어 규모, 직접 사용 하 여 습윤 인덱스7,8, 그리고 직접 현장 전 평면 광물 표면4,9 에 전통적으로 결정 되었습니다. , 10 , 11. 모두 습윤 및 전 라 접촉 각 측정 제한 하 고는 습윤 혼합 (또는 접촉 각의 범위) 탄화수소 공기 통에 일반적으로 존재 하는 특성화 수 없습니다. 또한, 그들은 속성에 대 한 기 공-규모 바위, 바위 광물 학, 표면 거칠기, 기 공 형상, 공간이 등 공 규모 유동성 배열에 직접적인 영향을 미칠 계정을 하지 않습니다.

최근 발전 비-침략 적 3 차원 x 선 microtomography12, 높은 온도 및 압력 장치13의 사용과 함께 사용 하 여 이미징 침투성 미디어14에에서 다 상 흐름의 연구 허용 ,15,16,17,18,19,20,21,,2223. 이 기술은 표면 조건24에 불투명 한 다공성 매체 (채 석 장에서 석회석 바위)에 기 공 규모에서 접촉 각 측정에 수동 현장에서 개발을 촉진 했다. 45 ° ± CO2 와 요오드 화 칼륨 (KI) 소금물 사이 6 °의 평균 접촉 각 가치는 300 포인트에서 raw 이미지에서 직접 얻은 했다. 그러나, 수동 방법은 시간이 많이 걸리는 (즉, 100 접촉 각 포인트 걸릴 수 있습니다 몇 일 측정) 가져온 값 주관적인 편견을 가질 수.

제자리에 접촉 각의 측정은 적용 하는 다른 방법에 의해 자동화 된 3 차원 x 선 세그먼트에25,,2627이미지. Scanziani 외. 25 3 단계 연락처 라인에 직교 분할 영역에 액체 바위 인터페이스에 배치 하는 선으로 교차 하는 액체-액체 인터페이스에 원을 배치 하 여 수동 방법 개선. 이 메서드는 채 석 장에서 석회석 바위 decane와 기 소금물 포화의 3 차원 이미지에서 추출 하는 작은 하위 볼륨에 적용 되었다. Klise 외. 26 개발 유체-유체 인터페이스 및 액체 바위 인터페이스와 비행기를 피팅 하 여 자동으로 제자리에 접촉 각을 계량 하는 방법. 접촉 각이이 비행기 사이 결정 했다. 이 메서드는 등유와 소금물으로 포화 하는 구슬의 3 차원 이미지에 적용 되었습니다. 모두 자동화 된 방법을 수 있습니다 오류를 소개 하는 voxelized 이미지에 적용 된 두 방법에 선 또는 비행기 유체-유체에 적합 했다와 그들 사이 액체 바위 인터페이스 및 접촉 각 측정 되었다. 이 두 가지 방법 voxelized에 적용 복잡 한 바위 형상의 세그먼트 이미지 또한 시간이 되는 동안 오류가 발생할 수 있습니다.

이 프로토콜에 적용 하는 자동 제자리에 접촉 각 방법 AlRatrout 그 외 여러분 에 의해 개발 된 27 유체-유체 및 유체-고체 인터페이스 가우시안 스무 딩을 적용 하 여 voxelization 유물을 제거 하. 그런 다음, 일정 한 곡률 부드럽게 모 세관 평형와 일치 하는 액체-액체 인터페이스에만 적용 됩니다. 접촉 각 포인트의 수천 수백와 함께에서 빠르게 측정 됩니다 그들의 x-, y-, 및 z-좌표. AlRatrout 그 외 여러분 의 접근 27 물 젖 및 혼합 젖은 채 석 석회석 샘플 decane와 기 소금물 포화에 적용 되었습니다.

이 프로토콜에서 사용 하는 x 선 microtomography 고압과 높은 온도 장치를 제자리에 습윤 특성 매우 큰에서 추출 하는 복잡 한 탄산 저수지 바위의 실시와 함께 최신 기술을 중동에 있는 유전 생산. 바위는 발견 즉시 저수지 조건 재현 표면 조건에서 원유와 포화 되었다. 그것은 저수지 바위 표면 (원유와 직접 접촉)와 부분 (초기 형성 소금물 가득) 다른 물 젖은28,,2930유지 기름 젖은 될 가설 했다. 그러나, 저수지 바위 습윤은 습윤 변경, 표면 거칠기, 바위 화학이, 원유 구성, 소금물 구성 등의 정도 제어 하는 여러 가지 요인으로 인해 더욱 복잡 하 고 채도, 온도 그리고 압력입니다. 최근 연구31 값이 90 °, 측정 자동화 된 방법을 사용 하 여 위아래 모두 AlRatrout 그 외 여러분 에 의해 개발 된 저수지 바위에 접촉 각의 범위는 일반적으로 보이고 있다 27.

이 작품의 주요 목적은 표면 조건에서 공기 통 바위 (혼합-습윤)의 현장에서 습윤 하 철저 한 프로토콜을 제공 하는 것 이다. 제자리에 접촉 각의 정확한 측정 좋은 세그먼트화 품질을 필요합니다. 따라서, Trainable WEKA 세분화 (TWS)32 남아 있는 석유의 금액 뿐만 아니라 나머지의 모양 잡으려고 사용 되었다 기름 중추, 따라서로 알려진 기계 학습 기반 분할 방법 보다 정확한 접촉 각을 촉진 측량입니다. 최근, TWS 꽉 저수지33,,3435,36의 숨 구멍에 포장된 입자 침대의 세분화, 섬유 섬유 내에서 액체 같은 응용 프로그램의 다양 한 사용 되었습니다. 37,38,,3940. 높은 해상도에서 정확 하 게 남은 기름 표면 조건에 이미지, 새로운 실험 기구 사용 (그림 1 및 그림 2) 했다. 바위의 미니 샘플은 Hassler 형 코어 홀더41 탄소 섬유의 중심에 로드 되었습니다. 길고 작은 직경 탄소 섬유 소매의 사용은 x 선 소스를에 매우 가까운 샘플, 따라서 x-선 플럭스를 증가 하 고 더 나은 이미지 품질을 시간의 짧은 기간에 결과 필요한 노출 시간을 줄일 수 있습니다. 탄소 섬유 소매 높은 압력과 온도 조건 유지 하면서 엑스레이21에 충분히 투명 충분히 강하다.

이 연구에서 우리 표면 조건에서 공기 통 바위의 현장에서 습윤 특성 다음 단계를 설명 합니다. 대표적인 미니 샘플, 코어 홀더 어셈블리, 흐름 장치 및 흐름 절차, 이미징 프로토콜, 이미지 처리 및 세분화, 드릴링 및 마지막으로 코드를 실행 하면 자동된 접촉 각 접촉 각을 생성 하 배포판입니다.

Protocol

1. 드릴링 바위의 대표 미니 샘플

  1. 고해상도 스캔을 얻으려고, 미니 샘플 (즉, 15-30 m m의 길이와 직경 5 mm) 드릴. 첫째로, 레이블을 코어 플러그 2 참조 표시로 서로 직교 그림 3에서 보듯이. 그런 다음, 복 크기 40 µ m/복 공과 곡물의 내부 배포를 시각화 하는 핵심 플러그의 전체 필드의 뷰 (FFOV) 검사를 획득 합니다.
  2. 식별 하 고 신중 하 게 좋은 드릴링 위치 레이블: 큰 vugs 또는 무기물 곡물이 피하기 위해. 그림 3에서 보듯이 바위의 3 차원 이미지를 시각화 하는 데이터 시각화 및 분석 소프트웨어 (테이블의 재료)를 사용 합니다. 록 건조 이미지의 2 차원 조각을 열고 위에서 바위의 기지는 슬라이스를 이동 하는 동안 좋은 드릴링 위치를 식별 합니다.
  3. 실행 물 냉각 유체로 사용 하는 동안 미니 샘플을 드릴 비트 드릴 스테인리스 스틸을 사용 합니다. 추출 깨지기 쉬운 미니 샘플 신중 하 게, 그들의 기지에서 미니 샘플을 제거 하는 얇은 부정 행위 (즉, 작은 플랫 헤드 스크루 드라이버)를 사용 하 여. 미니 샘플의 양쪽 끝을 확인 흐름 끝 조각와 좋은 접촉을 촉진 하기 위하여 평평.
  4. 정확 하 게는 캘리퍼스를 사용 하 여 미니 샘플의 크기를 측정 합니다. 측정된 치수를 사용 하 여 대량 볼륨을 계산. 측정 된 헬륨 다공성 기 공의 볼륨을 찾을 수에 의해 측정 된 대량 볼륨을 곱하면 됩니다.
  5. 미니 샘플의 헬륨 다공성 측정, 가스 pycnometer를 사용 합니다. 첫째, 가스 pycnometer 사용 하 여 건조 록 샘플의 입자 밀도 (kg/m3) 측정. 곡물 볼륨 (m3)를 측정된 곡물 밀도 (kg/m3)로 건조 시료의 질량 (kg)를 나눕니다. 1.4 단계에서 계산한 대량 볼륨에서 곡물 볼륨을 빼기 고, 마지막으로, 총 다공성 (분수)를 대량 볼륨 차이 나누어.
  6. 더 높은 해상도 (즉, 5.5 µ m/복) 드릴된 미니 샘플 스캔 내부 기 공 구조를 평가 하는 x 선 microtomography 스캐너를 사용 하 여. 이 작업을 수행 하는 방법에 대 한 자세한 내용은 4 단계를 참조 하십시오.
    참고: 미니 샘플 드릴링 기계 부품을 이동 하는 포함 한다. 그래서, 완전 한 개인 보호 장비 (PPE)를 착용 하 고 훈련 하는 동안 적절 한 예방 조치를 취해야.

2. 코어 홀더 어셈블리

  1. 아래 단계에 따라 샘플을 Hassler 형 코어 홀더41 (그림 1)에 로드 합니다.
  2. 씰링 나사를 제거 하 여 코어 홀더 어셈블리를 해체 하 고 m 4는 flowhead의 볼트. flowhead에 그것의 홈에서 바다 표범 어업 반지를 제거 하 고 청소 액체 아세톤 같은 깨끗 한 헝겊을 사용 하 여 씰링 표면을 청소. 장소 좋은 명확한 벤치에 코어 홀더 어셈블리 구성 요소 (참조 그림 1A 씰링 나사, flowhead, 그림 1C 에 대 한 그림 1B 에 대 한 튜브, 그림 1D 1/16 픽에 대 한 주문 스테인레스 스틸 끝 피팅, 그림 1록 샘플, 고무 튜브, 그림 1G 에 대 한 그림 1F E 열전대, 그림 1나 탄소 섬유에 대 한 소매, 그리고 유연한 난방 재킷 그림 1J ).
  3. 유연한 난방 재킷 탄소 섬유 소매 주위를 바꿈.
  4. 코어 소유자의 기지를 통해 환대에 열전대를 삽입 합니다.
  5. 사용 하 여 사용 하는 사용자 지정 ± 1 ° C21내 온도 제어 하는 비례-적분-미분 (PID) 컨트롤러 (그림 2).
    참고: ± 1 ° C 내에서 안정 된 온도 유지는 오일과 접촉 각 측정42,43에 영향을 미칠 수 있는 소금물의 계면 장력을 변경 하지 않도록 해야 합니다.
  6. 폴 리 에테르 에테르 케 톤 (PEEK) 튜브 위쪽 및 코어 소유자의 자료를 통해 스레드. 그런 다음 맞춤 끝 조각 엿 봄 배관 연결.
  7. 고무 튜브 길이를 잘라 록 샘플 길이 플러스 끝 조각 거의 같은. 고무 튜브로 부드럽게 샘플 슬라이드와 끝 조각에 연결. 고무 튜브는 샘플으로 confining 액체의 누설 하지 않도록 끝 조각에 꽉 맞는 제공 있는지 확인 합니다.
  8. 모 공 내의 액체의 온도를 측정 샘플 옆 열전대 팁을 놓습니다.
  9. 조심 스럽게 조립 코어 소유자의 양쪽. 샘플 보기의 검색 필드에 핵심 홀더 중앙에 배치 됩니다 확인 하십시오.

3. 기구 및 흐름 절차 흐름

  1. 4 고압 주사기 펌프 ( 그림 2A 오일 펌프, 받는 펌프, 그림 2C 소금물 펌프, 및 에 대 한 그림 2B 에 대 한 참조의 구성 흐름 장치 (그림 2)를 준비 그림 2D confining 펌프), 코어 홀더 어셈블리 (참조 그림 2E), PID 컨트롤러 (참조 그림 2F), 그리고 CO2 실린더 (참조 그림 2G), 수행 하 표면 조건에 waterflooding입니다.
  2. 클램프를 사용 하 여 코어 홀더 어셈블리를 보유 하 고 x 선 microtomography 스캐너 안쪽 회전 무대에 그것을 배치.
  3. 유연한 픽 튜브를 사용 하 여 샘플을 confining 환대 펌프에서 유체를 연결 하.
  4. 이온된 수와 격리 된 환대 격차를 밖으로 공기를 환기. 코어의 측면을 따라 흐름을 방지 하기 위해 고무 튜브를 집어넣은 confining 압력의 1.5 MPa를 적용 합니다.
  5. 기본 3 방향 밸브를 CO2 실린더를 연결 하 고 숨 구멍 공간에서 공기를 제거 하는 1 시간에 대 한 샘플을 통해 낮은 속도로 동작 하는 CO2 를 플러시.
  6. 기본 3 방향 밸브를 통해 핵심 홀더 베이스에 (7 중량 % 기 소금물 가득) 소금물 펌프를 연결 하 고 기 공 공간으로 소금물을 주입 하기 전에 3-방향 밸브의 반대편에 소금물 주입 라인 공기를 플러시. 1 h (약 200 기 공 볼륨) 샘플 소금물 완전히 포화를 위한 0.3 mL/min에서 소금물을 주입. 그런 다음, 최고, 베이스 3-방향 밸브를 닫습니다.
  7. 압력 테스트에 대 한 어떤 배수 장치 (오일 주입)를 수행 하기 전에 두 펌프에 동등한 압력을 결정 하기 위해 수신 펌프 기름 펌프. 첫째, 양방향 밸브를 통해 두 펌프를 연결 하 고 폐쇄 밸브를 유지. 10 mpa 두 펌프에 압력을 증가 오일 펌프를 중지 하 고 받는 펌프 계속 실행 양방향 밸브를 엽니다. (즉, 10.01 MPa), 받는 펌프에 10 MPa에 오일 펌프의 압력 독서를 기록 합니다.
  8. 10 mpa 공 압력과 60 또는 80 ° c.에 온도 올려서 표면 조건 설정 PID 컨트롤러에 유연한 난방 재킷 및 열전대를 연결 하 고 적용 대상 값 (60 또는 80 ° C). 기본 3 방향 밸브 (기 소금물 가득) 수신 펌프를 연결 하 고 10 MPa의 숨 구멍 압력 및 11.5 MPa의 confining 압력까지 1 MPa 단계 confining 압력 함께에서 공 압력을 증가. 이 단계에서 조건을 소스 바위에서 석유 마이그레이션 전에 탄화수소 저수지를 복제합니다.
  9. 상위 3 방향 밸브를 통해 핵심 홀더 위쪽에 오일 펌프를 연결 하 고 라인에 공기를 제거 하는 밸브의 다른 측면을 통해 석유를 플러시. 폐쇄 밸브를 유지 하면서 테스트 동등한 압력 (즉, 10.01 MPa)에 압력을 증가. 다음, 기름 펌프를 중지 하 고 최고 3-방향 밸브 열고 시작 배수 10 MPa의 표면 조건에서 0.015 mL/min (이 속도가 지배 하는 모 세관 흐름 정권에서)의 일정 한 흐름 율을 사용 하 여 오일의 20 공 볼륨을 주입 하 고 60 또는 80 ° c.에 의해
  10. 오일 주입 후 적어도 2 시간에 대 한 균형에 도달 하 여 (즉, 2 µ m/복) 고해상도 스캔을 취득 후 시스템 x 선 microtomography 스캐너를 사용 하 여. 이 작업을 수행 하는 방법에 대 한 자세한 내용은 4 단계를 참조 하십시오.
  11. 다음, 장소에, 모든 안전 예방 조치를 매우 신중 하 게 x 선 microtomography 스캐너에서 코어 홀더 어셈블리를 이동 코어 홀더 어셈블리, 오븐 안에 놓고 노화 수행 흐름 라인을 다시 연결 변경 바위를 3 주 이상 습윤입니다.
    1. 습윤의 기능으로 기름 복구를 조사, 다른 습윤 조건 생성 하 다른 노화 프로토콜을 사용 합니다. 다른 온도 오일 작곡30,,3144를 사용 하 여 습윤 변경 (물-습식 오일-젖은)의 정도 제어 합니다.
    2. 예를 들어 더 많은 기름 젖은 표면으로 혼합 젖은 바위를 생성 하려면 상대적으로 높은 온도 (80 ° C)를 적용 및 지속적으로 또는 자주 (21 ° C에서 830 ± 5 k g/m3 의 밀도)와 원유를 주입 (동적 에이징)의 지속적인 공급을 제공 하는 극 지 원유 구성 요소 속도 습윤 변경45를 높일 수 있는. 약하게 물 젖은 바위를 생성 하려면 낮은 온도 (60 ° C) 및 노화 (정적 노화) 동안 아무 원유 주입을 사용 합니다. 90 ° 가까이 평균 접촉 각으로 혼합 젖은 저수지 바위를 생성 하려면 수행 (asphaltene 강 수46, 유도 헵 섞인 21 ° C에서 870 ± 5 k g/m3 의 밀도와 상대적으로 무거운 원유와 동적 노화 47,48) 60 ° C31에.
  12. 에이징 프로세스가 완료 되 면 x 선 microtomography 스캐너에 코어 홀더 어셈블리 다시 이동 합니다.
  13. Waterflooding 표면 조건에서 실시 합니다. 압력 단계 3.7에서에서 설명한 대로 동일한 절차에 따라 waterflooding를 수행 하기 전에 수신 펌프에 대 한 소금물 펌프를 테스트 합니다.
    1. 첫째, 소금물 라인 기본 3 방향 밸브, 하 고 연결 수신 펌프 상위 3 방향 밸브를 통해 핵심 홀더의 상단에.
    2. 표면 상태 (즉, 0.015 mL/min) 지속적인 낮은 흐름 속도 사용 하 여, 약 10-7의 낮은 모 세관 수 보장에서 20 기 공 볼륨의 waterflooding를 수행 합니다.
    3. 마지막으로, waterflooding 후 적어도 2 시간에 대 한 균형에 도달 하 고 다시 동일한 위치에서 고해상도 스캔을 획득 하는 시스템을 떠나.
      참고: 이러한 고압 실시 하며-온도 실험 상세 위험 평가 및 모든 실험 현장에 어떤 수행 하기 전에 전체 흐름 장치 x 선 microtomography 스캐너 밖에 서의 엄격한 테스트 장소에서 안전 조치입니다.

4. 영상 프로토콜

  1. 석유와 표면 조건에 소금물 저수지 바위의 미크론 규모에서 3 차원 x 선 취득 하는 x 선 microtomography 스캐너 스캔 사용 포화.
  2. X 선 흡수 면에서 중간 단계를 수 기를 사용 하 여 소금물 단계도 핑에 의해 오일, 소금물, 그리고 바위 사이 가장 효과적인 단계 대조를 찾아. 오일 (최저 수 착, 검정) 사이 좋은 대조를 위해 소금물 (중간, 어두운 회색)와 바위 (가장 sorbing 단계, 밝은 회색), 그림 4와 같이, 미니-컨테이너 기 소금물의 다른 무게 % 준비와 스캔 수행 . 그레이 스케일 값의 히스토그램 3 단계 (그림 4b)를 표시 합니다.
    1. 석유와 기 소금물 단계 대조 샘플, 절반 채우기 작은 원통형 유리 용기 (1 mL)을 준비 합니다. 다음, 바위의 조각된 조각으로 컨테이너의 나머지 절반을 작성 하 고 엄격 하 게 그들을 믹스. 깨끗 한 원통형 금속을 사용 하 여 스캔 하는 동안 곡물 움직임을 피하는 혼합물을 압축. 완전 한 보호구를 착용 하 고 원유와 증기 찬에 기 소금물의 혼합을 수행 합니다.
  3. 작은 직경을 가진 비교적 긴 탄소 섬유 코어 홀더를 사용 하 여 x 선 소스 샘플을 최대한 가까이 주어질 수 있도록. 검사 중 회전으로 인해 샘플 움직임을 늘릴 수 있는 아주 긴 코어 홀더를 사용 하지 마십시오.
  4. 4 X 목표를 사용 하 여 x-선 이미지를 높은 해상도에서 (즉, 2 µ m/복) 효과적인 제자리에 접촉 각을 측정 하기 위해 충분 한. 주입 라인으로 유연한 PEEK 튜빙을 사용 하 여 스캔 수집 하는 동안 코어 홀더 어셈블리의 부드러운 360 ° 회전을 허용.
  5. 얇은 또는 저밀도 샘플에 대 한 사용 하 여 x 선 소스 전압 전원 80의 kV 및 7 W, 각각. 두꺼운 또는 고밀도 샘플에 대 한 사용 하 여 x 선 소스 전압 140의 kV 및 10 W, 각각.
    참고:이 경우에, x-레이 소스 80의 전압 kV 및 7 W의 파워를 사용 했다.
  6. 2 µ m/복 검사를 취득 하려면 4 X 목표 노출 시간 (즉, 1.5 s 또는 그 이상) 5000 건의/s 보다 큰 x 선 방사선 강도 얻기 위해 충분 한.
  7. 시간 제약에 따라 예측 (적어도 3200 예측)의 높은 숫자를 사용 합니다.
    참고: x 선 microtomography는 이온화 방사선 위험을 포함 한다. 따라서, 적절 한 위험 평가 안전한 작업 환경을 보장 합니다.

5. 이미지 처리 및 세분화

  1. 먼저, 3 차원 x 선 이미지 (.txm)을 생성 하기 위해 소프트웨어 (자료 테이블)를 사용 하 여 x 선 단층 촬영 데이터 집합을 재구성 합니다. 입력된 파일 (.txrm)을 가져오려면 찾아보기 를 클릭 합니다. 그런 다음 수동 센터 shift 키 와 가장 적합 한 중심 이동 보정 값에 대 한 검색 검색 수집 하는 동안 샘플 움직임을 선택 합니다.
    1. 해당 센터 시프트 값에 대 한 검색. 큰 범위 (-10 ~ 10)와 큰 스텝 크기 (1.0) 시작 합니다. 다음 범위를 좁힐 검색 범위와 스텝 크기 (0.1), 최적의 값을 얻을 때까지.
    2. 최적의 센터 시프트 값을 사용 하 여 스캔을 재구성 합니다. 어떤 빔 이미지 재건 하기 전에 효과 강화에 대 한 계정.
  2. 특정 응용 프로그램에 적합 한 적절 한 세분화 방법을 사용 합니다. 정확 하 게 제자리에 습윤 특성, 사용 기계 학습 기반 이미지 분할 방법 등 TWS32 3-단계 세그먼트 이미지 (오일, 소금물, 그리고 바위) 회색-스케일 이미지를 합니다. TWS-즉 피지 (ImageJ)32 플러그인-어떤 소음을 피하기 위해 복 평균 접촉 각 측정은 3 상 연락처 라인 가까이 특히 필터링을 적용 하지 않고 이미지를 세그먼트에 이미지를 엽니다.
  3. 임의 숲 알고리즘 및 훈련 등의 기능, 평균, 분산, 가장자리, 기능 기반 세분화를 적용할 선택 합니다.
    1. 선택 하는 분할 설정 (가우스 흐림, 파생 상품, 구조, 차이의 가우스, 최대, 중앙값, 분산, 평균, 최소, 가장자리, Laplacian, 및 Hessian)에서 12 훈련 기능 을 찾을 수 설정 을 클릭 합니다 최고의 교육 기능입니다. 선택 다른 훈련 기능 또는 그들의 조합을 사용 하 여 분할 재판을 기반으로 합니다. 예를 들어 가장자리, 의미 및 기능을 교육 하는 분산의 조합이 탄산 저수지 락 시스템에 대 한 최상의 세분화 결과를 찾아냈다.
    2. 분류자 옵션에서 FastRandomForest을 선택 합니다.
    3. (즉, 석유) 새로운 단계를 추가 하려면 새 클래스 만들기를클릭 합니다.
  4. 레이블을 수동으로 분류자 모델의 학습에 대 한 입력으로 모든 3 단계 (오일, 소금물, 그리고 바위)에서 픽셀. ImageJ의 프리 핸드 그리기 도구를 사용 하 여 소프트웨어 (피지), 3 단계를 강조 표시 합니다. 픽셀을 표시 하는 동안 단계의 모양에 따라 하려고 합니다. 완료 되 면, 클래스 추가클릭 합니다. 그런 다음 다른 2 단계에 대 한 동일을 수행 합니다.
  5. 3 단계로 기차 분류자 버튼을 클릭 하 여 전체 이미지를 세그먼트에 훈련 된 분류자를 적용 합니다.
  6. 좋은 세분화 결과 달성 될 때까지 단계 5.4와 5.5 단계를 반복 합니다. 만들기 결과 세그먼트 이미지 시각화를 클릭 합니다. 마지막으로, 이미지를 저장 하려면 TIFF로 저장 을 클릭 합니다. 그림 5 는 좋은 세분화의 예를 보려면 보십시오.
  7. 그 세그먼트 이미지는 8 비트 부호 없는 형식에는 3 단계는 제자리에 접촉 각 자동화 된 방법을 사용 하 여 측정 하기 전에 각각 0, 1, 및 소금물, 바위, 그리고 기름, 2로 할당 되어 있는지 확인 합니다.
    1. 데이터 시각화 및 데이터 분석 소프트웨어 (자료 테이블), 이미지 형식 변환 모듈 사용 하 여 16 비트 레이블 형식으로 이미지를 변환. 산술 모듈을 사용 하 여 세그먼트 이미지에 계산을 수행. 식에서 [즉, 록이 단계 2, 1*(a==2) 의 수학적 표현 단계 1 단계 2 대신으로 바위를 할당을 의미]에 지정 된 단계 수를 변경 하려면 수학 표현식을 지정 합니다.
    2. 변환 된 3 차원 x 선 이미지 (.am) 8 비트 형식의 이진 원시 취소 서명 된 데이터 세그먼트 (*.raw). 이미지 형식 변환 모듈을 사용 하 여, 출력 형식에서 8 비트 부호 없는 옵션 선택 하 고 적용을 클릭 합니다. 원시 데이터 3D 로 데이터 내보내기 (*.raw).

6. 접촉 각 분포를 측정

  1. AlRatrout 외 의 자동된 접촉 각 메서드를 사용 하 여 세그먼트 이미지에서 제자리에서 의 접촉 각 분포를 측정 27 (예를 들어 결과 그림 6에 나와 있습니다). 이러한 측정을 수행 하려면 그림 7에서 그림으로, 아래 단계를 따르십시오.
  2. 자동 접촉 각 및 유체-유체 인터페이스 곡률 측정을 수행 하기 위해 OpenFOAM 라이브러리를 설치 합니다.
  3. 이미지 파일을 저장 (*.raw) 헤더 파일 및 시스템폴더를 포함 하는 폴더 (경우).
    1. 헤더 파일을 열고 3 차원 (x, y및 z), 미크론, 복 치수 (x, y및 z) 및 오프셋된 거리에 복의 수를 선언 (0 0 0 아무 변화에 대 한). 이미지 파일로 헤더 파일을 이름을 바꿉니다.
    2. 시스템 폴더를 사용 하 여 OpenFOAM 사건에 대 한 기본 디렉터리 구조를 준수.
  4. 설정 매개 변수를 포함 하는 시스템 폴더 2 파일 ( controlDict 파일 및 meshingDict 파일)는 다는 것을 확인 하십시오. ControlDict 파일은 시작/종료 시간 포함 하 여 실행된 제어 매개 변수 설정 됩니다. MeshingDict 파일은 알고리즘의 각 단계에서 입력 및 출력 파일 지정 됩니다. (그림 7) 아래에 설명 하는 단계에 대 한 meshingDict 파일에 새로운 세그먼트 이미지 이름에 파일 이름을 바꿉니다.
    1. 표면 (다중 영역 메쉬 M)를 추출 (보고 그림 7b).
    2. 3 단계 연락처 라인 근처 레이어 를 추가 합니다.
    3. 매끄러운 표면 ( 그림 7c봐).
    4. 가우스 radius 커널 (R가우스), 가우스 반복, 가우스 휴식 계수 (β), 곡률 반경 커널 (RK), 곡률 휴식 계수 (γ), 및 곡률을 포함 하는 필요한 다듬기 매개 변수 설정 반복입니다. 자세한 내용은 참조 AlRatrout 외. 27.
  5. 동일한 폴더 디렉토리에서 터미널을 열고 다음 명령을 입력 voxelToSurfaceML & & surfaceAddLayerToCL & & surfaceSmoothVP, 하는 코드를 실행 하 고 연락처 각도 오일/소금물 곡률 측정을 수행.
    1. 연락처 라인에 속하는 각 꼭지점에 접촉 각의 계산 단계를 따라 그림 7 을 보면 (Equation 2)에 의해 소금물 단계:
      Equation 1
      참고: 연락처 라인을 구성 하는 꼭지점에서 정상적인 벡터 계산 Equation 2 . 그림 7에서 같이 각 정점 2 벡터 오일/소금물 인터페이스 (z2)과 소금물/락 인터페이스 (z3), 정상으로 표시 됩니다.
  6. 부드러운 표면 파일 *_Layered_Smooth.vtk에 생성 하는 것을 다는 것을 확인 하십시오. 이 파일에는 접촉 각 및 그림 7에서 같이 데이터 시각화 소프트웨어 (자료 테이블)를 사용 하는 시각 수 있습니다 오일/소금물 인터페이스 곡률 측정을 포함 되어 있습니다.

7입니다. 품질 관리

  1. 자신감 얻은 자동된 접촉 각을 하기 위하여는, AlRatrout 그 외 여러분 을 사용 하 여 세그먼트 이미지에서 측정 자동된 접촉 각도 값을 비교 하 여 품질 검사를 실시 27 방법 앤드류 외 의 접근을 사용 하 여 원시 x 선 이미지에서 수동으로 측정 하는 값을 24.
  2. 품질 검사를 실시, 자르기 하 고 각 미니 샘플 (그림 8)에서 하위 볼륨 세그먼트. 데이터 시각화 및 데이터 분석 소프트웨어를 사용 하 여 수동 접촉 각 측정을 수행 하는 데 사용할 수 있는 1 이상의 기름 중추를 포함 하는 작은 하위 볼륨을 자르려면.
  3. 이러한 하위 볼륨의 제자리에 접촉 각 분포를 측정 하는 자동화 코드를 실행 합니다. 이 작업을 수행 하는 방법에 대 한 6 단계를 참조 하십시오.
  4. 서피스를 시각화 하 고 기름과 소금물 단계를 보려면, 그림 9참조 영역 옵션을 선택 하는 데이터 시각화 소프트웨어에서 *_Layered_Smooth.vtk 파일을 로드 합니다.
    1. 프로브 위치 에 클릭 하 고 자동된 접촉 각 방법 (즉, 60 °)를 사용 하 여 측정 무작위로 선택 된 접촉 각 점의 공간 좌표 (x, y및 z) 추가. 그림 9는 노란색 점으로 선택한 포인트 (60 °)의 위치에서 그 같은 3 단계 연락처 라인에서 공간 위치를 찾습니다.
  5. 그런 다음, 데이터 시각화 및 데이터 분석 소프트웨어 수동 접촉 각 측정 실시를 이동. 세그먼트 하위 볼륨 이미지를 로드 합니다.
  6. 만 수동 접촉 각 측정에 사용할 노이즈 감소 필터를 사용 하 여 원시 x 선 이미지에서 노이즈를 필터링 합니다.
    참고: 로컬이 아닌 필터49,50 이 경우에 적용 했다 의미 합니다.
  7. 분할 된 이미지를 사용 하 여 바위를 투명 하 게 렌더링 하 여 그림 9b와 같이 선택 된 포인트의 위치를 식별에 도움이 기름과 소금물 단계 시각화.
    1. 산술 모듈을 사용 하 여 세그먼트 이미지에 계산을 수행. 식에서 기름과 소금물 단계를 별도로 분리 하 수학 식을 지정 [즉, 수식을 는 = = 1 방법 분리 단계 1 (이 경우 소금물)].
    2. 다음, 표면 생성 모듈을 사용 하 여 기름과 소금물 서피스를 생성 하 고 모듈 표면 보기 원하는 색상에 기름과 소금물 표면 시각화를 사용 하 여.
  8. 포인트의 위치가 확인 되 면 그림 9c와 같이 같은 위치에 필터링-원시 x 선 이미지 슬라이스 가져.
    1. 모듈 조각 을 열고 번역 값을 변경 합니다.
  9. 삼상 접촉 선을 세그먼트 이미지에 레이블 인터페이스 모듈을 사용 하 여 압축을 풉니다.
    1. 단계 번호 상자에 3 을 입력 합니다. 블랙 복만에서 아니요 를 선택, 적용 및 레이블이 지정 된 인터페이스에 Isosurface 모듈 열고 효과적인 시각화에 대 한 원하는 대로 색상표 및 임계값 값을 변경.
  10. 조각 모듈에서 평면 정의및 옵션에서 드래거를 보기를 선택 하십시오. 드래거를 누른 그 수동 접촉 각도 측정 합니다 원하는 위치로 이동 합니다.
    1. 표시 옵션에서 회전 옵션을 선택 합니다. 조각을 회전 하려면 회전 핸들을 잡으십시오. 3 단계 연락처 라인에 수직이 고 그림 9d와 같이 수동으로 각도 측정 도구를 사용 하 여 접촉 각 측정 조각 회전.
      참고: 여기, 접촉 각은 61 °로 발견 되었다.
  11. 자동된 접촉 각 측정의 정확성을 확인 하는 동일한 위치에서 측정 하는 자동된 접촉 각 값에 대해 수동으로 측정 된 접촉 각을 플롯 합니다. 그림 10 미니 샘플 1에서에서 자동화 된 방법 및 서브 볼륨의 수동 방법 사이의 접촉 각의 비교 측정을 관찰 하는 것 좀 봐.

Representative Results

공부 3 샘플에 대 한 접촉 각의 측정 현장에서 배포 그림 6, 그림 11에 표시 된 기름 복구와 함께 표시 됩니다. 그림 12 는 waterflooding의 끝에 다른 일로 조건에 대 한 나머지 기름 배포판의 이미지를 보여줍니다. 습윤 혼합 (또는 접촉 각의 범위)27자동된 접촉 각 메서드 사용 하 여 측정 했다. 측정 된 접촉 각 배포판 간주 됩니다 대표 결과 원시 엑스레이에서 수동으로 측정 된 접촉 각에 비해 세그먼트 이미지에서 자동화 된 방법을 사용 하 여 측정 된 접촉 각 포인트 사이 좋은 일치 하는 경우 이미지입니다. 그림 10 의 예 자동된 접촉 각도 하위 볼륨에 대 한 동일한 위치에서 수동 연락처 각도 사이 비교 측정의 좋은 경기 미니 샘플 1 (약하게 물 젖은)를 보여 줍니다.

3 노화 프로토콜 3 샘플을 치료 하 고 3 일로 조건 (그림 6) 생성을 수행 했다. 낮은 온도 (60 ° C)에서 정적 (노화 기간 동안 오일 주입) 샘플 노화 하는 것은 약하게 물 젖은 상태, 분포 샘플 1 블루 (그림 6)에서 같은 귀 착될 수 있었다. 다른 한편으로, 부분적으로 동적 에이징 (노화 기간 동안 오일 주사)와 더 높은 온도 (80 ° C)에서 샘플을 노화 더 기름 젖은 표면, 샘플 2 회색 (그림 6)과 같이의 그런 혼합 젖은 조건 될 수 있습니다.

기름 복구 습윤, 이전 코어 규모 연구51비슷한 함수가 될 발견 됐다. 그러나, 그 당시 기름 복구 코어 규모 습윤 지의 기능으로 표시 했다. 비슷한 기름 복구 동작 공 규모에서 관찰 되 고 제자리에 접촉 각도 분포 (그림 11)의 평균 값의 함수로 표시 했다. (약하게 물 젖은) 샘플 1의 낮은 기름 회복 큰 숨 구멍 공간에서 석유의 트래핑 때문 이었다. 작은 통해 percolated 소금물 모서리, 준 구형 모양 (그림 12는), 무엇에 이전 조사에서 관찰 되었습니다 유사한 숨 구멍 공간의 센터에 연결이 끊긴된 중추로 갇혀 석유를 떠나 기 공 물 젖은 미디어52,,5354,55. 반면, 샘플 2 (더 많은 기름 젖은 표면 혼합 젖은 경우) 주로 연결된 (그림 12b) 했다 기름 층 했다. 이러한 얇은 레이어는 waterflooding의 끝에 높은 나머지 기름 채도 떠나는 느린 석유 생산만 허용 됩니다. 높은 기름 복구 했다 물 젖은 (그래서 큰 숨 구멍에서 더 적은 트래핑)도 강하게 기름 젖은 샘플 3 (혼합-젖은 90 ° 가까이 평균 접촉 각으로)에 달성 되었다 (더 적은 석유를 작은 숨 구멍 공간 유지)1. 샘플 2와 3의 혼합 젖은 경우, 기름 연결, 얇은 시트 모양의 구조 (그림 12b와 12 c)에 남아 있던 기름 젖은 다공성 미디어52,,5356의 다른 연구와 비슷합니다.

Figure 1
그림 1 : 코어 홀더 어셈블리의 구조 그림 다이어그램. 코어 소유자의 구성 요소는 표시 하 고 코어 홀더의 내부 횡단면 뷰 표시 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 2
그림 2 : 고압, 고 열 흐름 장치. 흐름 장치 4 고압 주사기 펌프의 구성: (A)는 오일 펌프, (B)는 수신 펌프, (C) 소금물 펌프, 및 (D)는 수감 펌프. 패널 (E) (F) PID 컨트롤러 고 (G) CO2 실린더 코어 홀더 어셈블리를 보여 줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 3
그림 3 : 이미지 대표 미니 샘플의 드릴링 시연. (한)이이 만화는 좋은 드릴링 위치와 직교 표를 보여 줍니다. x 와 y 는 훈련 위치를 찾는 데 사용 하는 코어 플러그의 센터에서 거리입니다. (b)이이 패널 (어두운 회색)에 코어 플러그 (반투명 렌더링) 미니 샘플의 건조 x 선 3 차원 이미지를 보여줍니다. (c) 이것은 코어 플러그 (40 µ m/복에서 스캔)의 수평 횡단면 뷰 이다. 바위 곡물 및 숨 구멍 각각 그레이 블랙에 표시 됩니다. (d)이이 패널 (5.5 µ m/복에서 스캔) 미니 샘플의 수평 단면 보기를 보여줍니다. (e)이 복잡 하 고 유형이 다른 기 공 크기 및 블랙 박스에 표시 된 미니 샘플의 위치와 형상을 보여주는 코어 플러그의 수직 단면 보기입니다. (f)이 강조 표시 된 미니 샘플 패널 e 5.5 µ m/복에서 검색의 확대 수직 단면 보기입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 4
그림 4 : 단계 대조 검사. (한)이이 패널 표시 소금물 (어두운 회색)과 기름 (블랙) 단계와 혼합 짓 눌린된 바위 (밝은 회색)의 대조 검사 합니다. 이것은 좋은 단계 대조 되도록 소금물의 적절 한도 핑을 결정 하기 위해 사용 되었다. (b)이 3 단계의 그레이 스케일 값의 히스토그램입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 5
그림 5 : 3 미니-샘플의 원시와 세그먼트 x 선 이미지의 수평 단면 보기. 패널 (a), (b), 그리고 (c) 보기 xy 횡단면의 미니-샘플 1, 2, 및 3, 각각. 맨 위 행 표시 원시 회색조 x 선 이미지 (기름, 소금물, 및 바위, 검정, 어두운 회색, 그리고 밝은 회색, 각각). 낮은 이미지 세분화 Trainable WEKA를 사용 하 여 동일한 조각 세그먼트 이미지 표시 (석유, 소금물와 락은 회색, 검정과 흰색, 각각). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 6
그림 6 : 연락처의 배포판 각도 3 미니 샘플의 측정. 샘플 1 파란색으로 표시 된 462,000 값 77 ° ± 21 °의 평균 접촉 각이 있다. 샘플 2 1.41 백만 값이 회색으로 표시 된 104 ° ± 26 °의 각도 문의 의미는 있다. 샘플 3 빨간색으로 표시 하는 769,000 값으로 94 ° ± 24 °의 평균 접촉 각을 있다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 7
그림 7 : 자동된 접촉 각 측정에 대 한 워크플로. (한) 이것은 락 투명 하 게 렌더링 하는 동안 파란색과 빨간색, 기름에 소금물을 보여주는 3 차원 세그먼트 이미지. (b)이이 패널 전체 이미지의 추출 된 서피스를 보여줍니다. 오일/소금물 표면 오일/바위 표면은 빨간색으로 표시 하는 동안 녹색으로 표시 됩니다. (c)이이 패널 전체 이미지의 부드러운된 표면 보여줍니다. (d)이이 패널 전체 이미지의 3 단계 연락처 라인을 보여줍니다. (e)이 검은 사각형으로 강조 하는 오일 신경 절의의 매끄러운된 표면에의 예입니다. (f)이이 패널은 강조 표시 된 오일 신경 절의 3 단계 연락처 라인을 보여줍니다. (g)이는 포인트 i (강조 표시 패널 f)에서 측정 한 접촉 각의 예. 오일/소금물, 기름/바위, 및 소금물/바위 표면에 녹색, 빨강과 파랑, 각각 표시 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 8
그림 8 : 3 개의 하위 볼륨 3 미니 샘플에서 추출. (한)이이 패널 표시 하위 볼륨 미니 샘플 1 (약하게 물 젖은)에서 추출 합니다. (b)이이 패널 미니 샘플 2 (혼합 젖은)에서 추출한 하위 볼륨을 보여줍니다. (c)이이 패널 미니 샘플 3 (혼합-젖은). 에서 추출한 하위 볼륨을 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 9
그림 9 : 일대일 접촉 각 측정 워크플로. (한) 이것은 임의로 선택 된 접촉 각 지점 (60 °) (이미지 사용 하는 데이터 시각화 소프트웨어에서 취득) 자동화 코드를 사용 하 여 측정의 시각화. (b)이이 패널 데이터 시각화 및 분석 소프트웨어를 사용 하 여 동일한 포인트의 위치를 식별 하는 방법을 보여 줍니다. (c)이이 패널 같은 위치에서 수동 접촉 각 측정을 수행 하는 방법을 보여 줍니다. (d)이 (61 °) 같은 위치에 수동으로 측정 된 접촉 각 포인트의 예입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 10
그림 10 : 미니 샘플 1에서에서 서브 볼륨의 동일한 위치에서 수동 접촉 각 측정에 비해 자동된 접촉 각 측정. 값은 그림 9에 설명 된 절차에 따라 측정 되었다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 11
그림 11 : 습윤의 기능으로 복구 오일. 예제 1, 2, 및 3의 기름 복구는 각각 67.1%와 58.6%, 84.0%입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 12
그림 12 : 다른 일로 조건에 대 한 나머지 기름 형태. (한) 샘플 1 (약하게 물 젖은), 나머지 기름 준 구형 모양으로 연결이 끊긴된 중추로 숨 구멍의 중심에 갇혀 되었다. 패널 (b)와 (c) 어떻게 예제 2 및 3 (혼합 젖은)에서 남은 기름에에서 남아 틈새와 작은 구멍에 연결 된, 얇은 시트 모양의 구조를 보여줍니다. 다른 색상 연결이 끊긴된 기름 중추를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Discussion

현장에서 습윤 특성 분석을 위한 높은 압력과 온도를 성공에서 가장 중요 한 단계는 다음과 같습니다. 1) 정확한 접촉 각 측정을 얻기 위해 필수적 이다 좋은 이미지 세그먼트를 생성 합니다. 2) 흐름, 그리고 큰 vugs 대표 비 다공성과 매우 깨지기 쉬운 샘플의 결과에서 지킬 수 있는 미니 샘플에서 큰 스며들 지 않는 곡물을 포함 하지 마십시오. 아니 누수와 함께 잘 제어 흐름 실험 3) 미니 샘플은 주입 된 액체의 양을에 아주 과민 하기 때문에 중요 하다 (즉, 하나의 공 볼륨은 약 0.1 mL). 4) 숨 구멍 공간에서 공기 (4 단계)로 서의 존재를 하지 마십시오. 5) 동안 전체 흐름 실험 샘플의 온도 제어를 유지 합니다. 6) 평형에 도달 하는 시스템에 대 한 대기는 검사 중 어떤 인터페이스 휴식을 피하십시오. 7)를 사용 하 여 효과적인 x 선 이미지 재건을 위해 필요한 적절 한 센터 시프트 수정.

자동된 접촉 각 메서드는 세그먼트 이미지에 적용 되기 때문에 이미지 세분화의 정확도 의해 제한 됩니다. 이미지 분할 이미징 이미징 프로토콜 및 microtomography 스캐너의 성능에 따라 품질에 따라 달라 집니다. 또한, 그것은 이미지 재건 및 노이즈 감소 필터 뿐만 아니라 TWS32 등 시드 분수령 방법57분할 방법에 민감. 이 작품에서 TWS 메서드는 필터링 된 x 선 이미지 (노이즈 감소 필터를 사용 하 여)에 적용 된 분수령 메서드에서 그에 비해 원시 x 선 이미지에 더 정확한 접촉 각 측정을 제공. 노이즈 감소 필터를 사용 하 여 3 상 접촉 선31가까이 특히 복 평균 때문에 바위의 몇몇 부분에서 덜 기름 젖은 것 처럼 인터페이스를 만든다. TWS는 나머지 기름 포화의 금액 뿐만 아니라 나머지 기름 중추의 캡처할 수 있습니다. 이것은 특히 혼합 젖은 경우에 남아 있는 오일에 대 한 경우, 어떤 기름으로 숨 구멍 공간에 유지에서 얇은 시트 모양의 구조, 만드는 그것은 세그먼트 수를 도전 따라 회색조 임계값 값만에.

이 현장에서 습윤 결정 다른 기존의 습윤 측정 방법에 비해 공기 통 바위의 습윤 조건의 철저 한 설명을 제공 합니다. 그것은 매개 변수를 계정에 모든 중요 한 기 공-규모 바위, 바위 표면 거칠기, 바위 화학 성분, 및 기 공 크기와 형상, 같은 습윤 인덱스7,8 , 원래의 전 접촉에 의해 가능 하지 않은 각 방법4,9,,1011. 자동 제자리에 접촉 각 측정 미크론 규모를 사용 하 여 강력 하 고 수동 방법24와 관련 된 모든 주관을 제거 합니다. 또한, 다른 자동화 된 방법25,26에 비해 voxelization 유물 제거에 더 효과적입니다. 제자리에 접촉 각 배포 자동화 메서드를 사용 하 여 측정은 상대적으로 빠른. 예를 들어, 595 백만 복을 포함 하는 세 가지 샘플 이미지 중에 접촉 각을 측정 하기 위한 런타임 단일 2.2 g h z CPU 프로세서를 사용 하 여 약 2 시간입니다.

미래에 다른 저수지 락 시스템 형성 소금물과 원유 포화 하이 프로토콜을 사용할 수 있습니다. 같은 방법만 석유 산업에 국한 되지 않습니다 및 수정 고 습윤 조건 다양 한 다공성 매체에 있는 2 개의 혼합할 수 없는 액체와 어떤 세그먼트 3 차원 이미지에서 습윤 특성에 맞게.

Disclosures

X 선 마이크로-단층 촬영 데이터 집합이이 종이 높은 해상도 디지털 바위 포털에서 사용할 수 있습니다.
www.digitalrocksportal.org/projects/151
접촉 각, 액체/액체 인터페이스 곡률의 자동 측정을 실행 하는 데 사용 하는 코드 GitHub에서 사용할 수 있습니다.
https://github.com/AhmedAlratrout/ContactAngle-Curvature-Roughness

Acknowledgments

우리가 기꺼이이 일 자금에 대 한 아 부 다 비 국립 석유 회사 (ADNOC) 및 ADNOC 육상 (이전의 아부다비 회사 Onshore 석유 운영 회사에 대 한)을 감사 합니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Xradia VersaXRM-500 X-ray micro-CT ZEISS Quote X-ray microtomography scanner, https://www.zeiss.com/microscopy/int/products/x-ray-microscopy.html
Teledyne Isco syringe pumps Teledyne Isco Quote Model 100DM, Model 260D and Model 1000D, http://www.teledyneisco.com/en-uk
Core holder Airborne Quote 9.5 ID Coreholder, www.airborne-international.com
Gas pycnometer Micromeritics Quote AccuPyc II 1340 Pycnometer, http://www.micromeritics.com/Product-Showcase/AccuPyc-II-1340.aspx
Thermocouple Omega KMTSS-IM025U-150 0.25 to 1.0 mm Fine Diameter MI Construction Thermocouples Terminated With A Mini Pot-Seal and 1m PFA Lead Wire, https://www.omega.co.uk/pptst/TJMINI_025-075MM_IEC.html
Flexible heating jacket Omega KH-112/5-P Kapton Insulated Flexible Heaters, https://www.omega.co.uk/pptst/KHR_KHLV_KH.html
PEEK tubing Kinesis 1533XL PEEK Tubing 1/16”OD X 0.030” (0.75mm) ID Green, http://kinesis.co.uk/tubing-tubing-peek-green-1-16-x-0-030-0-75mm-x100ft-1533xl.html
Tube cutter Kinesis 003062 Tube cutter, http://kinesis.co.uk/tubing-tube-cutter-003062.html
PEEK fingertight fitting Kinesis F-120X Fingertight Fitting, single piece, for 1/16" OD Tubing, 10-32 Coned, PEEK, Natural, http://kinesis.co.uk/fingertight-fitting-single-piece-for-1-16-od-tubing-10-32-coned-peek-natural-f-120x.html
PEEK adapters and connectors Kinesis P-760 Adapters & Connectors: PEEK™ ZDV Union, for 1/16" OD Tubing, 10-32 Coned, http://kinesis.co.uk/catalogsearch/result/?q=P-760
PEEK plug Kinesis P-551 Plug, 10-32 Coned, PEEK, Natural, http://kinesis.co.uk/plug-10-32-coned-peek-natural-p-551.html
Digital Caliper RS 50019630 Digital caliper, http://uk.rs-online.com/web/
Three-way valve Swagelok SS-41GXS1 Stainless Steel 1-Piece 40G Series 3-Way Ball Valve, 0.08 Cv, 1/16 in. Swagelok Tube Fitting, https://www.swagelok.com/en/catalog/Product/Detail?part=SS-41GXS1
Viton sleeve Cole-Parmer WZ-06435-03 Viton FDA Compliant Tubing, 3/16" (4.8 mm) ID, https://www.coleparmer.com/i/mn/0643503
Drilling bit dk-holdings quote Standard wall drill *EDS540, 5mm internal diameter x continental shank, reinforced stepped shank 5mm of the tube behind 20mm of diamond, http://www.dk-holdings.co.uk/glass/stanwall.html
Heptane Sigma-Aldarich 246654-1L Heptane, anhydrous, 99%, http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/246654?lang=en&region=GB
Potassium iodide Sigma-Aldarich 231-659-4  purity ≥ 99.0%, https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/60399?lang=en&region=GB
ParaView Open source Free Data visiualization software (Protocol step 6.6), https://www.paraview.org/
Avizo Software FEI License Data visiualization and analysis software (Protocol step 1.2, 5.7.1), https://www.fei.com/software/amira-avizo/
Recontructor Software ZEISS License https://www.zeiss.com/

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References

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공학 문제 140 습윤 문의 각도 x 선 microtomography 기 공 규모 다 상 흐름 표면 조건 세분화.
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