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.
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.
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.
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.
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |