JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

ويقدم هذا البروتوكول إلى تميز شروط التبول معقدة وسيلة سهلة الاختراق كامد (الصخور الخازنة الهيدروكربونية) استخدام الصور الثلاثية الأبعاد التي حصل عليها ميكروتوموجرافي الأشعة السينية في الظروف تحت السطحية.

Abstract

القياسات في الموقع ويتابيليتي في صخور المكمن الهيدروكربونية فقط ما أمكن مؤخرا. والغرض من هذا العمل تقديم بروتوكول وصف ظروف معقدة ترطيب الصخور الخازنة الهيدروكربون باستخدام التصوير بالأشعة السينية الثلاثي الأبعاد الحجم المسام في ظروف تحت السطح. في هذا العمل، استخدمت صخور المكمن كربونات غير المتجانسة، المستخرجة من حقل النفط منتجة كبيرة جداً، لتبرهن على البروتوكول. الصخور مشبعة بالمياه المالحة والنفط وأعمارهم أكثر من ثلاثة أسابيع في الظروف تحت السطحية لتكرار الظروف ويتابيليتي التي توجد عادة في خزانات النفط والغاز (المعروفة باسم ويتابيليتي مختلطة). بعد حقن المحلول الملحي، صور ثلاثية الأبعاد عالية الدقة (2 ميكرومتر في فوكسل) هي المكتسبة ثم تجهيزها ومجزأة. لحساب توزيع زاوية الاتصال، التي تعرف في ويتابيليتي، يتم تنفيذ الخطوات التالية. يتم مزجها السطوح الأولى والموائع والسوائل والسوائل والصخور. يتم صقل السطوح لإزالة القطع فوكسل، ويتم قياس الزوايا الاتصال في الموقع على ثلاث مراحل خط الاتصال في جميع أنحاء الصورة بأكملها. والميزة الرئيسية لهذا الأسلوب هو قدرته على تميز في الموقع ويتابيليتي في حساب الحجم المسام روك الخصائص، مثل خشونة السطح الصخري والصخور التركيب الكيميائي، وحجم المسام. وتحدد ويتابيليتي في الموقع سريعاً في مئات آلاف نقاط.

الأسلوب محدود بدقة تجزئة ودقة وضوح الصورة بالأشعة السينية. ويمكن استخدام هذا البروتوكول تميز ويتابيليتي الصخور المعقدة الأخرى المشبعة بسوائل مختلفة وفي ظروف مختلفة لمجموعة متنوعة من التطبيقات. على سبيل المثال، يمكن أن يساعد في تحديد ويتابيليتي المثلى التي يمكن أن تؤدي إلى حدوث انتعاش نفط إضافية (أي، تصميم ملوحة الماء المالح وبالتالي الحصول على استعادة النفط أعلى) وإيجاد ظروف ترطيب الأكثر كفاءة فخ CO المزيد2 في التكوينات تحت السطحية.

Introduction

ويتابيليتي (زاوية الاتصال بين سوائل قابلة للامتزاج في سطح صلب) هي واحدة من الخصائص الرئيسية التي تتحكم في تكوينات السائل والنفط الانتعاش في صخور المكمن. ويتابيليتي يؤثر على خصائص تدفق العيانية بما في ذلك النفاذية النسبية والضغط الشعرية1،2،3،4،،من56. ومع ذلك، ظلت قياس ويتابيليتي في الموقع من الصخور الخازنة تحديا. تم تحديد الخزان روك ويتابيليتي تقليديا في الجدول الأساسي، غير مباشر باستخدام ويتابيليتي الأرقام القياسية7،8، ومباشرة خارج الموقع على الأسطح المعدنية شقة4،9 , 10 , 11-كل ويتابيليتي مؤشرات وقياسات موقعية السابقين زاوية الاتصال محدودة ولا يمكن أن تصف ويتابيليتي مختلطة (أو نطاق من زاوية الاتصال) التي توجد عادة في خزانات النفط والغاز. وعلاوة على ذلك، أنها لا تراعي المسام-روك خصائص المقياس، مثل علم المعادن الصخرية وخشونة السطح والمسام-الهندسة والتباين المكاني، التي لها تأثير مباشر على الترتيب السائل بمقياس المسامية.

التطورات الأخيرة في غير الغازية ثلاثي الأبعاد التصوير باستخدام الأشعة السينية ميكروتوموجرافي12، في تركيبة مع الاستخدام درجة حرارة مرتفعة وضغط جهاز13، أتاحت دراسة التدفق متعدد المراحل في الوسائط المسامية14 ،15،16،17،،من1819،20،21،،من2223. وسهلت هذه التكنولوجيا تطوير دليل في الموقع قياسات زاوية الاتصال بمقياس المسامية في كامد متوسطة مسامية (محجر الحجر الجيري روك) في الظروف تحت السطحية24. وحصل قيمة زاوية اتصال يعني ± 45° 6° بين CO2 ومحلول يوديد البوتاسيوم (كي) باليد من صور raw في 300 نقطة. ومع ذلك، الأسلوب اليدوي مضيعة للوقت (أي100 نقطة زاوية الاتصال يمكن أن يستغرق عدة أيام قياس) ويمكن أن تكون القيم التي تم الحصول عليها بتحيز شخصي.

قياس زاوية الاتصال في الموقع قد تم الآلي بتطبيق أساليب مختلفة لتقسيم ثلاثي الأبعاد بالأشعة السينية صور25،،من2627. سكانزياني et al. 25 تحسين الأسلوب اليدوي بوضع دائرة في الواجهة الموائع والسوائل التي يتقاطع مع خط وضعت في الواجهة السائل--روك على شرائح متعامد على خط الاتصال ثلاث مراحل. وقد طبقت هذه الطريقة على المجلدات الفرعية الصغيرة المستخرجة من صور ثلاثية الأبعاد من محجر الحجر الجيري الصخور مشبعة ديكان ومحلول ملحي كي. كليس et al. 26 وضع طريقة لقياس زاوية الاتصال في الموقع تلقائياً بتركيب الطائرات إلى واجهات الموائع والسوائل والسوائل-روك واجهات. وكان تحديد زاوية الاتصال بين هذه الطائرات. وكان تطبيق هذا الأسلوب إلى صور ثلاثية الأبعاد من الخرز المشبعة بالكيروسين والمياه المالحة. سواء طبقت أساليب الآلي للصور فوكسيليزيد التي قد تستحدث خطأ، وفي كلتا الطريقتين، تم تركيب خطوط أو الطائرات في السائل-السوائل وتم قياس واجهات السائل والصخور وزاوية الاتصال بينهما. تطبيق هذين النهجين في فوكسيليزيد صور مجزأة لهندسة الصخور معقدة تؤدي إلى أخطاء حين يجري أيضا تستغرق وقتاً طويلاً.

في هذا البروتوكول، نطبق الآلي في الموقع زاوية الاتصال الأسلوب الذي وضعته الراتروت et al. 27 أن يزيل القطع فوكسيليزيشن بتطبيق تجانس الضبابي إلى واجهات الموائع والسوائل والسوائل الصلبة. ثم، تجانس انحناء موحدة تطبق إلا على واجهة الموائع والسوائل، وما يتسق مع التوازن الشعرية. مئات آلاف نقاط الاتصال من زاوية تقاس سرعة في تركيبة مع ما س-، ص-، و z-إحداثيات. نهج الراتروت et al. 27 طبق على عينات الحجر الجيري المحجر المياه-الرطب والرطب مختلطة مشبعة ديكان ومحلول ملحي كي.

في هذا البروتوكول، نحن نوظف أحدث التطورات في الأشعة السينية ميكروتوموجرافي جنبا إلى جنب مع جهاز الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية لإجراء في الموقع ويتابيليتي وصف لصخور المكمن كربونات المعقدة، المستخرجة من كبير جداً إنتاج حقل نفط يقع في منطقة الشرق الأوسط. كانت الصخور مشبعة بالنفط الخام في الظروف تحت السطحية إعادة إنتاج ظروف الخزان عند اكتشاف. قد تم الافتراض بأن تصبح أجزاء من السطوح الصخرية الخزان (مع اتصال مباشر مع النفط الخام) النفط الرطب، بينما تظل الآخرين (مملوءة بمحلول ملحي تشكيل الأولية)29،،المياه-ويت2830. بيد أن ويتابيليتي صخرة الخزان أكثر تعقيداً بسبب عدة عوامل التحكم في درجة التغيير ويتابيليتي، بما في ذلك خشونة السطح، عدم تجانس الصخور الكيميائية، تكوين النفط الخام، وتكوين محلول ملحي و التشبع، ودرجة الحرارة والضغط. دراسة الأخيرة31 قد أظهرت أن هناك عادة مجموعة من زاوية الاتصال في صخور المكمن مع القيم المذكورة أعلاه وأدناه 90 °، تقاس باستخدام الأسلوب الآلي المتقدمة من الراتروت et al. 27.

الهدف الرئيسي من هذا العمل تقديم بروتوكول دقيق لتوصيف ويتابيليتي في الموقع من صخور المكمن (مختلطة-ويتابيليتي) في الظروف تحت السطحية. ويتطلب قياس دقيق من زاوية الاتصال في الموقع تجزئة جيدة نوعية. ومن ثم تسهيل أسلوب تجزئة القائم على التعلم جهاز المعروف باسم WEKA المدربة تجزئة (توس)32 كان يستخدم لالتقاط كمية النفط المتبقية ليس فقط، بل أيضا الشكل المتبقي للنفط ganglia، وبالتالي أكثر دقة زاوية الاتصال القياسات. وقد استخدمت مؤخرا، توس في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل تجزئة الجسيمات وجبات الأسرة، والسوائل داخل ألياف النسيج، والمسام من الخزانات ضيق33،34،35،36، 37،38،،من3940. صورة النفط المتبقية بدقة بدقة عالية وفي ظروف تحت السطح، كان جهاز تجريبي رواية المستخدمة (الشكل 1 و الشكل 2). تم تحميل ميني--عينات الصخور في وسط نوع Hassler الأساسية حامل41 مصنوعة من ألياف الكربون. يسمح استخدام الأكمام الطويلة والصغيرة القطر ألياف الكربون مصدر الأشعة سينية مثول جداً قريبة من العينة، ومن ثم زيادة تدفق الأشعة السينية وتقليل زمن التعرض المطلوبة، أسفر عن تحسين جودة صورة في فترة أقصر من الوقت. الكم من ألياف الكربون قوية بما يكفي التعامل مع ارتفاع الضغط ودرجة الحرارة الظروف بينما تبقى شفافة بما فيه الكفاية للأشعة السينية21.

في هذه الدراسة، فإننا مخطط الخطوات التي اتبعت لوصف ويتابيليتي في الموقع من صخور المكمن في الظروف تحت السطحية. وهذا يشمل الحفر ميني-عينات تمثيلية والجمعية حامل الأساسية، وجهاز تدفق والتدفق الداخلي، البروتوكول التصوير، معالجة الصور وتجزئة، وأخيراً بتشغيل التعليمة البرمجية زاوية الاتصال الآلي لإنشاء زاوية الاتصال توزيعات.

Protocol

1-الحفر الممثل ميني--عينات الصخور

  1. للحصول على فحص عالية الاستبانة، حفر عينات مصغرة (أي، يبلغ قطرها 5 مم وطوله من 15-30 ملم). أولاً، تسمية المكونات الأساسية مع العلامات المرجعية 2 متعامدة على بعضها البعض كما هو موضح في الشكل 3. ثم، الحصول على مسح (فف) كامل حقل لعرض المكونات الأساسية مع حجم فوكسل 40 ميكرومتر/فوكسل لتصور التوزيع الداخلي للمسام والحبوب.
  2. تحديد وتسمية مواقع الحفر جيدة بعناية: هذه تجنب فوجس كبيرة أو الحبوب المعدنية. استخدام التصور البيانات وتحليل البرمجيات (جدول المواد) لتصور صورة ثلاثية الأبعاد من الصخر كما هو مبين في الشكل 3. فتح شريحة ثنائية الأبعاد من الصورة الصخرية الجافة وتحديد مواقع الحفر جيدة أثناء نقل الشريحة من الأعلى إلى قاعدة الصخور.
  3. استخدام فولاذ المقاوم للصدأ الحفر بت لحفر ميني-العينات أثناء استخدام المياه الجارية كسائل تبريد. استخراج الهشة ميني-العينات بعناية، باستخدام ازميل رقيقة (أيمفك مسطح رأس) لإزالة ميني--عينات من قاعدتهم. جعل طرفي ميني-عينات مسطحة لتسهيل اتصال جيدة مع تدفق نهاية القطع.
  4. قياس أبعاد المصغرة-العينات بدقة باستخدام قدمه ذات الورنيّة. استخدام قياس الأبعاد لحساب حجم الجزء الأكبر. اضرب حجم المجمع قياس المسامية المقيسة الهليوم للعثور على حجم المسام.
  5. لقياس المسامية الهليوم من ميني-العينات، استخدم بيكنوميتير غاز. أولاً، استخدم بيكنوميتير الغاز لقياس كثافة الحبوب العينة الصخرية الجافة (كغ/م3). تقسيم الكتلة (كجم) من العينة الجافة بالحبوب قياس الكثافة (كجم/م3) للحصول على حجم الحبوب (م3). طرح حجم الحبوب من وحدة التخزين الأكبر المحسوبة في الخطوة 1، 4، وأخيراً، تقسيم الفرق بالحجم الأكبر للحصول على المسامية الكلية (الكسر).
  6. مسح حفر ميني-العينات بدقة أعلى (أي، 5.5 ميكرون/فوكسل) باستخدام ماسح ضوئي ميكروتوموجرافي الأشعة سينية لتقييم هيكل المسامية الداخلية. الرجوع إلى الخطوة 4 للحصول على مزيد من التفاصيل حول كيف يتم ذلك.
    ملاحظة: ميني--عينات الحفر يتضمن نقل الأجزاء الميكانيكية. لذا، ارتداء معدات الوقاية الشخصية كاملة (معدات الوقاية الشخصية) واتخاذ الاحتياطات اللازمة أثناء الحفر.

2. الأساسية حامل الجمعية

  1. تحميل العينة نوع Hassler أساسية حامل41 (الشكل 1) باتباع الخطوات التالية.
  2. تفكيك الجمعية حامل الأساسية عن طريق إزالة المسمار الختم ومسامير M4 فلويد. إزالة الطوق ختم من الاخدود لها في فلويد وتنظيف السطوح الختم باستخدام قطعة قماش نظيفة بسائل تنظيف مثل الأسيتون. يتم ترتيب المكونات الأساسية الجمعية حائز على مقعد واضحة في حسن (انظر الشكل 1ألف للمسمار الختم، الشكل 1ب لفلويد، الشكل 1ج لنظره خاطفة 1/16 الأنابيب، الشكل 1د لنهاية الفولاذ المقاوم للصدأ المناسب، الشكل 1ه للعينة روك، الرقم 1و للأنابيب المطاطية، الشكل 1ز الحرارية، الشكل 1أنا لألياف الكربون الأكمام، و الرقم 1ي لسترة التدفئة مرنة).
  3. التفاف سترة التدفئة مرنة حول الأكمام ألياف الكربون.
  4. إدراج الحرارية للحلقة عن طريق قاعدة حامل الأساسية.
  5. استخدام وحدة تحكم نسبي-متكاملة-مشتق (PID) (الشكل 2) الذي العرف بنيت للتحكم في درجة الحرارة داخل ± 1 درجة مئوية21.
    ملاحظة: الحفاظ على درجة حرارة مستقرة داخل ± 1 درجة مئوية مهم لتجنب تغيير التوتر السطح البيني للنفط والمياه المالحة التي يمكن أن تؤثر على42،قياس زاوية الاتصال43.
  6. مؤشر ترابط إيثر البروم ثنائي الفينيل كيتون (نظرة خاطفة) أنابيب من خلال أعلى وقاعدة حامل الأساسية. ثم، الاتصال أنابيب نظرة خاطفة إلى قطع نهاية مصنوعة خصيصا.
  7. قطع أنابيب مطاطية على طول مساوياً تقريبا لطول العينة الصخرية بالإضافة إلى نهاية القطع. شريحة العينة برفق في أنابيب مطاط وتوصيله إلى نهاية القطع. التأكد من أن أنابيب المطاط يعطي تناسب ضيق على القطع نهاية لتجنب تسرب السائل حصر في العينة.
  8. ضع طرف الحرارية بجوار عينة لقياس درجة حرارة السوائل داخل المسام.
  9. تجميع طرفي حامل الأساسية بعناية. ضمان أن يتم وضع العينة في مركز حامل الأساسية في مجال الرؤية المسح الضوئي.

3-تدفق الجهاز والتدفق الداخلي

  1. إعداد جهاز تدفق (الشكل 2) التي تتكون من 4 مضخات المحاقن ذات الضغط العالي (انظر الشكل 2ألف لضخ النفط، الشكل 2ب للمضخة المستقبلة، الشكل 2ج لضخ المياه المالحة، و الشكل 2د للمضخة حصر)، إنشاء جمعية حامل أساسية (انظر الشكل 2ه)، وحدة تحكم PID (انظر الشكل 2و)، واسطوانة2 CO (انظر الشكل 2ز)، لأداء واتيرفلودينج في ظروف تحت السطح.
  2. استخدام المشبك لعقد الجمعية حامل الأساسية ووضعه في مرحلة التناوب داخل الماسح الضوئي ميكروتوموجرافي الأشعة السينية.
  3. استخدام أنابيب خاطفة مرنة للاتصال السوائل من المضخات للعينة وحصر الحلقة.
  4. سد الفجوة في الحلقة معزولة مع المياه وتنفيس الهواء خارجاً. تطبيق الكروب 1.5 ضغط حصر للضغط على الأنابيب المطاطية لمنع تدفق على طول جانبي الأساسية.
  5. الاتصال اسطوانة2 CO صمام ثلاثي القاعدة ومطاردة CO2 بمعدل منخفض من خلال العينة ح 1 إزالة الهواء من مساحة المسام.
  6. توصيل مضخة محلول ملحي (مليئة 7 في المائة من الوزن كي محلول ملحي) إلى قاعدة حامل الأساسية عبر صمام ثلاثي قاعدة وتدفق الهواء خارج خط حقن المحلول الملحي إلى الجانب الآخر من صمام ثلاثي قبل ضخ الماء المالح في مساحة المسام. ضخ الماء المالح في 0.3 مل/دقيقة ح 1 (حجم المسام حوالي 200) تشبع العينة تماما مع محلول ملحي. ثم إغلاق الصمامات الثلاثية أعلى وقاعدة.
  7. اختبار ضغط ضخ النفط ضد المضخة المستقبلة لتحديد ضغط يعادل في كل المضخات قبل إجراء أي تصريف (حقن النفط). أولاً، توصيل المضخات على حد سواء عن طريق صمام ثنائي الاتجاه وإبقاء صمام مغلقة. زيادة الضغط على الآلام والكروب الذهنية 10 في كل المضخات ووقف ضخ النفط وفتح صمام ثنائي الاتجاه في حين ما تزال تعمل المضخة المستقبلة. سجل قراءة ضغط ضخ النفط (أي10.01 الآلام والكروب الذهنية)، وما يعادل 10 الآلام والكروب الذهنية في مضخة المستقبلة.
  8. تهيئة الظروف تحت السطحية برفع الضغوط المسامية إلى 10 الآلام والكروب الذهنية، ودرجة الحرارة إلى 60 أو 80 درجة مئوية. تتصل وحدة تحكم PID سترة التدفئة مرنة والحرارية وتطبيق القيمة المستهدفة (60 أو 80 درجة مئوية). توصيل المضخة المستقبلة (مملوءة بمحلول ملحي كي) صمام ثلاثي القاعدة وزيادة الضغوط المسامية في الخطوات 1 من الآلام والكروب الذهنية جنبا إلى جنب مع ضغط حصر حتى تحقيق ضغط مسام 10 الآلام والكروب الذهنية، وضغط حصر 11.5 الآلام والكروب الذهنية. في هذه المرحلة، تكرار الظروف في خزان النفط والغاز قبل هجرة النفط من صخور المصدر.
  9. الاتصال ضخ النفط إلى الأعلى من صاحب الأساسية عبر صمام ثلاثي العلوي وتدفق النفط من خلال الجانب الآخر من صمام لإزالة أي الهواء في السطر. زيادة الضغط لضغط يعادل اختبار (أي10.01 الآلام والكروب الذهنية) مع الحفاظ على صمام مغلقة. ثم وقف ضخ النفط وفتح صمام ثلاثي العلوي وابدأ الصرف بالحقن 20 المسام كميات من النفط باستخدام معدل تدفق ثابت من 0.015 مل/دقيقة (هذا المعدل في نظام تدفق يهيمن عليها الشعرية) في الظروف تحت السطحية من الآلام والكروب الذهنية 10 و 60 أو 80 درجة مئوية.
  10. ترك النظام للوصول إلى التوازن على الأقل 2 ح بعد ضخ النفط وثم الحصول على المسح الضوئي عالية الدقة (أي، 2 ميكرومتر/فوكسل) باستخدام ماسح ضوئي ميكروتوموجرافي الأشعة سينية. يرجى الرجوع إلى الخطوة 4 للحصول على مزيد من التفاصيل حول كيف يتم ذلك.
  11. ثم تتحرك الجمعية حامل الأساسية من الماسح الضوئي ميكروتوموجرافي الأشعة السينية بعناية فائقة مع جميع احتياطات السلامة في المكان، مكان الجمعية حامل الأساسية داخل الفرن، وإعادة ربط خطوط التدفق لأداء الشيخوخة أكثر من 3 أسابيع لتغيير الصخرة ويتابيليتي.
    1. للتحقيق في استرداد النفط كدالة ويتابيليتي، تستخدم بروتوكولات الشيخوخة المختلفة لتوليد الظروف ويتابيليتي مختلفة. التحكم في درجة التغيير ويتابيليتي (المياه-الرطب للنفط الرطب) باستخدام درجات حرارة مختلفة والنفط التراكيب30،،من3144.
    2. على سبيل المثال، توليد روك ويت مختلطة مع المزيد من المظاهر النفط الرطب، تطبيق درجة حرارة مرتفعة نسبيا (80 درجة مئوية) وضخ البترول الخام (مع كثافة 830 ± 5 كغم/م3 في 21 درجة مئوية) بشكل مستمر أو متكرر (الشيخوخة الحيوية) لتوفير إمدادات مستمرة من مكونات النفط الخام القطبية التي يمكن تسريع التغيير ويتابيليتي45. لتوليد ضعيفة المياه-ويت روك، استخدام درجة حرارة أقل (60 درجة مئوية) ولا حقن النفط الخام أثناء الشيخوخة (الشيخوخة ثابتة). لتولد من الصخور الخازنة الرطب مختلطة مع زاوية اتصال يعني ما يقرب من 90 °، نفذ الشيخوخة الحيوية مع النفط الخام أثقل نسبيا (بكثافة 870 ± 5 كغم/م3 في 21 درجة مئوية مختلطة مع هيبتان للحث على هطول الأمطار أسفالتيني46، ،من 4748) لكن في31من 60 درجة مئوية.
  12. وبمجرد الانتهاء من عملية الشيخوخة، نقل الجمعية حامل الأساسية العودة إلى الماسح الضوئي ميكروتوموجرافي الأشعة السينية.
  13. إجراء واتيرفلودينج في الظروف تحت السطحية. ضغط اختبار مضخة محلول ملحي ضد المضخة المستقبلة قبل إجراء واتيرفلودينج باتباع نفس الإجراء كما هو مذكور في الخطوة 3، 7.
    1. أولاً، قم بتوصيل خط المياه المالحة على قاعدة صمام ثلاثي، وتوصيل المضخة المستقبلة إلى الجزء العلوي من صاحب الأساسية عبر صمام ثلاثي العلوي.
    2. أداء واتيرفلودينج من 20 مجلداً المسامية في الظروف تحت السطحية باستخدام معدل تدفق منخفض مستمر (أي، 0.015 مل/دقيقة)، وضمان عدد الشعيرات الدموية منخفضة من حوالي 10-7.
    3. وأخيراً، ترك النظام للوصول إلى التوازن على الأقل 2 ح بعد واتيرفلودينج والحصول على المسح الضوئي عالية الدقة مرة أخرى في نفس الموقع.
      ملاحظة: إجراء مثل هذا الضغط-ودرجة الحرارة تجارب يتطلب تقييم المخاطر مفصلة والاختبار الدقيق جهاز تدفق كله خارج الماسح الضوئي ميكروتوموجرافي الأشعة السينية قبل إجراء أي تجارب في الموقع مع جميع احتياطات السلامة في المكان.

4-تصوير البروتوكول

  1. استخدام ماسح ميكروتوموجرافي الأشعة سينية للحصول على الأشعة السينية ثلاثية الأبعاد بمسح على نطاق ميكرون من الصخور الخازنة مشبعة بالنفط والماء المالح في الظروف تحت السطحية.
  2. العثور على النقيض المرحلة الأكثر فعالية بين النفط والماء المالح والصخور بتعاطي المنشطات في مرحلة محلول ملحي، استخدام كي أن تكون المرحلة المتوسطة من حيث الامتزاز بالأشعة السينية. لتحقيق تباين جيد بين النفط (أدنى الامتزاز، أسود)، محلول ملحي (رمادي داكن، متوسطة) والصخور (المرحلة الأكثر سوربينج، رمادي فاتح)، كما هو موضح في الشكل 4إعداد ميني-الحاويات بنسبة وزن مختلفة من محلول ملحي كي وإجراء المسح الضوئي . يجب أن يظهر الرسم البياني لقيمة تدرج رمادي 3 مراحل منفصلة (الشكل 4ب).
    1. لإعداد نموذج تباين، ملء نصف حاوية زجاجية أسطوانية صغيرة (1 مل) مع كل من النفط ومراحل محلول ملحي كي. ثم تعبئة النصف الآخر من الحاوية بسحق قطعة من الصخور ومزجها صارم. استخدام معدني أسطواني نظيفة لضغط الخليط، تجنب أي حركة الحبوب أثناء المسح. ارتداء معدات الوقاية الشخصية كاملة وأداء خلط من النفط الخام والماء المالح كي في خزانة الأبخرة.
  3. استخدم حامل أساسية ألياف الكربون طويلة نسبيا يبلغ قطرها صغير للسماح لمصدر الأشعة السينية إلى أقرب ما يكون إلى العينة. يجب عدم استخدام حامل أساسية طويلة جداً، التي يمكن أن تزيد من حركة عينة بسبب تناوب أثناء الحصول على المسح الضوئي.
  4. استخدام الهدف X 4 للحصول على صور الأشعة السينية بدقة عالية (أي، 2 ميكرومتر/فوكسل) كافية لقياس زاوية الاتصال الفعال في الموقع . استخدام أنابيب خاطفة مرنة كخطوط حقن للسماح بتناوب سلس 360° للجمعية حامل الأساسية أثناء الحصول على المسح الضوئي.
  5. لعينات رقيقة أو الكثافة، استخدام الأشعة السينية مصدر التيار الكهربائي وقوة 80 كيلو فولت و 7 ث، على التوالي. لعينات سميكة أو عالية الكثافة، استخدام الأشعة السينية مصدر الجهد والطاقة من 140 كيلو فولت و 10 ث، على التوالي.
    ملاحظة: في هذه الحالة، الأشعة سينية مصدر التيار الكهربائي 80 كيلو فولت وقوة 7 ث استخدمت.
  6. للحصول على عمليات التفحص 2 ميكرومتر/فوكسل، استخدم الهدف X 4 مع وقت تعرض (أي1.5 ثانية أو أكثر) كافية للحصول على كثافة إشعاع الأشعة سينية من أكبر من التهم 5,000/s.
  7. استخدام عدد كبير من التوقعات (الإسقاطات على الأقل 3,200) تبعاً لضيق الوقت.
    ملاحظة: ميكروتوموجرافي الأشعة السينية ينطوي على خطر إشعاع المؤين. ومن ثم، مطلوب إجراء تقييم مخاطر مناسبة لضمان بيئة عمل آمنة.

5-الصور المعالجة وتجزئة

  1. أولاً، إعادة بناء dataset التصوير المقطعي بالأشعة السينية باستخدام البرمجيات (جدول المواد) لتوليد صور ثلاثية الأبعاد بالأشعة السينية (.txm). انقر فوق استعراض لاستيراد ملف الإدخال (.txrm). ثم، حدد دليل مركز التحول والبحث عن أنسب مركز التحول تصحيح القيمة لحساب أي حركة عينة أثناء الحصول على المسح الضوئي.
    1. البحث عن قيمة تحول مركز مناسب. بدء تشغيل مع مجموعة كبيرة (09:50 ص)، وخطوة كبيرة حجم (1.0). ثم تضييق نطاق البحث، وحجم الخطوة (0.1)، حتى يتم الحصول على القيمة المثلى.
    2. إعادة المسح الضوئي باستخدام قيمة تحول مركز الأمثل. حساب أي شعاع تصلب الآثار قبل إعادة بناء الصورة.
  2. استخدام أسلوب تجزئة مناسبة التي مناسبة لتطبيق معين. وصف ويتابيليتي في الموقع بدقة، استخدام أسلوب تجزئة صورة تستند إلى التعلم آلة هذه توس32 لتحويل الصور تدرج الرمادي إلى ثلاث مراحل صور مجزأة (النفط والماء المالح والصخور). فتح الصورة في توس-الذي هو البرنامج المساعد فيجي (إيماجيج)32 -لتقسيم الصور دون تطبيق أي ضجيج التصفية لتجنب فوكسل في المتوسط لا سيما ما يقرب من ثلاث مراحل خط الاتصال الذي يتم قياس زاوية الاتصال.
  3. حدد خوارزمية عشوائية الغابات وميزات التدريب، مثل يعني، والفرق، والحواف، لتطبيق تجزئة المستندة إلى المميز.
    1. انقر فوق إعدادات للعثور على 12 ميزات التدريب في الإعدادات تجزئة (التمويه الضبابي، المشتقات، وبنية والفرق الضبابي، كحد أقصى، الوسيط، الفرق، يعني، الحد الأدنى، حواف، Laplacian وهسه) من خلاله تحديد ميزات التدريب أفضل. يستند الاختيار المحاكمات تجزئة باستخدام ميزات مختلفة للتدريب أو مزيج منها. على سبيل المثال، تم العثور على المزيج من الحواف ويعني الفرق التدريب ميزات لإعطاء أفضل النتائج تجزئة لهذا النظام روك خزان كربونات.
    2. في خيارات المصنف، اختر فاستراندومفوريست.
    3. لإضافة مرحلة جديدة (أي، النفط)، انقر فوق إنشاء فئة جديدة.
  4. تسمية بكسل من جميع مراحل 3 (النفط والماء المالح والصخور) يدوياً كمدخل لتدريب نموذج مصنف. باستخدام أداة الرسم اليدوي الحر في برنامج إيماجيج (فيجي)، تسليط الضوء على ثلاث مراحل. محاولة لتتبع الشكل المرحلة بينما وصفها بكسل. عند الانتهاء، انقر فوق إضافة فئة. ثم، تنفيذ نفس للمراحل الأخرى 2.
  5. تطبيق المصنف مدربين تقسيم الصورة بأكملها إلى 3 مراحل بواسطة النقر فوق الزر المصنف القطار .
  6. كرر الخطوات من 5-4 و 5.5 حتى تتحقق النتائج تجزئة جيدة. انقر فوق إنشاء نتيجة لتصور صورة مجزأة. وأخيراً، انقر فوق حفظ كالمشاجرة لحفظ الصورة. ننظر إلى الرقم 5 الاطلاع على مثال لتجزئة جيدة.
  7. تأكد من أن الصور مجزأة في شكل غير موقعة 8 بت ويعينون 3 مراحل ك 0 و 1 و 2 للماء المالح والصخور والنفط، على التوالي، قبل القياس في الموقع الاتصال الزاوية باستخدام الأسلوب الآلي.
    1. وفي التصور البيانات وبرامج تحليل البيانات (جدول المواد)، استخدام الوحدة النمطية تحويل نوع الصورة إلى تحويل الصورة إلى نوع التسمية 16-بت . استخدام الوحدة النمطية الحساب لإجراء العملية الحسابية في صورة مجزأة. في التعبير، حدد التعبير الرياضي لتغيير عدد المرحلة المعينة [أي، إذا كان صخرة المرحلة 2، ثم يعني تعبير رياضي من 1*(a==2) لتعيين روك كالمرحلة الأولى بدلاً من المرحلة 2].
    2. مجزأة تحويل ثلاثي الأبعاد صور الأشعة السينية من (.am) إلى ثنائي البيانات الخام غير الموقعة من تنسيق 8 بت (*.raw). استخدام الوحدة النمطية تحويل نوع الصورة ،، وفي نوع الإخراج، حدد الخيار 8-بت غير موقعة ، وانقر فوق تطبيق. تصدير البيانات "بيانات خام" 3D (*.raw).

6-قياس توزيع زاوية الاتصال

  1. قياس توزيع زاوية الاتصال في الموقع من الصور مجزأة باستخدام طريقة زاوية الاتصال الآلي الراتروت et al. 27 (على سبيل المثال يتم إظهار النتائج في الشكل 6). للقيام بهذه القياسات، اتبع الخطوات أدناه، كما هو موضح في الشكل 7.
  2. قم بتثبيت مكتبة أوبينفوام لأداء زاوية الاتصال التلقائي وقياسات انحناء الواجهة الموائع والسوائل.
  3. حفظ ملف الصورة (*.raw) في مجلد (القضية) الذي يحتوي على ملف رأس ومجلد يسمى النظام.
    1. فتح ملف الرأس وتعلن أن عدد فوكسيلس في الأبعاد الثلاثة (x، y، و z)، أبعاد فوكسل (x، y، و z) ميكرون، ومسافة الإزاحة (0 0 0 للا تحويل). إعادة تسمية ملف الرأس كملف الصورة.
    2. استخدم مجلد يسمى نظام الامتثال بنية الدليل الأساسي لقضية أوبينفوام.
  4. تأكد من أن توجد ملفات 2 (ملف كونترولديكت وملف ميشينجديكت ) في مجلد النظام التي تحتوي على معلمات الإعداد. الملف كونترولديكت حيث يتم تعيين معلمات تشغيل عنصر التحكم، بما في ذلك وقت البدء/الانتهاء. الملف ميشينجديكت حيث يتم تحديد ملفات الإدخال والإخراج في كل خطوة من الخوارزمية. استبدال اسم الملف مع اسم الصورة مجزأة الجديد في ملف ميشينجديكت للخطوات التي شرحت أدناه (الشكل 7).
    1. استخراج السطح (شبكة منطقة متعددة م) (انظر في الشكل 7ب).
    2. إضافة طبقة قرب خط التماس في ثلاث مراحل.
    3. على نحو سلس على السطح (النظر في الشكل 7ج).
    4. تعيين المعلمات تجانس المطلوبة التي تشمل النواة غاوسي دائرة نصف قطرها (Rغاوس) والتكرارات الضبابي، عامل استرخاء الضبابي (β)، kernel انحناء دائرة نصف قطرها (RK)، انحناء الاسترخاء عامل (γ) وانحناء التكرارات. للحصول على مزيد من التفاصيل، انظر الراتروت et al. 27.
  5. فتح المعبر من نفس المجلد الدليل واكتب الأمر التالي، فوكسيلتوسورفاسيمل & & سورفاسيدلاييرتوكل & & سورفاسيسموثفب، لتشغيل التعليمات البرمجية، وإجراء القياسات انحناء زاوية والنفط/محلول ملحي الاتصال.
    1. إلقاء نظرة على الرقم 7 لمتابعة الخطوات العملية الحسابية من زاوية الاتصال في ذروة كل الذين ينتمون إلى خط الاتصال (figure-protocol-18660) يمر بمرحلة محلول ملحي قبل:
      figure-protocol-18757
      ملاحظة: ناقلات عادية يتم حسابها في القمم تتألف من خط الاتصال figure-protocol-18897 . يمثل كل الرأس مع 2 ناقلات عادية إلى واجهة النفط/محلول ملحي (ض2) وواجهة أجاج/روك (z3)، كما هو موضح في الشكل 7.
  6. تأكد من أن يتم إنشاء *_Layered_Smooth.vtk ملف السطح السلس. يحتوي هذا الملف على القياسات من زاوية الاتصال وانحناء الواجهة النفط/محلول ملحي، التي يمكن تصور استخدام برمجيات تصور بيانات (جدول المواد)، كما هو موضح في الشكل 7.

7-مراقبة الجودة

  1. أن تكون واثقة بزاوية الاتصال الآلي التي تم الحصول عليها، إجراء فحص جودة بمقارنة قيم زاوية الاتصال الآلي تقاس من الصور مجزأة باستخدام الراتروت et al. 27 طريقة للقيم المقاسة يدوياً من صور الأشعة السينية خام باستخدام نهج أندرو et al. 24.
  2. لإجراء فحص الجودة، المحاصيل وتجزئة وحدة تخزين الفرعية من كل عينة صغيرة (الشكل 8). استخدام البيانات التصور وبرامج تحليل البيانات للمحاصيل وحدة تخزين الفرعية صغيرة التي تحتوي على واحدة أو أكثر من العقد النفط التي يمكن استخدامها لإجراء قياس زاوية الاتصال اليدوي.
  3. تشغيل التعليمة البرمجية الآلي لقياس توزيع زاوية الاتصال في الموقع لهذه المجلدات الفرعية. يرجى الرجوع إلى الخطوة 6 لكيف يتم ذلك.
  4. تحميل الملف *_Layered_Smooth.vtk في البرمجيات التصور البيانات تصور السطوح وحدد الخيار المنطقة لعرض مراحل النفط والماء المالح، انظر الشكل 9.
    1. انقر فوق موقع التحقيق وإضافة الإحداثيات المكانية (x، y، و z) نقطة تم اختيارها عشوائياً من زاوية الاتصال تقاس باستخدام الأسلوب الآلي زاوية الاتصال (أي، 60 °). تحديد موقعها المكاني في خط الاتصال ثلاث مراحل، مثل تلك الموجودة في الشكل 9 عرض موقع النقطة المحددة (60 °) كنقطة صفراء.
  5. انتقل بعد ذلك إلى التصور البيانات وبرامج تحليل البيانات لإجراء قياس زاوية الاتصال اليدوي. تحميل صورة مجزأة من المجلد الفرعي.
  6. تصفية الضوضاء من صورة الأشعة السينية الخام باستخدام عامل تصفية الحد من ضوضاء التي ستستخدم لقياس زاوية الاتصال اليدوي فقط.
    ملاحظة: يعني غير محلي--تم تطبيق عامل تصفية49،50 في هذه الحالة.
  7. استخدم صورة مجزأة لإضفاء الشفافية على الصخرة وتصور فقط في مراحل النفط والماء المالح للمساعدة في تحديد موقع النقطة المحددة، كما هو موضح في الشكل 9ب.
    1. استخدم وحدة حسابية لإجراء العملية الحسابية في صورة مجزأة. في التعبير، حدد التعبير الرياضي لعزل في مراحل النفط والماء المالح بشكل منفصل [أي تعبير حسابي = = 1 يعني عزل المرحلة 1 (الماء المالح في هذه الحالة)].
    2. ثم، استخدام الوحدة النمطية إنشاء سطح لتوليد الأسطح النفط والمياه المالحة، واستخدام الوحدة النمطية عرض السطح لتصور السطوح النفط والماء المالح في الألوان المطلوب.
  8. حالما يتم تحديد موقع النقطة، جلب شريحة صورة الأشعة السينية تصفية الخام إلى نفس الموقع، كما هو موضح في الشكل 9ج.
    1. فتح الوحدة النمطية الشريحة وقم بتغيير القيمة للترجمة .
  9. استخراج خط الاتصال ثلاث مراحل استخدام الوحدة النمطية تسمية الواجهات في صورة مجزأة.
    1. اكتب 3 في المربع عدد من المراحل . حدد " لا" في فوكسيلس الأسود فقطوتطبيق وفتح الوحدة النمطية إيسوسورفيس على واجهات المسمى وقم بتغيير القيم Colormap و عتبة كما هو مطلوب للتصور الفعال.
  10. في الوحدة النمطية شريحة ، دورة في تعريف الطائرة، وفي الخيارات، حدد إظهار دراجير. اضغط دراجير ونقله إلى الموقع المطلوب وسوف يقاس فيه أن زاوية الاتصال اليدوي.
    1. في خيارات العرض، حدد خيار تدوير. اضغط مقبض الاستدارة لتدوير الشريحة. قم بتدوير الشريحة يكون عمودي على خط الاتصال ثلاث مراحل وقياس زاوية الاتصال يدوياً باستخدام أداة قياس زاوية كما هو موضح في الشكل 9د.
      ملاحظة: هنا، زاوية الاتصال وجد أن 61°.
  11. ارسم زاوية قياسها يدوياً الاتصال مقابل قيمة زاوية الاتصال الآلي تقاس في نفس الموقع التأكد من دقة القياسات الزاوية الاتصال الآلي. ننظر إلى الرقم 10 لمراقبة القياسات المقارنة من زاوية الاتصال بين الأسلوب الآلي والأسلوب اليدوي من المجلد الفرعي من عينة صغيرة 1.

النتائج

ويرد للعينات 3 درس، توزيع المقاسة في الموقع من زاوية الاتصال في الشكل 6، مع انتعاش النفط هو مبين في الشكل 11. يظهر الرقم 12 صور لتوزيع النفط المتبقية لظروف مختلفة التبول في نهاية واتيرفلودينج. ويتابيليتي المختلط (أو المجموعة من زاوية الاتصال) وتم قياس استخدام الأسلوب زاوية الاتصال الآلي27. وتعتبر توزيعات قياس زاوية الاتصال تكون النتائج ممثلة إذا كان هناك تطابق جيد بين نقاط الاتصال من زاوية تقاس باستخدام الأسلوب الآلي من صور مجزأة مقارنة الزوايا الاتصال يدوياً المقاسة من الخام بالأشعة السينية الصور. الشكل 10 يبين مثال لمباراة جيدة لقياس مقارنة بين الزوايا الاتصال الآلي وزوايا الاتصال اليدوي في نفس المواقع لوحدة تخزين الفرعية من عينة صغيرة 1 (المياه ضعيفة-الرطب).

وأجريت ثلاثة بروتوكولات الشيخوخة لمعالجة العينات 3 وتوليد الظروف ترطيب 3 (الشكل 6). يمكن أن يسفر عن الشيخوخة العينة عند درجة حرارة أقل (60 درجة مئوية) وثابت (لا حقن النفط أثناء فترة الشيخوخة) شرط الرطب المياه ضعيفة، مثل توزيع تبين للعينة 1 في الزرقاء (الشكل 6). من ناحية أخرى، يمكن أن يؤدي الشيخوخة العينة في درجة حرارة أعلى (80 درجة مئوية) ومع الشيخوخة الحيوية جزئيا (ضخ نفط خلال فترة الشيخوخة) في ظروف رطبة مختلطة مع النفط الرطب أكثر الأسطح، شأنها في ذلك شأن عينة 2 تظهر باللون الرمادي (الشكل 6).

تم العثور على استرداد النفط أن يكون دالة ويتابيليتي، مماثلة ل الدراسات الأساسية-مقياس سابق51. ومع ذلك، في ذلك الوقت، أبدى استرداد النفط كدالة للفهرس ويتابيليتي الأساسية على نطاق. وقد لوحظ في حجم المسام سلوك استرداد النفط مشابهة وتم رسم كوظيفة من وظائف القيمة الوسطية في الموقع زاوية الاتصال التوزيع (الشكل 11). استعادة النفط المنخفضة نموذج 1 (المياه ضعيفة-الرطب) يرجع إلى تعويض النفط في أكبر المسام ممنوع. الماء المالح يسيل من خلال الصغيرة المسام الزوايا، ترك النفط محاصرين كقطع ganglia في وسط الفراغات المسامية مع شبه كروية الأشكال (الشكل 12)، مماثلة لما لوحظ في التحقيقات السابقة في وسائط المياه-ويت52،53،،من5455. وفي المقابل، قد عينة 2 (حالة مختلطة الرطب مع المزيد من المظاهر النفط الرطب) طبقات النفط التي كانت متصلة إلى حد كبير (الشكل 12ب). هذه الطبقات رقيقة يسمح فقط إنتاج نفط بطيئة، تاركة عالية تشبع نفط المتبقية في نهاية واتيرفلودينج. تحقق انتعاش النفط أعلى في نموذج 3 (مختلطة الرطب مع زاوية اتصال يعني ما يقرب من 90 °) الذي كان الرطب الماء (حتى لا يكون هناك تعويض أقل في المسام الكبيرة) ولا بقوة النفط الرطب (أقل النفط يتم الاحتفاظ في المساحات الصغيرة المسامية)1. في الحالات المختلطة الرطب من عينة 2 و 3، وتركت النفط في هياكل شبيهة بورقة رقيقة، ومتصلة (الرقم 12 باء و جيم 12) مماثلة لغيرها من الدراسات في وسائل الإعلام المسامية النفط الرطب52،،من5356.

figure-results-3363
الشكل 1 : رسم تخطيطي تخطيطي الرسم توضيحي للجمعية حامل الأساسية- تتم تسمية مكونات حامل الأساسية، ويظهر المقطع العرضي الداخلية ويرى صاحب الأساسية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-3841
الشكل 2 : جهاز تدفق الضغط العالي، وارتفاع درجة الحرارة- جهاز التدفق، ويتألف من أربع مضخات الضغط العالي حقنه: مضخة (A) لنفط، ومضخة (ب) تلقي، مضخة (ج) محلول ملحي، ومضخة (د) قصر. تظهر لوحة (ه) الجمعية حامل الأساسية، (و) يظهر وحدة تحكم PID، و (ز) يظهر الاسطوانة2 CO. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-4567
الشكل 3 : صور تبين حفر عينات مصغرة. () يوضح هذا الكرتون علامات متعامد مع موقع حفر جيد. x و y هي المسافات من مركز المكونات الأساسية المستخدمة للبحث عن مكان لحفر. (ب) يظهر هذا الفريق صورة ثلاثية الأبعاد بالأشعة سينية جاف من المكونات الأساسية (المقدمة شبه شفافة) مع عينة صغيرة (باللون الرمادي الداكن). (ج) هذا رأي مستعرضة أفقية من المكونات الأساسية (التي تم مسحها ضوئياً في 40 ميكرومتر/فوكسل). ويبين روك الحبوب والمسام في الرمادي والأسود، على التوالي. (د) يظهر هذا الفريق عرض مستعرضة أفقية عينة صغيرة (الممسوحة ضوئياً في 5.5 ميكرون/فوكسل). (ه) هذا رأي مستعرضة عمودي من المكونات الأساسية تظهر المسام معقدة وغير متجانسة الأحجام وهندستها جنبا إلى جنب مع موقع النموذج المصغر أشارت إلى جانب المربع الأسود. (و) هذا هو رأي مستعرضة عمودي تضخيم عينة مصغرة المميزة هو موضح في لوحة ه التي تم مسحها ضوئياً في 5.5 ميكرون/فوكسل. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-5849
الشكل 4 : فحص تباين مرحلة. () هذا الفريق يظهر فحص على النقيض من الصخر المجروش (رمادي فاتح) مختلطة مع محلول ملحي (الرمادي الداكن) ومراحل النفط (أسود). وكان استخدام هذا لتحديد المنشطات المناسبة من الماء المالح لضمان عكس مرحلة جيدة. (ب) هذا رسم بياني لقيمة تدرج الرمادي للمراحل الثلاث. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-6499
الشكل 5 : طريقة عرض المقطع العرضي أفقي الخام ومجزأة صور الأشعة السينية لعينات مصغرة ثلاثة- لوحات ()، (ب)، و (ج) إظهار xy آراء مستعرضة من ميني--عينات 1 و 2 و 3، على التوالي. الصف العلوي تظهر صور الأشعة السينية تدرج رمادي الخام (النفط والماء المالح والصخور، وهي بلون رمادي داكن، أسود، والضوء الرمادي، على التوالي). إظهار الصور أقل الصور مجزأة من نفس الشريحة باستخدام تجزئة WEKA المدربة (النفط والماء المالح والصخور، وفي الرمادي، الأسود والأبيض، على التوالي). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-7349
الرقم 6 : توزيعات لجهة الاتصال بزاوية القياس الثلاثة ميني-عينات- وقد عينة 1 زاوية اتصال يعني من 77° ± 21° مع القيم 462,000 يظهر باللون الأزرق. وقد عينة 2 يعني الاتصال زاوية 104° ± 26° مع قيم 1.41 مليون يظهر باللون الرمادي. وقد عينة 3 زاوية اتصال يعني ± 94° 24° مع القيم 769,000 التي تظهر باللون الأحمر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-7985
الشكل 7 : سير العمل لقياس زاوية اتصال الآلي. () هذا صورة مجزأة ثلاثية الأبعاد عرض الماء المالح في الزرقاء والنفط باللون الأحمر، بينما يتم تقديم موسيقى الروك شفافة. (ب) يظهر هذا الفريق الأسطح المستخرجة من الصورة بأكملها. السطوح النفط/محلول ملحي تظهر باللون الأخضر، بينما السطوح النفط/صخرة تظهر باللون الأحمر. (ج) يظهر هذا الفريق السطوح ممهدة للصورة بأكملها. (د) يظهر هذا الفريق خط الاتصال ثلاث مراحل للصورة بأكملها. (ه) هذا مثال على الأسطح متجانسة للعقدة النفط أبرز مربع أسود. (و) يظهر هذا الفريق خط الاتصال من العقدة النفط الضوء على ثلاث مراحل. (ز) هذا مثال من زاوية جهة اتصال واحدة في النقطة i (الضوء في الفريق و) قياس. النفط/محلول ملحي، والنفط/الصخور، والسطوح أجاج/روك ترد في الأحمر والأخضر والأزرق، على التوالي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-9195
الشكل 8 : ثلاثة مجلدات فرعية المستخرجة من ميني-العينات الثلاثة- () هذا الفريق يظهر المجلد الفرعي المستخرجة من نموذج مصغر 1 (المياه ضعيفة-الرطب). (ب) هذا الفريق يظهر المجلد الفرعي المستخرجة من عينة صغيرة 2 (مختلطة الرطب). (ج) يظهر هذا الفريق الفرعي حجم المستخرجة من نموذج مصغر 3 (مختلطة الرطب). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-9882
الرقم 9 : سير عمل قياس زاوية اتصال واحد إلى واحد. () هذا ور نقطة زاوية الاتصال تم اختيارها عشوائياً (60 °) تقاس باستخدام التعليمات البرمجية الآلي (يتم الحصول على الصورة من البرمجيات التصور البيانات المستخدمة). (ب) هذا الفريق يوضح كيفية تحديد موقع النقطة نفسها باستخدام البرمجيات التصور وتحليل البيانات. (ج) هذا الفريق يوضح كيفية إجراء قياس زاوية اتصال يدوي في نفس الموقع. (د) وهذا مثال لنقطة زاوية الاتصال يدوياً المقاسة في نفس المكان (61 °). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-10726
الرقم 10 : قياسات زاوية الاتصال الآلي مقارنة بالقياسات الزاوية الاتصال اليدوي في نفس مواقع التخزين الفرعية من عينة صغيرة 1- وقيست القيم اتباع الإجراء الموضح في الشكل 9. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-11261
الرقم 11 : النفط الانتعاش كدالة ويتابيليتي- استرداد النفط من نموذج 1 و 2 و 3 هي 67.1 في المائة و 58.6% و 84.0 في المائة، على التوالي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-11731
الرقم 12 : مورفولوجية النفط المتبقية لظروف مختلفة التبول. () في نموذج 1 (المياه ضعيفة-الرطب)، كان محاصراً الزيت المتبقية في وسط المسام كقطع العقد مع أشكال شبه كروية. لوحات (ب) و (ج) إظهار كيف تركت النفط المتبقي في عينات 2 و 3 (مختلطة الرطب)، في هياكل شبيهة بورقة رقيقة، ومتصل في المسام الصغيرة والشقوق. وتمثل الألوان المختلفة ganglia قطع النفط. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Discussion

فيما يلي الخطوات الأكثر أهمية في الموقع ويتابيليتي وصف في ارتفاع الضغط ودرجة الحرارة لتكون ناجحة. 1) إنشاء تجزئة صورة جيدة التي لا غنى عنها للحصول على قياسات دقيقة من زاوية الاتصال. 2) تجنب بما في ذلك الحبوب كتيمة الكبيرة في ميني-العينات التي يمكن أن تغلق بتدفق، وفوجس الكبيرة الناتجة في عينة هشة للغاية مع المسامية غير تمثيلية. 3) تجربة تدفق التي تسيطر عليها جيدا مع أي تسرب أمر مهم لعينات صغيرة حساسة جداً لكمية السائل المحقون (أي، حجم المسام واحد حوالي 0.1 مل). 4) تجنب وجود الهواء (كالمرحلة الرابعة) في مساحة المسام. 5) الحفاظ على عنصر تحكم درجة حرارة العينة خلال التجربة برمتها تدفق. 6) تجنب أي تراخ في واجهة أثناء الحصول على المسح الضوئي بانتظار النظام للوصول إلى التوازن. 7) تستخدم لتصحيح تحول مركز مناسبة، هو أمر ضروري لإعادة صورة الأشعة السينية فعالة.

الأسلوب الآلي زاوية الاتصال محدود بدقة تجزئة الصورة لأنه يتم تطبيقه على الصور مجزأة فقط. تجزئة الصورة يعتمد إلى حد كبير على التصوير الجودة التي تعتمد على بروتوكول التصوير والأداء للماسح الضوئي ميكروتوموجرافي. وعلاوة على ذلك، فإنه حساس لإعادة بناء الصورة ومرشحات الحد من الضوضاء، فضلا عن طريقة تجزئة مثل توس32 أو أسلوب مستجمعات المياه المصنف57. في هذا العمل، يقدم الأسلوب توس أكثر دقة قياسات زاوية الاتصال في صور الأشعة السينية الخام مقارنة بتلك التي بأسلوب مستجمعات المياه المطبقة على صور الأشعة السينية التي تم تصفيتها (باستخدام مرشحات الحد من الضوضاء). استخدام مرشحات الحد من الضوضاء يجعل الواجهة يبدو أقل النفط الرطب في بعض أجزاء من الصخر، بسبب فوكسل المتوسط لا سيما القريبة من خط التماس ثلاث مراحل31. يمكن التقاط توس المبلغ المتبقي النفط التشبع ليس فقط، بل أيضا على شكل ganglia النفط المتبقي. هذا هو الحال خاصة للنفط المتبقي في الحالات المختلطة الرطب، في النفط التي يتم الاحتفاظ في مساحة المسام رقيقة هياكل شبيهة بالورقة، يجعله تحديا لتكون مجزأة تستند على قيم العتبة تدرج رمادي فقط.

ويوفر هذا التصميم ويتابيليتي في الموقع وصفاً شاملا لشروط ترطيب صخور المكمن مقارنة بالطرق الأخرى لقياس ويتابيليتي التقليدية. ويأخذ في الاعتبار جميع المسام-مقياس هام روك معلمات، مثل خشونة السطح الصخور والتراكيب الكيميائية الصخور، وحجم المسام والهندسة، التي ليست ممكنة عن طريق مؤشرات ويتابيليتي7،8 و تحويله الموقع الاتصال زاوية أساليب4،9،،من1011. استخدام قياس زاوية الاتصال الآلي في الموقع بمقياس ميكرون قوية ويزيل أي الذاتية المرتبطة ب الأسلوب اليدوي24. وعلاوة على ذلك، أكثر فعالية في إزالة القطع فوكسيليزيشن مقارنة بسائر أساليب مؤتمتة25،26. في الوضع الطبيعي زاوية الاتصال تقاس باستخدام الأسلوب الآلي وكان التوزيع سريعة نسبيا. على سبيل المثال، وقت التشغيل لقياس زاوية الاتصال في أي من الصور عينة الثلاثة التي تحتوي على فوكسيلس 595 مليون تقريبا 2 حاء، واستخدام وحدة المعالجة المركزية 2.2 GHz معالج واحد.

وفي المستقبل، يمكن استخدام هذا البروتوكول لتوصيف نظم صخرة الخزان أخرى مشبعة بمحلول ملحي تشكيل والنفط الخام. نفس الأسلوب لا تقتصر على الصناعة النفطية فقط ويمكن تعديلها وتكييفها لتميز ويتابيليتي من أي صور ثلاثية الأبعاد مجزأة مع اثنين من سوائل قابلة للامتزاج في وسائل الإعلام المسامية مع مجموعة متنوعة من الظروف ويتابيليتي.

Disclosures

ارتفاع القرار الأشعة السينية التصوير المقطعي الصغيرة مجموعات البيانات المبلغ عنها في هذه الورقة متوفرة في "الصخور البوابة الرقمية":
www.digitalrocksportal.org/projects/151
الرموز المستخدمة لتشغيل القياسات التلقائية من زاوية الاتصال وانحناء سائل/سائل واجهة متوفرة في GitHub:
https://github.com/AhmedAlratrout/ContactAngle-Curvature-Roughness

Acknowledgements

ونحن نشكر امتنان شركة بترول أبو ظبي الوطنية (أدنوك) و "البري أدنوك" (المعروف سابقا بشركة أبو ظبي للنفط البري العمليات المحدودة) لتمويل هذا العمل.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Xradia VersaXRM-500 X-ray micro-CTZEISSQuoteX-ray microtomography scanner, https://www.zeiss.com/microscopy/int/products/x-ray-microscopy.html
Teledyne Isco syringe pumpsTeledyne IscoQuoteModel 100DM, Model 260D and Model 1000D, http://www.teledyneisco.com/en-uk
Core holderAirborneQuote9.5 ID Coreholder, www.airborne-international.com
Gas pycnometerMicromeriticsQuoteAccuPyc II 1340 Pycnometer, http://www.micromeritics.com/Product-Showcase/AccuPyc-II-1340.aspx
ThermocoupleOmegaKMTSS-IM025U-1500.25 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 jacketOmegaKH-112/5-PKapton Insulated Flexible Heaters, https://www.omega.co.uk/pptst/KHR_KHLV_KH.html
PEEK tubingKinesis1533XLPEEK 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 cutterKinesis003062Tube cutter, http://kinesis.co.uk/tubing-tube-cutter-003062.html
PEEK fingertight fittingKinesisF-120XFingertight 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 connectorsKinesisP-760Adapters & Connectors: PEEK™ ZDV Union, for 1/16" OD Tubing, 10-32 Coned, http://kinesis.co.uk/catalogsearch/result/?q=P-760
PEEK plugKinesisP-551Plug, 10-32 Coned, PEEK, Natural, http://kinesis.co.uk/plug-10-32-coned-peek-natural-p-551.html
Digital CaliperRS50019630Digital caliper, http://uk.rs-online.com/web/
Three-way valveSwagelokSS-41GXS1Stainless 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 sleeveCole-ParmerWZ-06435-03Viton FDA Compliant Tubing, 3/16" (4.8 mm) ID, https://www.coleparmer.com/i/mn/0643503
Drilling bitdk-holdingsquoteStandard 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
HeptaneSigma-Aldarich246654-1LHeptane, anhydrous, 99%, http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/246654?lang=en&region=GB
Potassium iodideSigma-Aldarich231-659-4 purity ≥ 99.0%, https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/60399?lang=en&region=GB
ParaViewOpen sourceFreeData visiualization software (Protocol step 6.6), https://www.paraview.org/
Avizo SoftwareFEILicenseData visiualization and analysis software (Protocol step 1.2, 5.7.1), https://www.fei.com/software/amira-avizo/
Recontructor SoftwareZEISSLicensehttps://www.zeiss.com/

References

  1. Blunt, M. J. . Multiphase flow in permeable media: A pore-scale perspective. , (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., Morrow, N. R. Evaluation of reservoir wettability and its effect on oil recovery. Interfacial Phenomena in Petroleum Recovery. , 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. Hassler, G. L. Method and apparatus for permeability measurements. U.S.A. Patent. , (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. , (2017).
  57. Jones, A. C., et al. Assessment of bone ingrowth into porous biomaterials using micro-CT. Biomaterials. 28 (15), 2491-2504 (2007).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

140

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved