Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

Gözenek ölçekli görüntüleme ve hidrokarbon rezervuar Rock Wettability x-ışını Microtomography kullanarak yeraltı koşulları, karakterizasyonu

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

Summary

Bu iletişim kuralı bir opak gözenekli orta (hidrokarbon rezervuar rock) yeraltı koşulları, x-ışını microtomography elde edilen üç boyutlu görüntüleri kullanarak karmaşık ıslatma koşulları tanımlamak için sunulur.

Abstract

Situ wettability ölçümleri hidrokarbon rezervuar kayalar içinde sadece son zamanlarda mümkün olmuştur. Bu çalışmanın amacı hidrokarbon rezervuar rock gözenek ölçekli üç boyutlu röntgen görüntüleme yeraltı koşulları kullanarak karmaşık ıslatma koşulları tanımlamak için bir protokol sunmaktır. Bu çalışmada, türdeş olmayan karbonat rezervuar kayalar, çok büyük üreten petrol sahasını, çıkarılan protokol göstermek için kullanılmıştır. Kayalar tuzlu su ve yağ ile doymuş ve üç haftalıkken genellikle hidrokarbon rezervuar (karışık-wettability da bilinir) mevcut wettability koşulları çoğaltmak için yeraltı koşulları yaşlı. Tuzlu su enjeksiyon sonra yüksek çözünürlüklü üç boyutlu görüntüler (2 µm/Voksel) satın aldı ve daha sonra işlenen parçalara ve. Dağıtım wettability tanımlar, iletişim açının hesaplamak için aşağıdaki adımlar gerçekleştirilir. İlk, sıvı-sıvı ve sıvı-kaya yüzeyleri meshed. Yüzeyler Voksel el eşyaları kaldırmak için düzgünleştirilir ve üç fazlı temas hattı boyunca resmin tamamını, in situ kişi açıları ölçülür. Bu yöntem büyük avantajı in situ wettability muhasebe gözenek ölçekli kaya özellikleri, rock yüzey pürüzlülüğü, rock kimyasal bileşimi ve gözenek boyutu gibi karakterize etmek için onun yetenek olduğunu. Situ wettability hızla puan yüzbinlerce belirlenir.

Yöntem segmentasyon doğruluk ve X-ray görüntü çözünürlüğü sınırlıdır. Bu iletişim kuralı, çeşitli uygulamalar için farklı koşullar ve farklı sıvılar ile doymuş başka karmaşık taşların wettability karakterize etmek için kullanılabilir. Örneğin, bu bir ekstra yağ kurtarma verim en iyi wettability belirlemede yardımcı olabilir (yani, tuzlu su tuzluluk buna göre daha yüksek petrol kurtarma elde etmek için tasarlama) ve daha fazla CO 2yakalamak için en verimli ıslatma koşulları bulmak için yeraltı oluşumları.

Introduction

Wettability (immiscible sıvı, katı bir yüzeye arasındaki iletişim açı) sıvı yapılandırmaları kontrol eden ve kurtarma rezervuar kayalar petrol anahtar özellikleri biridir. Wettability göreli geçirgenliği ve kapiller basınç1,2,3,4,5,6dahil makroskopik akış özellikleri etkiler. Ancak, rezervuar rock situ wettability ölçme bir meydan okuma kalmıştır. Rezervuar rock wettability dolaylı olarak wettability endeksi7,8ve doğrudan ex situ düz mineral yüzeylerde4,9 tarihinde kullanarak çekirdek ölçekte geleneksel olarak belirlenmiştir , 10 , 11. hem wettability endeksleri ve ex situ kişi açı ölçüleri sınırlıdır ve hidrokarbon rezervuar, tipik olarak gerçekleşir karışık-wettability (veya iletişim açı aralığını) karakterize olamaz. Ayrıca, onlar bu gözenek ölçekte sıvı düzenleme üzerinde doğrudan bir etkiye sahip gözenek ölçekli kaya gibi özellik kaya mineraloji, yüzey pürüzlülüğü, gözenek-geometri ve kayma heterojenite, hesap yapmak.

Son gelişmeler non-invaziv x-ışını microtomography12, bir yüksek sıcaklık ve Basınç cihazları13, kullanımı ile birlikte kullanarak Imaging üç boyutlu geçirgen medyada14 çok fazlı akış çalışma izin ,15,16,17,18,19,20,21,22,23. Bu teknoloji manuel in situ temas açısı ölçümleri bir opak gözenekli ortamda (taş ocağı kalker kaya) yeraltı koşulları24gözenek ölçekte gelişimi kolaylaştırdı. 45° ± 6° CO2 ve potasyum iyodür (KI) tuzlu su arasında ortalama kişi açı değerini el ile 300 puan ham görüntüleri elde edildi. Ancak, elle yapılan yöntem zaman alır (Örneğin, 100 kişi açı puanları sürebilir birkaç gün için ölçülecek) ve elde edilen değerler öznel bir önyargı var.

Situ kişi açı ölçümü uygulanan farklı yöntemlerle otomatik parçalara üç boyutlu röntgen25,26,27resimlerini. Scanziani vd. 25 elle yapılan yöntem yanında duvar ilanı bir daire dilimleri sıvı-rock arabiriminde yer üç fazlı dokunma çizgisine dik bir çizgi ile kesişiyor sıvı-sıvı arayüzü geliştirilmiş. Bu yöntem, taş ocağı kalker kaya decane ve kı tuzlu su ile doymuş üç boyutlu görüntülerden çıkarılan küçük alt birimlere uygulanmıştır. Klise vd. 26 in situ temas açısı otomatik olarak sıvı-sıvı arabirimleri ve sıvı-rock arabirimleri uçaklara yaklaştırarak ölçmek için bir yöntem geliştirdi. Temas açısı bu uçaklar arasında belirlendi. Bu yöntem üç boyutlu görüntüleri gazyağı ve tuzlu su ile doymuş boncuk uygulandı. Hem otomatik yöntemleri hata, oluşturabileceğine voxelized resimlere uygulanan ve her iki yöntem de sıvı-sıvı çizgiler veya uçak monte edildi ve sıvı-rock arabirimleri ve temas açısı aralarında ölçülen. Bu iki yaklaşım voxelized üzerinde uygulamak karmaşık rock geometri kesimli görüntülerini hataları için de zaman alıcı olurken neden olabilir.

Bu protokol için biz AlRatrout vd tarafından geliştirilen otomatik in situ temas açısı yöntemini uygulama voxelization eserler sıvı-sıvı ve sıvı-katı arabirimleri için Gauss yumuşatma uygulayarak kaldırır 27 . Sonra bir üniforma eğriliği düzeltme yalnızca kapiller denge ile tutarlıdır sıvı-sıvı arayüzey için uygulanır. Yüz binlerce kişi açı puanları ölçülen hızla birlikte onların x-, y- ve z-koordinatları. AlRatrout ve ark. yaklaşım 27 decane ve kı tuzlu su ile doymuş su ıslak ve karışık-ıslak ocağı kalker örnekleri uygulandı.

Bu protokol için çalışan sayımız x-ışını microtomography karmaşık karbonat rezervuar kayalar, çok büyük bir--dan hulâsa bir in situ wettability karakterizasyonu yürütmeye bir yüksek basınç ve yüksek sıcaklık aparatı ile birlikte en son gelişmeler Petrol Orta Doğu'da yer alan üreten. Kayalar petrol rezervuar koşulları keşif üzerine yeniden üretmek için yeraltı koşulları, ile doymuş. O diğerleri (ilk oluşumu tuzlu su ile dolu) su ıslak28,29,30kalır bu rezervuar kaya yüzeyleri (ile ham petrol ile doğrudan temas) haline petrol-ıslak, olan. Ancak, rezervuar rock wettability yüzey pürüzlülüğü, rock kimyasal heterojenite, ham petrol kompozisyon, tuzlu su kompozisyon wettability kapakların, derecesini kontrol çeşitli faktörler nedeniyle daha da karmaşık ve Doygunluk ve sıcaklık ve basınç. Bir son çalışmada31 genellikle rezervuar kayalar üstündeki ve altındaki 90 °, otomatik yöntemini kullanarak ölçülen her ikisi AlRatrout ve ark. tarafından geliştirilen değerleri ile temas açısı bir dizi olduğunu göstermiştir 27.

Bu çalışmanın temel amacı rezervuar kayalar (karışık-wettability) yeraltı koşulları, in situ wettability karakterize için kapsamlı bir protokol sağlamaktır. Situ kişi açının doğru bir ölçüm iyi segmentasyon kalite gerektirir. Bu nedenle, öğretilebilir WEKA bölümleme (TWS)32 sadece kalan yağ miktarını aynı zamanda kalan şekil yakalamak için kullanıldı gangliyon, böylece yağ olarak bilinen bir makine öğrenme tabanlı segmentasyon yöntemi daha doğru kişi açı kolaylaştırılması ölçümleri. Son zamanlarda, TWS segmentasyon Paketli parçacık yatak, tekstil lifleri içinde sıvı gibi uygulamalar çeşitli ve gözenekleri sıkı rezervuarlar33,34,35,36kullanılmıştır, 37,38,39,40. Kalan yağı yüksek çözünürlükte doğru ve yeraltı koşulları, görüntü kullanılan (resim 1 ve Şekil 2) bir roman deneysel aparatı oldu. Mini-kaya örnekleri karbon elyaf yapılmış bir alışveriş türü çekirdek sahibi41 ortasına doluydu. Bir uzun ve küçük çaplı karbon fiber kol kullanımı çok kapatmak için örnek, bu nedenle x-ışını akı artan ve daha kısa bir süre içinde daha iyi bir görüntü kalitesi elde gerekli pozlama süresini azaltmanın teslim edilmesi bir x-ışını kaynağı sağlar. Karbon fiber kalarak yüksek basınç ve sıcaklık koşullarını x-ışınları21için yeterince şeffaf işlemek için güçlü kabıdır.

Bu çalışmada, rezervuar kayalar yeraltı koşulları, in situ wettability karakterize etmek için takip adımlar verilmiştir. Bu sondaj temsilcisi mini-örnekleri, çekirdek sahibi derleme, akış aparatı ve akış yordamı, görüntüleme protokolü, görüntü işleme ve segmentasyon ve sonunda temas açısı oluşturmak için otomatik temas açısı kod çalıştıran içerir dağılımları.

Protocol

1. temsilcisi Mini-örnekleri kaya delme

  1. Yüksek çözünürlüklü taramaları elde etmek için mini-örnekleri (yani, 5 mm çapında ve 15-30 mm uzunluğu ile) matkap. İlk olarak, çekirdek tak 2 başvuru işaretleri ile birbirlerine dik Şekil 3' te gösterilen etiket. Sonra çekirdek tak tam görüş alanı (FFOV) tarama 40 µm/Voksel gözenekleri ve tahıl iç dağılımını görselleştirmenizi Voksel büyüklüğü ile elde etmek.
  2. Tanımlamak ve iyi sondaj yerleri dikkatle etiketleyin: Bu büyük vugs veya mineral taneleri kaçının. Şekil 3' te gösterilen rock üç boyutlu görüntüsünü görselleştirmek için bir veri görselleştirme ve analiz yazılımı (Tablo reçetesi) kullanın. Rock kuru görüntü iki boyutlu bir dilim açın ve dilimin en baştan kaya tabanına hareket ederken iyi delme konumları belirleyin.
  3. Akan su soğutma sıvısı kullanırken mini örnekleri inebilecek biraz sondaj bir paslanmaz çelik kullanın. Kırılgan mini örnekleri dikkatle, onların tabanından mini örnekleri kaldırmak için (yani, küçük bir düz kafa tornavida) ince bir keski kullanarak ayıklayın. Her iki ucunda da mini örnekleri yapmak düz akış son parçaları ile iyi iletişim kolaylaştırmak için.
  4. Doğru bir şekilde kullanarak bir kumpas mini örnekleri boyutlarını ölçün. Toplu birim hesaplamak için ölçülen boyutları kullanın. Ölçülen toplu cilt gözenek birimi bulamıyor tarafından ölçülen helyum porozite çoğalıyor.
  5. Helyum porozite mini örneklerinin ölçmek için bir gaz pycnometer kullanın. İlk olarak, gaz pycnometer kuru kaya örnek tahıl yoğunluğu (kg/m3) ölçmek için kullanın. Kuru örnek kütlesi (kg) tahıl cilt (m3) elde etmek için ölçülen tahıl yoğunluğu tarafından (kg/m3) bölün. 1.4. adımda hesaplanan toplu birim tahıl birimden çıkarma ve son olarak, fark toplam porozite (Kesir) elde etmek için toplu hacimce bölün.
  6. Delinmiş mini örnekleri (yani, 5.5 µm/Voksel) daha yüksek bir çözünürlükte tarama iç gözenek yapısı değerlendirmek için bir x-ışını microtomography tarayıcı kullanarak. Bunun nasıl yapıldığı Tarih adım 4 daha fazla bilgi için bakın.
    Not: mini-örnekleri sondaj hareketli mekanik parçaları içerir. Yani, tam kişisel koruyucu donanımları (PPE) ve delme sırasında uygun önlemleri alın.

2. çekirdek sahibi derleme

  1. Örnek aşağıdaki adımları izleyerek bir alışveriş türü çekirdek sahibi41 (Şekil 1) yükleyin.
  2. Mühürleme vida kaldırarak çekirdek sahibi montaj demontaj ve flowhead, M4 cıvata. Flowhead onun oluk sızdırmazlık halkası kaldırmak ve aseton gibi temizlik bir sıvı ile temiz bir bez kullanarak mühürleme maksatlı. (Bkz: Şekil 1A Şekil 1B flowhead, Şekil 1C için mühürleme vida için boru, Şekil 1D 1/16 PEEK için çekirdek sahibi derleme bileşenleri iyi net bir bankta sipariş yer uygun, Şekil 1E rock örnek, Şekil 1F için kauçuk kablo kanalları, Şekil 1G için ısıl için Şekil 1ben karbon fiber için paslanmaz çelik sonuna kol ve Şekil 1J esnek ısıtma ceketi için).
  3. Esnek ısıtma ceketi karbon fiber kol etrafında sarın.
  4. Bir ısıl çekirdek sahibi Bankası yolu ile halka için ekleyin.
  5. ± 1 ° C21içinde sıcaklık kontrol için inşa özel bir orantılı-integral-türev (PID) denetleyicisi (Şekil 2) kullanın.
    Not: ± 1 ° C içinde istikrarlı bir sıcaklık sürdürmek petrol ve iletişim açı ölçüm42,43etkileyebilecek tuzlu su interfacial gerilim değiştirme önlemek önemlidir.
  6. Polieter eter keton (göz) boru Bankası çekirdek sahibi ve üst aracılığıyla iş parçacığı. Sonra göz boru özel yapım son parçaları bağlayın.
  7. Alıpkendi bir uzunluk için yaklaşık olarak eşit olarak rock örnek uzunluğu artı son adet kesilmiş. Örnek bir lastik boru içine yavaşça kaydırın ve sonunda parçalara bağlayın. Alıpkendi örnek içine düştüm sıvı sızıntı önlemek için son parçaları üzerinde sıkı bir uyum verir emin olun.
  8. Isıl ipucu gözenekleri içinde sıvı sıcaklığını ölçmek için örneğinin yanındaki koyun.
  9. Dikkatle çekirdek sahibi her iki ucunu bir araya getirin. Örnek görüş tarama alanı olmak çekirdek sahibi ortasındaki konumlandırıldığından emin olun.

3. cihaz ve akışı işlem akışı

  1. (Bkz: Şekil 2A yağ pompası, Şekil 2B alıcı pompa, Şekil 2C tuzlu su pompa ve için 4 yüksek basınç şırınga pompalar oluşan akış aparatı (Şekil 2) hazırlamak Şekil 2D kısıtlayıcı pompa için), bir çekirdek sahibi derleme (bkz. Şekil 2E) bir PID denetleyicisi (bkz. Şekil 2F) ve CO2 silindir (gerçekleştirmek için bkz: Şekil 2G), yeraltı koşulları, waterflooding.
  2. Çekirdek sahibi derleme tutun ve x-ışını microtomography inceden inceye gözden geçirmek içinde rotasyon sahnede yeri bir mengene kullanın.
  3. Esnek PEEK boru örnek ve sıkıcı halka pompalar sıvı bağlamak için kullanın.
  4. Deiyonize su ile izole halka boşluğu doldurmak ve hava delik. Çekirdek kenarlarında bir akışı önlemek için alıpkendi sıkmak için 1,5 MPa kısıtlayıcı baskı uygulayın.
  5. CO2 silindir temel üç yollu vana bağlanmak ve CO2 gözenek uzaydan havayı çıkarmak 1 h için örneği üzerinden düşük bir hızda floş.
  6. Temel üç yollu vana üzerinden çekirdek sahibinin Bankası (7 kilo yüzde KI tuzlu su ile dolu) tuzlu su pompası bağlanabilir ve gözenek uzaya tuzlu su enjekte önce üç yollu vana öbür tuzlu su enjeksiyon çizginin dışına Hava Temizleme. 0.3 mL/dk 1 tam örnek tuzlu su ile emdirmek h (yaklaşık 200 gözenek birimleri) için tuzlu su enjekte. Sonra üst ve temel üç yollu Vanalar kapatın.
  7. Basınç testi karşı herhangi bir drenaj (yağ enjeksiyonu) gerçekleştirmeden önce her iki pompa içindeki eşdeğer basınç belirlemek için alıcı pompa yağ pompası. İlk olarak, her iki pompa ile iki yönlü bir vana bağlanmak ve Vana kapalı tutun. Basıncı 10 MPa her iki pompa için artırmak ve yağ pompası durdurmak ve alıcı pompa hala çalışırken iki yönlü vanayı aç. Alıcı silindirin içinde 10 MPa eşdeğer olan yağ pompası (yani, 10,01 MPa), basınç okuma kaydedin.
  8. Gözenek basıncı 10 MPa için ve 60 ya da 80 ° c sıcaklık yükselterek yeraltı koşullarını oluşturmak Esnek ısıtma ceketi ve ısıl PID denetleyicisine bağlanmak ve hedef değeri (60 ya da 80 ° C) uygulayın. Temel üç yollu vana (KI tuzlu su ile dolu) alıcı pompa bağlanmak ve bir gözenek basıncı 10 MPa ve 11,5 MPa kısıtlayıcı bir baskısı sağlandığı kadar kısıtlayıcı basınç ile birlikte 1 MPa adımda gözenek basınç artışı. Bu aşamada, koşulları hidrokarbon rezervuar petrol geçişten önce kaynak kaya çoğaltmak.
  9. Üst üst üç yollu vana üzerinden çekirdek sahibinin yağ pompası bağlanabilir ve herhangi bir hava hattında kaldırmak için vana diğer tarafında aracılığıyla petrol floş. Test edilmiş eşdeğer basınç (yani, 10,01 MPa) basınç vanası kapalı tutarak artırın. O zaman, yağ pompası ve en iyi üç yollu vana açık bırakıp drenaj 10 MPa yeraltı koşulları 20 gözenek birimleri sabit debi 0,015 mL/dk (Bu kılcal hakim olduğu akış rejimi oranıdır) kullanarak yağ enjekte ve 60 ya da 80 ° C.
  10. Denge için en az 2 h sonra yağ enjeksiyonu ulaşmak ve yüksek çözünürlüklü bir tarama (yani, 2 µm/Voksel) elde etmek için sistemi terk bir x-ışını microtomography tarayıcı kullanarak. Bunun nasıl yapıldığı Tarih adım 4 daha fazla ayrıntı için başvurun.
  11. O zaman, yer, çekirdek sahibi derleme X-ray microtomography tarayıcı tüm güvenlik önlemlerini ile çok dikkatli bir şekilde dışarı taşımak çekirdek sahibi derleme fırın yerleştirin ve yaşlanma gerçekleştirmek için akış satırları yeniden kaya değiştirmek için 3 hafta wettability.
    1. Petrol kurtarma wettability bir fonksiyonu olarak araştırmak için farklı wettability koşulları oluşturmak için farklı yaşlanma iletişim kuralları kullanırlar. Wettability değişiklik (su-yağ-ıslak ıslak) derecesi farklı sıcaklıklarda ve petrol besteleri30,31,44kullanarak kontrol.
    2. Örneğin, daha fazla yağ-ıslak yüzeyler ile karışık-ıslak rock üretmek için nispeten yüksek sıcaklık (80 ° C) uygulamak ve ham petrol (830 ± 5 kg/m3 21 ° C'de yoğunluğu) sürekli ya da sık sık enjekte (dinamik yaşlanma) sürekli bir tedarik sağlamak için wettability değişiklik45hızlandırabilir kutup ham petrol bileşenleri. Zayıf su ıslak rock üretmek için daha düşük sıcaklık (60 ° C) ve (statik yaşlanma) yaşlanma sırasında hiçbir ham petrol enjeksiyon kullanın. Ortalama bir kişi açı 90 ° yakın karışık-ıslak rezervuar taşla oluşturmak için dinamik yaşlanma nispeten ağır ham petrol (ile 870 ± 5 kg/m3 asphaltene yağış46, ikna etmek için heptane ile karışık 21 ° C'de yoğunluğu ile gerçekleştirmek 47,48) ama 60 ° C31.
  12. Yaşlanma sürecini tamamladıktan sonra çekirdek sahibi derleme x-ışını microtomography tarayıcıya geri taşımak.
  13. Yeraltı koşulları, kuralları waterflooding. Basınç tuzlu su pompa alıcı pompa karşı adım 3.7 belirtildiği gibi aynı yordamı izleyerek waterflooding gerçekleştirmeden önce sınayın.
    1. İlk olarak, temel üç yollu vana tuzlu su hattı bağlayın ve en iyi üç yollu vana üzerinden çekirdek sahibi üst alıcı pompa bağlanın.
    2. Waterflooding bir sabit düşük akış hızı (Örneğin, 0,015 mL/dk) kullanarak, yaklaşık 10-7düşük bir kılcal damar sayısı sağlanması yeraltı koşulları, 20 gözenek birimlerin gerçekleştirin.
    3. Son olarak, denge için en az 2 h waterflooding sonra ulaşmak ve yüksek çözünürlüklü bir tarama aynı yerde tekrar elde etmek için sistem bırakın.
      Not: Bu tür yüksek basınç iletken ve - sıcaklık deneyleri detaylı risk değerlendirmesi ve sıkı tüm akışı cihazları X-ray microtomography tarayıcı dışında herhangi bir in situ tüm deneyler önce test gerektirir güvenlik önlemleri yerde.

4. görüntüleme Protokolü

  1. Üç boyutlu röntgen elde etmek için bir x-ışını microtomography tarayıcı rezervuar rock mikron ölçekte tarar kullanım petrol ve yeraltı koşulları, tuzlu su ile doymuş.
  2. Petrol, tuzlu su ve rock arasında en etkili faz kontrast KI x-ışını adsorpsiyon açısından ara faz kullanarak tuzlu su faz doping tarafından bulmak. Petrol (en düşük fiyat emilimi, siyah) arasında iyi bir kontrast elde etmek için (orta, koyu gri) salamura ve Şekil 4' te gösterildiği gibi (en sorbing faz, açık gri), rock, mini-kapları KI tuzlu su farklı ağırlık yüzdesi ile hazırlamak ve tarama gerçekleştirmek . Gri tonlama değer histogramını 3 ayrı bölüm (Şekil 4b) göstermelidir.
    1. Bir kontrast örnek, yarı-dolgu küçük silindirik cam kap (1 mL) petrol ve kı tuzlu su aşamaları ile hazırlamak için. Daha sonra diğer yarısı kapsayıcı ezilmiş kaya parçaları ile doldurun ve mix onları titizlikle. Bir temiz silindirik metal karışımı tarama sırasında herhangi bir tahıl hareket kaçınarak, kompakt için kullanın. Tam KKE giymek ve ham petrol ve bir duman dolabında KI tuzlu su karıştırma gerçekleştirin.
  3. Bir nispeten uzun karbon fiber çekirdek sahibi ile küçük çaplı mümkün olduğunca yakın örnek için teslim edilmesi x-ışını kaynağı kullanın. Döndürme tarama satın alma sırasında nedeniyle örnek hareketi artırmak olabilir çok uzun çekirdek tutucu kullanmayın.
  4. 4 X objektif bir yüksek çözünürlükte (yani, 2 µm/Voksel) etkili in situ kişi açı ölçmek için yeterli X-ray görüntüleri elde etmek için kullanmak. Esnek PEEK boru enjeksiyon çizgiler olarak düzgün 360 ° dönme çekirdek sahibi derleme sırasında tarama edinme izin vermek için kullanın.
  5. İnce veya düşük yoğunluklu örnekleri için bir x-ışını kaynağı voltaj ve 80 gücünü kullanır kV ve 7 W, anılan sıraya göre. Kalın ya da yüksek yoğunluklu örnekleri için bir x-ışını kaynağı voltaj ve 140 gücünü kullanır kV ve 10 W, anılan sıraya göre.
    Not: Bu durumda, bir x-ışını kaynağı voltaj 80 kV ve 7 W güç kullanılmıştır.
  6. 2 µm/Voksel inceden inceye gözden geçirmek almak için bir çekim hızı ile 4 X objektif kullanın (yani, 1.5 s veya daha fazla) 5.000 adet/s daha büyük bir x-ışını radyasyon yoğunluk elde etmek yeterli.
  7. Çok sayıda projeksiyonlar (en azından 3.200 projeksiyonlar) bağlı olarak zaman kısıtlamaları kullanın.
    Not: X-ışını microtomography bir iyonizan radyasyon risk vardır. Bu nedenle, bir uygun risk değerlendirmesi emniyetli bir çalışma ortamı sağlamak için gereklidir.

5. görüntü işleme ve segmentasyon

  1. İlk olarak, üç boyutlu röntgen görüntüleri (.txm) oluşturmak için yazılım (Tablo reçetesi) kullanarak x-ışını tomografi veri kümesi yeniden. Giriş dosyası (.txrm) almak için Gözat ' ı tıklatın. Ardından, El ile merkezi Shift ve en uygun merkezi üst karakter düzeltme değeri için arama tarama satın alma sırasında herhangi bir örnek hareket için hesap için seçin.
    1. Uygun merkezi üst karakter değeri için arama. Geniş bir ürün yelpazesi (10 -10) ve bir büyük adım boyu (1.0) ile başlar. En iyi değeri elde edilir kadar arama aralığı ve adım boyu (0,1), dar.
    2. En iyi merkezi üst karakter değeri kullanarak tarama yeniden. Herhangi bir ışın etkileri daha önce görüntü yeniden Sertleştirme için hesap.
  2. Belirli uygulama için uygun bir uygun segmentasyon yöntemi kullanın. İn situ wettability doğru bir şekilde tanımlamak için gri tonlama görüntüler için üç fazlı parçalı görüntüler (petrol, tuzlu su ve rock) için böyle TWS32 makine öğrenme tabanlı görüntü segmentasyon yöntemi kullanın. Görüntü bir Fiji (ImageJ)32 - görüntüleri Voksel temas açısı ölçülü özellikle üç fazlı dokunma çizgisine yakın ortalama önlemek için filtre uygulama herhangi bir gürültü uygulamadan segmentlere ayırmak için eklentidir TWS - açın.
  3. Ortalama, varyans ve kenarları, özellikli tabanlı segmentasyon uygulamak gibi eğitim özellikleri ve rasgele orman algoritma seçin.
    1. Segment oluşturma ayarlarında (Gauss bulanıklığı, türevleri, yapısı, fark Gauss, maksimum, medyan, Varyans, ortalama, en az, kenarları, Laplasyen'in ve kendir) 12 Eğitim özellikleri bulmak için ayarları içinden seçmek tıklatın en iyi eğitim özellikleri. Seçileni farklı eğitim özellikleri veya bunların bir kombinasyon kullanarak bölümleme denemeler üzerinde temel alır. Örneğin, kenarları, ortalama ve özellikleri eğitim farkı kombinasyonu bu karbonat rezervuar rock sistem için en iyi segmentasyon sonuçları vermek bulundu.
    2. Sınıflandırıcısı seçenekleri, FastRandomForestseçin.
    3. Yeni bir döneme (yani, petrol) eklemek için Oluştur yeni sınıf' ı tıklatın.
  4. Tüm 3 aşama (petrol, tuzlu su ve rock) el ile bir Sınıflandırıcısı modeli eğitmek için bir giriş olarak piksellerden etiketleyin. Serbest çizim aracı ImageJ yazılım (Fiji) kullanarak, 3 aşama vurgulayın. Piksel etiketleme süre faz şeklinde takip etmeye çalış. Bir kez tam, Sınıf Ekle' yi tıklatın. Sonra aynı diğer 2 aşamaları için gerçekleştirin.
  5. Resmin tamamını tren Sınıflandırıcısı düğmesini tıklatarak 3 safhaya segmentlere ayırmak için eğitimli Sınıflandırıcısı uygulanır.
  6. İyi segmentasyon sonuçlar elde edilir 5.4 ve 5.5 tamamlayana dek. Kesimli görüntü görselleştirmek için oluşturma sonucu tıklatın. Son olarak, görüntü kaydetmek için TIFF olarak kaydet ' i tıklatın. İyi bir bölümleme bir örneğini görmek için Şekil 5 ' te bak.
  7. Parçalı görüntüler bir 8-bit işaretsiz biçimde olan ve 3 aşama olarak 0, 1 ve 2 için tuzlu su, kaya ve yağ, sırasıyla, otomatik yöntemini kullanarak in situ kişi açı ölçme önce atanan emin olun.
    1. Veri görselleştirme ve veri analiz yazılımı (Malzemeler tablo) modülü Görüntü türünü dönüştürme görüntü 16-bit etiket türüne dönüştürmek için kullanın. Aritmetik modül kesimli görüntüde hesaplama gerçekleştirmek için kullanın. İfade, [rock Faz 2, ise o zaman 1*(a==2) bir matematik ifadesi faz-faz 2 yerine 1 olarak rock atamak anlamına geliryani,] atanan aşama sayısını değiştirmek için matematiksel ifadeyi belirtin.
    2. Convert üç boyutlu röntgen görüntüleri (.am) 8-bit biçiminin ikili Ham un imzalı veri bölümlenmiş (* .çiğ). Resim türünü dönüştürme modülü kullanmak ve, Çıktı türü, 8 bitlik imzalanmamış seçeneği seçin ve Uygula' yı tıklatın. Ham veri 3D verileri (* .çiğ).

6. iletişim açı dağıtım ölçme

  1. Situ temas açısı dağıtım AlRatrout vd. otomatik temas açısı yöntemini kullanarak parçalı görüntülerden ölçmek 27 (sonuçları Şekil 6' da gösterilen örnek). Bu ölçümler gerçekleştirmek için Şekil7 resimli olarak aşağıdaki adımları izleyin.
  2. Otomatik kişi açı ve sıvı-sıvı arayüzey eğriliği ölçümleri gerçekleştirmek için OpenFOAM Kitaplığı'nı yüklemek.
  3. Kurtarmak imge eğe (* .çiğ) üstbilgi dosyası ve sistemadlı bir klasör içeren bir klasöre (harf).
    1. Üstbilgi dosyası açın ve üç boyutlu (x, yve z), mikron Voksel boyutları (x, yve z) ve mahsup mesafe voxels sayısı ilan (0 0 0 hiçbir değişen için). Üstbilgi dosyası görüntü dosyası olarak yeniden adlandırın.
    2. Bir OpenFOAM çalışması için temel dizin yapısı uygun sistemi olarak adlandırılan klasör kullanın.
  4. Ayar parametreleri içeren sistem klasörü 2 dosya (bir controlDict dosyası ve bir meshingDict dosyası) olduğundan emin olun. Nerede çalışma denetim parametrelerini, başlangıç/bitiş saati de dahil olmak üzere ayarlanır controlDict dosyasıdır. Algoritma her adımda giriş ve çıkış dosyaları burada belirtilen meshingDict dosyasıdır. (Şekil 7) açıklandığı adımlar için meshingDict dosyasındaki yeni kesimli görüntü adı ile dosya adını değiştirir.
    1. Yüzey (çoklu alan mesh M) ayıklamak ( Şekil 7bbak).
    2. Üç fazlı temas hattı yakınındaki bir Katman ekleyin.
    3. ( Şekil 7cgöz) yüzeyi pürüzsüz.
    4. Gauss RADIUS çekirdek (RGauss), Gauss yinelemeler, Gauss gevşeme faktörü (β), eğrilik yarıçapı çekirdek (RK), eğrilik gevşeme faktörü (γ) ve eğrilik içerir gerekli düzeltme parametreleri ayarla yineleme. Daha fazla bilgi için bkz: AlRatrout vd. 27.
  5. Aynı klasör dizininden bir terminal açın ve aşağıdaki komutu yazın voxelToSurfaceML & & surfaceAddLayerToCL & & surfaceSmoothVP, bu kodu çalıştırın ve temas açısı ve petrol/tuzlu su eğriliği ölçümleri gerçekleştirmek için.
    1. İletişim hattına ait her tepe üzerinde temas açısı hesaplama adımlarını izleyin için Şekil 7 bak (Equation 2) tarafından tuzlu su aşaması:
      Equation 1
      Not: Normal vektörel çizimler temas oluşan köşeleri hesaplanır Equation 2 . Şekil 7' de gösterildiği gibi her köşe 2 vektörler petrol/tuzlu su Arabirim (z2) ve tuzlu su/rock Arabirim (z3), normal ile gösterilir.
  6. Pürüzsüz yüzey dosya *_Layered_Smooth.vtk oluşturulur emin olun. Bu dosya iletişim açı ve bir veri görselleştirme yazılımı (Tablo malzemeler), Şekil 7' de gösterildiği gibi kullanarak görüntülenir petrol/tuzlu su arabirimi eğrilik ölçümleri içerir.

7. kalite kontrol

  1. Elde edilen otomatik iletişim açı ile emin olmak için AlRatrout ve ark. kullanarak parçalı görüntüler ölçülen otomatik iletişim açı değerleri karşılaştırarak bir kalite kontrol yapmak Andrew ve ark. yaklaşımı kullanarak ham X-ray görüntüleri el ile ölçülen değerlere 27 yöntemi 24.
  2. Kalite kontrol yapmak için ürün ve mini örnekleri (Şekil 8) alt birimden segmentlere ayırmak. Veri görselleştirme ve veri analiz yazılımı el ile temas açısı ölçüm gerçekleştirmek için kullanılan 1 veya daha fazla petrol gangliyon içeren küçük bir alt birim kırpmak için kullanın.
  3. Bu alt birimleri in situ temas açısı dağılımı ölçmek için otomatik kodu çalıştırın. Bunun nasıl yapıldığı için adım 6 başvurun.
  4. Veri görselleştirme yazılım yüzeyler görselleştirmek ve petrol ve tuzlu su aşama görüntülemek için bkz. Şekil 9 bölge seçeneğini *_Layered_Smooth.vtk dosyasında yükleyin.
    1. Probe konumu tıklatın ve uzamsal koordinatlarını (x, yve z) (Örneğin, 60 °) otomatik iletişim açı yöntemiyle ölçülen bir rasgele seçilen kişi açı noktası ekleyin. Seçili noktayı (60 °) konumu sarı bir nokta olarak gösterilen Şekil 9bir şuna gibi üç fazlı temas hattı kayma konumunda bulun.
  5. Sonra veri görselleştirme ve veri analiz yazılımı el ile temas açısı ölçüm yapmak için gitmek. Parçalı alt birim resim yükleyin.
  6. Yalnızca el ile temas açısı ölçüm için kullanılmak üzere bir gürültü azaltma filtresi kullanarak raw X-ray görüntü gürültü filtre.
    Not: Yerel olmayan filtre49,50 bu durumda uygulandığı anlamına gelir.
  7. Kesimli görüntünün kaya şeffaf işlemek ve yalnızca seçili noktasında teşhis etmek için Şekil 9bgösterildiği gibi yardım için petrol ve tuzlu su aşamalardan görselleştirmek için kullanın.
    1. Aritmetik modül kesimli görüntüde hesaplama gerçekleştirmek için kullanın. İfade, petrol ve tuzlu su aşama ayrı ayrı yalıtmak için matematiksel ifadeyi belirtin [Yani, matematiksel ifadeyi bir == 1 anlamına gelir izole Aşama 1 (Bu durumda salamura)].
    2. Sonra modül Oluşturmak yüzey petrol ve tuzlu su yüzey oluşturmak için kullanın ve petrol ve tuzlu su yüzeyleri istenilen renklerde görselleştirmek için modül Yüzey görünümü kullanın.
  8. Bir kez noktasının konumunu tespit, filtre-ham X-ray görüntü dilimi Şekil 9cgösterildiği gibi aynı konuma getirmek.
    1. Dilim modülü açın ve Translate değeri değiştirin.
  9. Kesimli resmin üzerine Etiket arabirimleri modülü kullanılarak üç fazlı temas hattı ayıklayın.
    1. 3 Aşama numarasını yazın. Hayır içinde Sadece siyah Voxels' ı seçin, uygulamak ve etiketli arabirimlerdeki Isosurface modülü açın ve etkili görselleştirme için istediğiniz gibi eşlem ve eşik değerlerini değiştirin.
  10. Dilim modülündeki Uçak tanımıve seçenekleri, gülümsemesinin göster' i seçin. Gülümsemesinin basın ve o el ile temas açısı ölçülü olacak istediğiniz konuma taşıyın.
    1. Görüntü seçenekleri, döndür seçeneğini belirleyin. Dilimi döndürmek için döndürme tutamacını tutun. Üç fazlı dokunma çizgisine dik ve açı ölçü aracı Şekil 9diçinde gösterildiği gibi kullanarak el ile iletişim açı ölçmek için dilim döndürün.
      Not: Burada, temas açısı 61 ° bulundu.
  11. Otomatik kişi açı ölçüleri doğruluğunu onaylamak için aynı konumda ölçülen otomatik iletişim açı değeri karşı el ile ölçülen kişi açı çizin. Mini örnek 1 kişi açıdan olduğunda otomatik Yöntem ve alt birim elle yapılan yöntem arasında karşılaştırma ölçümleri gözlemlemek için Şekil 10 bakın.

Representative Results

Eğitimi 3 örnekleri için kişi açı ölçülmüş in situ dağılımı Şekil 11' de gösterilen petrol kurtarma ile Şekil 6' da gösterilmiştir. Şekil 12 farklı ıslatma koşulları waterflooding sonundaki için kalan petrol dağıtım görüntüleri gösterir. Karışık wettability (veya iletişim açı aralığını)27otomatik temas açısı yöntemi kullanılarak ölçülmüştür. Ölçülen temas açısı dağıtımları için el ile ölçülen kişi açıları ham X-ray karşılaştırıldığında kesimli görüntülerden otomatik yöntemini kullanarak ölçülen temas açısı noktaları arasında iyi bir eşleşme varsa temsilcisi sonuçları olarak kabul edilir görüntüleri. Şekil 10 gelen bir örnek iyi bir maç otomatik iletişim açıları ve alt bir birim için aynı yerlerde el ile iletişim açılarla arasında bir karşılaştırma ölçü mini örnek 1 (zayıf su-ıslak) gösterir.

Üç yaşlanma Protokolü 3 örnekleri tedavi ve 3 ıslatma koşullar (Şekil 6) oluşturmak için yapıldı. Daha düşük sıcaklıkta (60 ° C) ve statik olarak (yaşlanma dönemi sırasında hiçbir petrol enjeksiyon) örnek yaşlanma örnek 1 mavi (Şekil 6) için gösterilen dağıtımı gibi zayıf bir su-ıslak durumda neden olabilir. Öte yandan, daha yüksek bir ısıda (80 ° C) ve kısmen dinamik yaşlanma (yaşlanma dönemi sırasında bir petrol enjeksiyon) ile örnek yaşlanma karışık-Islak koşullarda bu örnek 2 gri (Şekil 6) gösterildiği gibi daha petrol ıslak yüzeyler ile sonuçlanabilir.

Petrol kurtarma wettability, önceki çekirdek ölçekli çalışmalar51' e benzer bir işlevi olduğu anlaşıldı. Ancak, o zaman, petrol kurtarma çekirdek ölçekli wettability Dizin bir fonksiyonu olarak gösterildi. Benzer petrol kurtarma davranışı gözenek ölçekte gözlenen ve in situ temas açısı dağıtım (Şekil 11) ortalama değerini bir fonksiyonu olarak çizildi. Örnek 1 (zayıf su-ıslak) ve düşük yağ kurtarma bindirme büyük gözenek alanlarda petrol nedeniyle oldu. Tuzlu su ile küçük süzülmüş gözenek köşeleri, olarak bağlantısı kesilen gangliyon gözenek alanlarda şekillerle yarı küresel (Şekil 12bir), ne önceki araştırmalarda görülmüştür için benzer ortasına sıkışıp petrol bırakarak su ıslak ortam52,53,54,55. Buna ek olarak, örnek 2 (karışık-ıslak durumda daha fazla petrol-ıslak yüzeyler ile) büyük ölçüde bağlı (Şekil 12b) idi yağ katmanları vardı. Bu ince Katmanlar yalnızca yüksek kalan petrol doygunluk waterflooding sonundaki bırakarak yavaş petrol üretimi, izin. En yüksek petrol kurtarma içinde örnek 3 (karışık-ıslak bir ortalama kişi açısı 90 ° yakın ile) hangi ne su-ıslak (iri gözenekli daha az yakalama böylece) ne de güçlü petrol ıslak elde edildi (daha az yağ küçük gözenek boşluk korunur)1. Örnek 2 ve 3 karışık-ıslak durumlarda bağlı, ince levha gibi yapılarda (12b anlamaya ve 12 c) petrol kaldı petrol-ıslak gözenekli medya52,53,56diğer çalışmalarda benzer.

Figure 1
Resim 1 : Çekirdek sahibi derleme bir Şematik diyagramı. Bileşenleri çekirdek sahibinin etiketlenir ve çekirdek sahibi iç kesit görünümü gösterilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2 : Yüksek basınç, yüksek sıcaklık akışı aparatı. Akış aparatı dört yüksek basınç şırınga pompa oluşmaktadır: (A) bir yağ pompası, (B) bir alma pompası, (C) bir tuzlu su pompası ve (bir hapsetmesiD) pompası. Paneli (E) çekirdek sahibi derleme PID denetleyicisi (F) ve (G) CO2 silindir gösterir gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3 : Temsilcisi mini-örnekleri sondaj gösteren görüntüler. (bir) Bu çizgi film iyi bir delme konuma sahip ortogonal işaretleri gösterilmektedir. x ve y matkap bulmak için kullanılan çekirdek tak ortasına uzaklıkta bulunmaktadır. (b) Bu panel (koyu gri renkte) Kuru x-ışını üç boyutlu bir görüntüsünü (yarı saydam hale) çekirdek fişi ile mini bir örnek gösterir. (c) Bu bir Yatay kesit (40 µm/Voksel inceden inceye gözden geçirmek) çekirdek tak görünümüdür. Rock tahıl ve gözenekleri gri ve siyah, sırasıyla gösterilir. (d) Bu panel (5.5 µm/Voksel inceden inceye gözden geçirmek) mini örnek bir Yatay kesit görünümünü gösterir. (e) Bu bir dikey kesitsel karmaşık ve türdeş olmayan boyutları ve geometriler kara kutusu tarafından belirtilen mini örnek konumunu birlikte gözenek gösterilen çekirdek tak görünümüdür. (f) 5.5 µm/Voksel tarandı Masası e gösterilen vurgulanan mini örnek büyütülmüş dikey kesitsel görüntüsü bu. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4 : Bir faz kontrast tarama. (bir) Bu panel tuzlu su (koyu gri) ve petrol (siyah) aşamaları ile karışık bir kontrast tarama ezilmiş kaya (açık gri) gösterir. Bu uygun bir iyi faz kontrast sağlamak için tuzlu su doping belirlemek için kullanıldı. (b) bu üç aşamada gri tonlama değerini bir histogram olduğunu. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 5
Şekil 5 : Ham ve parçalı X-ray görüntüleri üç mini-örnek bir Yatay kesit görünümünü. Paneller (bir), (b) ve (c xy mini-örnek 1, 2 ve 3, kesit görünümleri sırasıyla göster). En üst satırındaki ham gri tonlama X-ray görüntüleri gösterir (petrol, tuzlu su ve rock, siyah, koyu gri vardır ve açık gri, sırasıyla). Alt resimleri öğretilebilir WEKA segmentasyon kullanarak aynı dilim parçalı resimlerini göster (petrol, tuzlu su ve rock, siyah, gri ve beyaz, sırasıyla vardır). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 6
Şekil 6 : Kişinin dağıtımları açı ölçüm üç mini örneklerin. Örnek 1 bir ortalama kişi 77 ° ± 21 ° mavi renkle gösterilen 462.000 değerler ile vardır. Örnek 2 104 ° ± 26 ° açı gri renkle gösterilen 1,41 milyon değerler ile irtibata bir ortalaması var. Örnek 3 bir ortalama kişi 94 ° ± 24 ° 769,000 değerler kırmızıyla gösterilen ile vardır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 7
Şekil 7 : İş akışı bir otomatik iletişim açı ölçüm için. (bir) Bu kaya şeffaf işlenir iken tuzlu su mavi ve kırmızı, yağda gösteren bir üç boyutlu kesimli görüntüdür. (b) Bu panel ayıklanan yüzeyleri resmin tamamını gösterir. Petrol/kaya yüzeyleri kırmızıyla gösterilir ise petrol/tuzlu su yüzeyleri yeşil renkle gösterilir. (c) Bu panel resmin tamamını düzgünleştirilmiş yüzeylere gösterir. (d) Bu panel üç fazlı iletişim hattının resmin tamamını gösterir. (e) bu siyah kare tarafından vurgulanmış bir petrol ganglion düzgünleştirilmiş yüzeylerinin bir örnektir. (f) Bu panel vurgulanan petrol ganglion üç fazlı temas hattı gösterir. (g) Bu örneği tek bir kişi açı (paneli fiçinde vurgulanan) noktası i , ölçüm. Petrol/tuzlu su, petrol/rock ve tuzlu su/kaya yüzeyleri yeşil, kırmızı ve mavi, sırasıyla görüntülenir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 8
Şekil 8 : Üç mini örneklerinden çıkarılan üç alt birimleri. (bir) Bu panel mini örnek 1 (zayıf su-ıslak) çıkarılan alt birimi gösterir. (b) Bu panel mini örnek 2 (karışık-ıslak) çıkarılan alt birimi gösterir. (c) Bu panel mini örnek 3 (karışık-ıslak). çıkarılan alt birimi gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 9
Şekil 9 : Bire bir iletişim açı ölçüm iş akışını. (bir) (görüntü kullanılan veri görselleştirme yazılımı elde edilir) otomatik kod kullanarak ölçülen bir rasgele seçilen kişi açı noktasının (60 °) görsel öğeyi bu. (b) Bu panel veri görselleştirme ve analiz yazılımı kullanarak aynı noktanın konumunu tanımlamak nasıl gösterir. (c) Bu panel aynı konumda bir el ile temas açısı ölçüm yapmak nasıl gösterir. (d) Bu aynı konuma (61 °) el ile ölçülen temas açısı noktada bir örnektir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 10
Şekil 10 : Mini örnek 1 alt birimin aynı yerlerde el ile temas açısı ölçümleri karşılaştırıldığında otomatik iletişim açı ölçüleri. Şekil 9' da açıklanan yordamı aşağıdaki değerleri ölçüldü. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 11
Şekil 11 : Petrol kurtarma wettability bir fonksiyonu olarak. Örnek 1, 2 ve 3 yağ iyileşme %67,1, %58.6 ve %84.0, sırasıyla vardır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 12
Şekil 12 : Farklı ıslatma koşulları için kalan petrol morfolojisi. (bir) örnek 1 (zayıf su-ıslak), kalan yağ, gözenekleri merkezinde yarı küresel şekilleri ile bağlantısı kesilmiş gangliyon olarak tuzağa düşmüştü. Paneller (b) ve (c) örnekleri 2 ve 3 (karışık-ıslak), küçük gözenekleri ve yarıklar bağlı, ince levha benzeri yapılar olarak kalan yağı nasıl kaldı göster. Farklı renkler bağlantısı kesilmiş petrol gangliyon temsil eder. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Discussion

Situ wettability karakterizasyonu yüksek basınç ve sıcaklık başarılı olmak için en kritik adımları aşağıdaki gibidir. 1) doğru kişi açı ölçümleri elde etmek için gerekli bir iyi görüntü segmentasyonu oluşturur. 2) akışı ve çok kırılgan bir örnek temsilcisi gözeneklilik ile sonuçlanan büyük vugs kapatın mini-örneklerinde büyük geçirimsiz tahıl eklemekten kaçının. 3) mini-örnekleri enjekte sıvı miktarı çok hassas olduğundan hiçbir sızıntı ile bir iyi kontrollü akış deneme önemlidir (yani, bir gözenek hacmi ise yaklaşık 0.1 mL). 4) (dördüncü aşama gibi) hava gözenek uzayda varlığı kaçının. 5) tüm akışı deneme sırasında örnek sıcaklık kontrolünü sürdürmek. 6) herhangi bir arabirim gevşeme tarama satın alma sırasında sistemin denge ulaşmak için bekleyerek kaçının. 7) etkili X-ray görüntü yeniden inşası için gerekli olan bir uygun merkezi üst karakter düzeltme kullanın.

Yalnızca parçalı görüntüler için uygulandığından otomatik iletişim açı yöntemi görüntü segmentasyonu doğruluk ile sınırlıdır. Görüntü segmentasyonu büyük ölçüde görüntüleme Protokolü ve microtomography tarayıcının performansını bağlıdır kalite görüntüleme üzerinde bağlıdır. Ayrıca, görüntü yeniden yapılanma ve gürültü azaltma filtreleri yanı sıra segmentasyon yöntemi TWS32 veya numaralı seribaşı dönüm noktası yöntemi57gibi duyarlıdır. Bu çalışmada, TWS yöntemi daha doğru kişi açı ölçüleri (gürültü azaltma filtreleri kullanarak) filtre uygulanmış X-ray resme uygulanan bir dönüm noktası yöntem tarafından göre ham X-ray görüntüleri sağlanan. Parazit azaltma filtreleri daha az petrol-ıslak Voksel özellikle üç fazlı temas hattı31yakın ortalama nedeniyle rock, bazı kısımları, gibi görünen arabirimi kullanır. TWS sadece kalan petrol doygunluk miktarı aynı zamanda kalan petrol gangliyon şeklinde yakalayabilirsiniz. Özellikle durum karışık-ıslak durumlarda kalan petrol için bu, sayfa benzeri yapıları, parçalara için bir meydan okuma tabanlı yalnızca gri ölçekli eşik değerleri üzerinde yapım o ince hangi yağ gözenek uzayda içinde korunur.

Bu in situ wettability belirleme diğer geleneksel wettability ölçüm yöntemlerine göre rezervuar kayalar ıslatma koşullarını ayrıntılı bir açıklamasını sağlar. Wettability endeksi7,8 ve ex situ temas ile mümkün olmayan tüm önemli gözenek ölçekli kaya gibi parametreleri rock yüzey pürüzlülüğü, rock kimyasal bileşim ve gözenek boyutu ve geometri, dikkate alır açı yöntemleri4,9,10,11. Bir otomatik in situ temas açısı ölçüm mikron ölçekte sağlamdır ve elle yapılan Yöntem24ile ilişkili herhangi bir öznellik kaldırır. Ayrıca, diğer otomatik yöntemleri-25,26karşılaştırıldığında voxelization eserler giderilmesinde daha etkilidir. Otomatik yöntemini kullanarak ölçülen in situ temas açısı dağıtım nispeten hızlı. Örneğin, herhangi bir 595 milyon voxels içeren üç örnek görüntüler iletişim açı ölçmek için çalışma süresi yaklaşık 2 h tek bir 2,2 GHz CPU işlemci kullanarak, olur.

Gelecekte, bu protokolü oluşumu tuzlu su ve ham petrol ile doymuş diğer rezervuar kaya sistemleri tanımlamak için kullanılabilir. Aynı yöntemi petrol sanayi için sadece sınırlı değildir ve değiştirilebilir ve wettability koşulları çeşitli gözenekli ortamda iki immiscible sıvı ile kesimli herhangi bir üç boyutlu görüntülerden wettability karakterize etmek için uyarlanmış.

Disclosures

Yüksek çözünürlüklü bu gazetede bildirdi X-ray mikro tomografi veri kümelerini dijital kayalar portalında kullanılabilir:
www.digitalrocksportal.org/projects/151
Temas açısı ve sıvı/akışkan arabirimi eğriliği otomatik ölçümler çalıştırmak için kullanılan şifre are elde edilebilir GitHub:
https://github.com/AhmedAlratrout/ContactAngle-curvature-Roughness

Acknowledgments

Biz minnetle Abu Dhabi Ulusal Petrol şirketi (ADNOC) ve ADNOC (daha önce Abu Dabi şirket olarak kıyıda petrol Operations Ltd için bilinen) kara Bu eser finansmanı için teşekkür ederim.

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/

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Blunt, M. J. Multiphase flow in permeable media: A pore-scale perspective. , Cambridge University Press. (2017).
  2. Anderson, W. G. Wettability literature survey-part 2: Wettability measurement. Journal of Petroleum Technology. 38 (11), 1246-1262 (1986).
  3. Cuiec, L. E. Evaluation of reservoir wettability and its effect on oil recovery. Interfacial Phenomena in Petroleum Recovery. Morrow, N. R. , CRC Press. 319-375 (1990).
  4. Morrow, N. R. Wettability and its effect on oil recovery. Journal of Petroleum Technology. 42 (12), 1476-1484 (1990).
  5. Anderson, W. G. Wettability literature survey - part 5: The effects of wettability on relative permeability. Journal of Petroleum Technology. 39 (11), 1453-1468 (1987).
  6. Anderson, W. G. Wettability literature survey - part 6: The effects of wettability on waterflooding. Journal of Petroleum Technology. 39 (12), 1605-1622 (1987).
  7. Amott, E. Observations relating to the wettability of porous rock. Petroleum Transactions, AIME. 216, 156-162 (1959).
  8. Donaldson, E. C., Thomas, R. D., Lorenz, P. B. Wettability determination and its effect on recovery efficiency. Society of Petroleum Engineers Journal. 9 (1), 13-20 (1969).
  9. Wagner, O. R., Leach, R. O. Improving oil displacement efficiency by wettability adjustment. Transactions of the AIME. 216 (1), 65-72 (1959).
  10. McCaffery, F. G. Measurement of interfacial tensions and contact angles at high temperature and pressure. Journal of Canadian Petroleum Technology. 11 (3), 26-32 (1972).
  11. Buckley, J. S. Effective wettability of minerals exposed to crude oil. Current Opinion in Colloid & Interface Science. 6 (3), 191-196 (2001).
  12. Wildenschild, D., Sheppard, A. P. X-ray imaging and analysis techniques for quantifying pore-scale structure and processes in subsurface porous medium systems. Advances in Water Resources. 51, 217-246 (2013).
  13. Andrew, M., Bijeljic, B., Blunt, M. J. Pore-scale imaging of geological carbon dioxide storage at in situ conditions. Geophysical Research Letters. 40 (15), 3915-3918 (2013).
  14. Blunt, M. J., et al. Pore-scale imaging and modelling. Advances in Water Resources. 51, 197-216 (2013).
  15. Berg, S., et al. Real-time 3D imaging of Haines jumps in porous media flow. Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (10), 3755-3759 (2013).
  16. Schlüter, S., Sheppard, A., Brown, K., Wildenschild, D. Image processing of multiphase images obtained via X-ray microtomography: a review. Water Resources Research. 50 (4), 3615-3639 (2014).
  17. Reynolds, C. A., Menke, H., Andrew, M., Blunt, M. J., Krevor, S. Dynamic fluid connectivity during steady-state multiphase flow in a sandstone. Proceedings of the National Academy of Sciences. 114 (31), 8187-8192 (2017).
  18. Singh, K., et al. Dynamics of snap-off and pore-filling events during two-phase fluid flow in permeable media. Scientific Reports. 7 (1), 5192 (2017).
  19. Armstrong, R. T., Porter, M. L., Wildenschild, D. Linking pore-scale interfacial curvature to column-scale capillary pressure. Advances in Water Resources. 46, 55-62 (2012).
  20. Andrew, M., Bijeljic, B., Blunt, M. J. Pore-by-pore capillary pressure measurements using X-ray microtomography at reservoir conditions: Curvature, snap-off, and remobilization of residual CO2. Water Resources Research. 50 (11), 8760-8774 (2014).
  21. Andrew, M., Bijeljic, B., Blunt, M. J. Pore-scale imaging of trapped supercritical carbon dioxide in sandstones and carbonates. International Journal of Greenhouse Gas Control. 22, 1-14 (2014).
  22. Herring, A. L., Middleton, J., Walsh, R., Kingston, A., Sheppard, A. Flow rate impacts on capillary pressure and interface curvature of connected and disconnected fluid phases during multiphase flow in sandstone. Advances in Water Resources. 107, 460-469 (2017).
  23. Herring, A. L., Andersson, L., Wildenschild, D. Enhancing residual trapping of supercritical CO2 via cyclic injections. Geophysical Research Letters. 43 (18), 9677-9685 (2016).
  24. Andrew, M., Bijeljic, B., Blunt, M. J. Pore-scale contact angle measurements at reservoir conditions using X-ray microtomography. Advances in Water Resources. 68, 24-31 (2014).
  25. Scanziani, A., Singh, K., Blunt, M. J., Guadagnini, A. Automatic method for estimation of in situ. effective contact angle from X-ray micro tomography images of two-phase flow in porous media. Journal of colloid and interface science. 496, 51-59 (2017).
  26. Klise, K. A., Moriarty, D., Yoon, H., Karpyn, Z. Automated contact angle estimation for three-dimensional X-ray microtomography data. Advances in Water Resources. 95, 152-160 (2016).
  27. AlRatrout, A., Raeini, A. Q., Bijeljic, B., Blunt, M. J. Automatic measurement of contact angle in pore-space images. Advances in Water Resources. 109, 158-169 (2017).
  28. Salathiel, R. A. Oil recovery by surface film drainage in mixed-wettability rocks. Journal of Petroleum Technology. 25 (10), 1216-1224 (1973).
  29. Kovscek, A. R., Wong, H., Radke, C. J. A pore-level scenario for the development of mixed wettability in oil reservoirs. AIChE Journal. 39 (6), 1072-1085 (1993).
  30. Buckley, J. S., Liu, Y., Monsterleet, S. Mechanisms of wetting alteration by crude oils. Society of Petroleum Engineers Journal. 3 (1), 54-61 (1998).
  31. Alhammadi, A. M., AlRatrout, A., Singh, K., Bijeljic, B., Blunt, M. J. In situ characterization of mixed-wettability in a reservoir rock at subsurface conditions. Scientific Reports. 7 (1), 10753 (2017).
  32. Arganda-Carreras, I., et al. Trainable weka segmentation: a machine learning tool for microscopy pixel classification. Bioinformatics. 33 (15), 2424-2426 (2017).
  33. Wang, Y., Lin, C. L., Miller, J. D. Improved 3D image segmentation for X-ray tomographic analysis of packed particle beds. Minerals Engineering. 83, 185-191 (2015).
  34. Zhang, G., Parwani, R., Stone, C. A., Barber, A. H., Botto, L. X-ray imaging of transplanar liquid transport mechanisms in single layer textiles. Langmuir. 33 (43), 12072-12079 (2017).
  35. Su, Y., et al. Pore type and pore size distribution of tight reservoirs in the Permian Lucaogou Formation of the Jimsar Sag, Junggar Basin, NW China. Marine and Petroleum Geology. 89, 761-774 (2018).
  36. Ozcelikkale, A., et al. Differential response to doxorubicin in breast cancer subtypes simulated by a microfluidic tumor model. Journal of Controlled Release. 266, 129-139 (2017).
  37. Zeller-Plumhoff, B., et al. Quantitative characterization of degradation processes in situ. by means of a bioreactor coupled flow chamber under physiological conditions using time-lapse SRµCT. Materials and Corrosion. 69 (3), 298-306 (2017).
  38. Daly, K. R., et al. Modelling water dynamics in the rhizosphere. Rhizosphere. 4, 139-151 (2017).
  39. Borgmann, K., Ghorpade, A. Methamphetamine Augments Concurrent Astrocyte Mitochondrial Stress, Oxidative Burden, and Antioxidant Capacity: Tipping the Balance in HIV-Associated Neurodegeneration. Neurotoxicity Research. 33 (2), 433-447 (2018).
  40. Wollatz, L., Johnston, S. J., Lackie, P. M., Cox, S. J. 3D histopathology-a lung tissue segmentation workflow for microfocus X-ray-computed tomography scans. Journal of Digital Imaging. 30 (6), 772-781 (2017).
  41. Method and apparatus for permeability measurements. U.S.A. Patent. Hassler, G. L. , 2,345,935 (1944).
  42. McCaffery, F. G. Measurement of interfacial tensions and contact angles at high temperature and pressure. Journal of Canadian Petroleum Technology. 11 (03), 26-32 (1972).
  43. Hjelmeland, O. S., Larrondo, L. E. Experimental investigation of the effects of temperature, pressure, and crude oil Composition on interfacial properties. SPE Reservoir Engineering. 1 (04), 321-328 (1986).
  44. Buckley, J. S., Takamura, K., Morrow, N. R. Influence of electrical surface charges on the wetting properties of crude oils. SPE Reservoir Engineering. 4 (03), 332-340 (1989).
  45. Fernø, M. A., Torsvik, M., Haugland, S., Graue, A. Dynamic laboratory wettability alteration. Energy & Fuels. 24 (07), 3950-3958 (2010).
  46. Al-Menhali, A. S., Krevor, S. Capillary trapping of CO2 in oil reservoirs: Observations in a mixed-wet carbonate rock. Environmental Science & Technology. 50 (05), 2727-2734 (2016).
  47. Wang, J., Buckley, J. S. Asphaltene stability in crude oil and aromatic solvents-the influence of oil composition. Energy & Fuels. 17 (06), 1445-1451 (2003).
  48. Wang, J. X., Buckley, J. S. A two-component solubility model of the onset of asphaltene flocculation in crude oils. Energy & Fuels. 15 (05), 1004-1012 (2001).
  49. Buades, A., Coll, B., Morel, J. M. A non-local algorithm for image denoising. Proceedings / CVPR, IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. 2 (7), 60-65 (2005).
  50. Buades, A., Coll, B., Morel, J. M. Nonlocal image and movie denoising. International Journal of Computer Vision. 76 (2), 123-139 (2008).
  51. Jadhunandan, P. P., Morrow, N. R. Effect of wettability on waterflooding recovery for crude oil/brine/rock systems. SPE Reservoir Engineering. 10 (1), 40-46 (1995).
  52. Singh, K., Bijeljic, B., Blunt, M. J. Imaging of oil layers, curvature and contact angle in a mixed-wet and a water-wet carbonate rock. Water Resources Research. 52 (3), 1716-1728 (2016).
  53. Iglauer, S., Fernø, M. A., Shearing, P., Blunt, M. J. Comparison of residual oil cluster size distribution, morphology and saturation in oil-wet and water-wet sandstone. Journal of Colloid and Interface Science. 375 (1), 187-192 (2012).
  54. Al-Raoush, R. I. Impact of wettability on pore-scale characteristics of residual nonaqueous phase liquids. Environmental Science & Technology. 43 (13), 4796-4801 (2009).
  55. Chatzis, I., Morrow, N. R., Lim, H. T. Magnitude and detailed structure of residual oil saturation. Society of Petroleum Engineers Journal. 23 (2), 311-326 (1983).
  56. Alhammadi, A. M., AlRatrout, A., Bijeljic, B., Blunt, M. J. In situ wettability measurement in a carbonate reservoir rock at high temperature and pressure. Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference. , Abu Dhabi, UAE, 13-16 November 2017 (2017).
  57. Jones, A. C., et al. Assessment of bone ingrowth into porous biomaterials using micro-CT. Biomaterials. 28 (15), 2491-2504 (2007).

Tags

Mühendisliği sayı: 140 Wettability açı x-ışını microtomography gözenek ölçek çok fazlı akış yeraltı koşulları segmentasyon başvurun.
Gözenek ölçekli görüntüleme ve hidrokarbon rezervuar Rock Wettability x-ışını Microtomography kullanarak yeraltı koşulları, karakterizasyonu
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Alhammadi, A. M., AlRatrout, A.,… More

Alhammadi, A. M., AlRatrout, A., Bijeljic, B., Blunt, M. J. Pore-scale Imaging and Characterization of Hydrocarbon Reservoir Rock Wettability at Subsurface Conditions Using X-ray Microtomography. J. Vis. Exp. (140), e57915, doi:10.3791/57915 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter