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.
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.
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.
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.
The authors have nothing to disclose.
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.
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®ion=GB |
Potassium iodide | Sigma-Aldarich | 231-659-4 | purity ≥ 99.0%, https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/60399?lang=en®ion=GB |
ParaView | Open source | Free | Data visiualization software (Protocol step 1.2, 6.6), https://www.paraview.org/ |
Avizo Software | FEI | License | Data visiualization and analysis software (Protocol step 5.7.1), https://www.fei.com/software/amira-avizo/ |
Recontructor Software | https://www.gexcel.it |