25 Şubat 2015
X-ışını mikrotomografisi kullanılarak rezervuar koşullarında çoklu sıvı fazlarının görüntülenmesi için bir metodoloji sunuyoruz. Bir karbonat kayası örneğinde kılcal damar sıkışmasının bazı temsili sonuçlarını gösteriyoruz.
Bu prosedürün amacı, yeraltı rezervuarlarında ve akiferlerde meydana gelenlere benzer gerçekçi sıcaklık ve basınç koşullarında kayanın gözenek alanındaki çoklu sıvı fazlarını invaziv olmayan bir şekilde görüntülemektir. Bu, önce çekirdek tertibatının dikkatli bir şekilde monte edilmesi ve bunun yüksek basınçlı, yüksek sıcaklıktaki bir çekirdek tutucuya yerleştirilmesiyle gerçekleştirilir. İkinci adım, çekirdek tutucuyu esnek tepe boruları kullanarak yüksek basınç, yüksek sıcaklık kontrol pompalarına ve reaktöre takmaktır.
Daha sonra, sistemdeki basınç ve sıcaklık temsilcininkine silinir. Yeraltı koşulları ve sıvılar dengelenir ve kayanın gözenek boşluğuna enjekte edilir. Sonuçta, rezervuar durumu.
Mikro BT görüntüleme, tuzlu su enjeksiyonundan sonra sıkışmış bir kalıntı faz olarak yerinde tutulan karbondioksitin hem miktarını hem de dağılımını göstermek için kullanılır. Bu yöntem, kılcal damar sıkışması ve giyilebilirlik ve temas açısı ölçümleri için artık doygunluğun belirlenmesi gibi gözenekli ortamlarda çok fazlı akış alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu yöntem, karbon yakalama ve depolama uygulaması ile süper kritik CO2 tuzlu su kaya sistemleri hakkında bilgi sağlayabilse de, gelişmiş petrol geri kazanımı ve uluslararası kaynaklarla ilgili olayları incelemek için hidrokarbon tuzlu su kaya sistemleri için de kullanılabilir.
Numune hazırlama ve maça montaj adımlarının öğrenilmesi zor olduğu için bu yöntemin görsel gösterimi kritik öneme sahiptir. Bunun nedeni, çekirdek tertibatı, çekirdek, sınırlama manşonu ve çoklu alüminyum sargılar arasındaki ilişkinin karmaşık olmasıdır. Bu prosedüre başlamak için, ekipmanın bağlantılarında herhangi bir sıvı sızıntısı olup olmadığını dikkatlice test edin.
Ardından, tuzlu suyu reaktörün tabanına yerleştirin. Esnek ısıtıcıyı akış hücresinin etrafına sarın Bundan sonra, ipliği bir inçin sekizde biri ucundan bir inçin 16'da biri kadar bir inçten bir inçin sekizde biri kadar bir inç redüktör bağlantısına çıkararak metal uç bağlantı parçalarını oluşturun. Ardından, enjekte edilen karbondioksiti çekirdeğin tüm yüzüne dağıtmak için bağlantı parçasının sekizde biri kadar bir inç ucunun yüzüne küçük oluklar açın.
Daha sonra, yüksek basınçlı termokupl'u mikro akış hücresinin metal uç parçalarından geçirin, termokupl çeyrek inç yabani otlar ve somunlar kullanarak kapatın, böylece sıcak bağlantı, hücrenin sınırlayıcı halkası içinde çekirdeğin iç somun yüzüne bitişik oturur L.Daha sonra, istenen numuneyi 6,5 milimetre çapında ve 30 milimetre ila 50 milimetre uzunluğunda bir çekirdeğe delin. Metal uç parçalarla iyi bir bağlantı sağlamak için göbek düzlüğünün uçlarını aşağı doğru in. Daha sonra bu çekirdeği alüminyum folyoya sarın.
Daha sonra bir floro polimer elastomer kılıf içine yerleştirin. Bundan sonra, elastomer manşonun uçlarını metal uç bağlantı parçalarına bağlayın. Termokuplun sıcak bağlantısını çekirdeğin giriş yüzünün yanına yerleştirmeden önce elastomer manşonun dışına başka bir alüminyum folyo sargısı ekleyin ve son bir alüminyum folyo sargısı ekleyin.
Bu, çekirdek düzeneği oluşturur. Şimdi mikro akış hücresini, çekirdek tertibatı içinde sızdırmaz olacak şekilde monte edin. Rotasyonel CT aşamasının üstüne monte edilmiş bir kelepçe kullanarak hücreyi mikro CT muhafazası içindeki sahneye bağlayın.
Bu prosedürde, bir, iki ve üç numaralı valf dışındaki tüm valfleri kapatın. Bundan sonra, silindirden karbondioksiti birinci pompaya ve reaktöre yükleyin. Ardından birinci valfi kapatın.
Reaktörün sıcaklığını ve basıncını yavaşça gözenek sıvısı için istenen seviyeye kuvvetlice yükseltin. Enjeksiyondan önce tüm fazların kimyasal dengede olduğundan emin olmak için gözenek sıvısını en az 12 saat karıştırın. Ardından, valfi 14 açın ve sınırlama sıvısını üçüncü pompaya yükleyin.
Ardından kapatın ve 12 ve 13 numaralı vanaları açın. Hücrenin sınırlama halkasını önerilen gözenek sıvısı basıncından en az %10 daha yüksek olacak şekilde basınçlandırın. Bundan sonra, valf 11'i açın.
Tuzlu suyu ikinci pompaya yükleyin ve kapatın. Daha sonra dokuz, sekiz ve altı numaralı vanaları açın. İstenilen gözenek sıvısı basıncına gelene kadar kayanın gözenek boşluğuna yavaşça basınç uygulayın ve numunenin gözenek alanını süperkritik karbondioksit ile dengelenmemiş tuzlu su ile doldurun.
Şimdi, bu prosedürde pompa ikisini sabit bir akış hızında yeniden doldurarak çekirdek boyunca 10 gözenek hacminde süperkritik karbondioksiti çok düşük bir akış hızında geçerek çekirdek boyunca dört valf artı 1000'den fazla zayıf hacimde dengelenmiş tuzlu suyu açın, sürekli olarak yaklaşık 10 ila eksi altı arasında düşük bir kılcal damar sayısı sağlayın. Süperkritik karbondioksit gözenek alanındaki tuzlu suyun yerini alırken enjekte edilen toplam hacmi doğru bir şekilde ölçmek için 2D projeksiyonlar yapın. Aynı düşük akış hızında çekirdekten 10 hacim daha eşit tuzlu su geçirin, bu da süperkritik karbondioksitin gözenek boşluğunda artık faz olarak sıkışmasına neden olur.
Bundan sonra, drenajı veya inhibisyonu görüntülemek için numunenin birkaç taramasını yapın. Çekirdeğin tüm çapı görüş alanına sığacak şekilde bir voksel boyutu kullanın. Daha sonra tomografik rekonstrüksiyon programını kullanarak taramaları yeniden oluşturun.
Sırayla gerekli olan birden çok üst üste binen bölümü bir araya getirerek bileşik hacimleri yeniden oluşturun. Burada gösterilen görüntü, her bir ıslanmayan faz kümesine farklı bir renk verilen, drenajdan sonra çekirdeğin 3D bir görüntüsüdür. Bu beş görüntü, beş ayrı inhibisyon deneyinden sonra aynı çekirdeğin 3D görüntüsünü gösterirken, geniş renk yelpazesi, zayıf bağlanmış bir artık fazı gösterir.
Bu, drenajdan sonra çekirdeğin bir kesitidir. En karanlık faz süper kritik karbondioksittir. Ara faz tuzlu sudur ve en hafif faz kaya tanesidir ve bu çekirdeğin bir kesitidir.
İnhibisyondan sonra, rezidüel gangliyon boyutu dağılımının güç yasası ölçeklemesi burada gösterilmiştir. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik uygun şekilde yapılırsa yaklaşık iki saat içinde yapılabilir. Ekipmanla yüksek basınç ve sıcaklıklarda çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini unutmayın, bu nedenle deneysel prosedür uygulanmadan önce uygun eğitim ve ekipman sertifikasyonu gibi önlemler alınmalıdır.
Bu makale, rezervuar koşullarında kaya örneklerinde birden fazla akışkan fazını görüntülemek için x-ışını mikro tomografisi kullanan bir metodoloji sunmaktadır. Çalışma, bir karbonat kaya örneğinde kapiller tuzaklanmayı vurgulamaktadır.
This methodology enables non-invasive, high-resolution imaging of multiphase fluid systems under reservoir-relevant conditions, providing critical pore-scale insights for subsurface fluid behavior. The ability to quantify residual saturation and ganglion size distribution supports mechanistic understanding of capillary trapping, a key process in subsurface fluid management. These capabilities inform risk assessment and decision-making in energy-related subsurface applications where fluid distribution and trapping efficiency impact system performance.
The method integrates into subsurface characterization workflows by delivering pore-scale validation data that informs larger-scale flow simulations and operational design.