Решаемая проблема. Повышение точности определения пространственного распределения в керновом материале эффективного порового пространства, а также обеспечение возможности изучения структурных особенностей керна после химических или физических воздействий

Методы исследования. Это исследование направлено на восполнение пробелов путем разработки методов визуализации, различающихся по степени гидрофобности, и исследования их влияния на эффективность инкапсулированных кислот в операции гидроразрыва, моделируемой системами заводнения керна. Результаты могут быть точно проанализированы с использованием новых цифровых методов физики горных пород, таких как микрокомпьютерное сканирование (Micro-CT), SEM, XRD и т. д., а затем смоделированы с использованием методов планирования эксперимента (DOE). Эксперименты по заводнению керна проводились путем закачки подготовленной пробы жидкости EDTA в условиях окружающей среды (Рисунок 1).

Эксперимент по химическому растворению был проведен в небольшой пробке керна диаметром 7 мм и длиной 17 мм с целью получения изображений μ-CT с высоким разрешением. Образец керна сначала подвергали вакуумному насыщению деионизированной водой. Начальную пористость образца измеряли методом насыщения (φ₀ = 21,1%). Жидкости вводили в условиях окружающей среды с помощью шприцевого насоса с моторным управлением, а падение давления по длине керна отслеживалось датчиком перепада давления и регистрировалось компьютером. Первоначальная проницаемость керна была сначала измерена путем закачки деионизированной воды с разными расходами (k₀ = 3,15 мД). После этого образец промывали раствором EDTA со скоростью 8,0 × 10-10 м3 / с. Введение EDTA прекращали примерно после двукратного увеличения проницаемости. Наконец, керн сушили в печи, а затем снова отображали. Измеренная конечная пористость образца составила 22,5%.

Изображения были получены с полем зрения не менее 8,5 × 8,5 × 8,5 мм и разрешением 5-10 мкм. Томограммы в каждом состоянии состояли из 20483 вокселей. Анализ изображения: Один из самых важных шагов - это регистрация изображения. Фактически, изображения до и после растворения нуждаются в совмещении трехмерных изображений, прежде чем можно будет провести какое-либо сравнение между двумя последовательными изображениями. Использовалась техника 3D-регистрации, разработанная Latham et al., которая позволяет с высокой точностью накладывать томографические изображения последовательно нарушенных образцов.

Детали исследования. На рисунке 2 показаны примеры срезов сверху и сбоку зарегистрированных µ-CT изображений до и после растворения образца. Визуальные наблюдения за изображениями показывают, что реактивный флюид расходуется на небольших участках поверхности минерала, что приводит к образованию нескольких высокопроводящих проточных каналов (червоточин) и небольшому увеличению пористости.
Образование червоточин с высокой проводимостью приводит к улучшению проницаемости. Как следствие, коэффициент продуктивности скважины будет увеличен. Индекс продуктивности - это отношение общего поверхностного расхода жидкости к снижению давления в средней точке продуктивного интервала, которое имеет прямую связь с проницаемостью. Другими словами, чем выше проницаемость, тем выше индекс продуктивности. Образование червоточин при глубоком проникновении также приводит к уменьшению кожного покрова. Основываясь на результатах и ​​анализе изображений μ-CT, очевидно, что EDTA правильно работает как хелатирующий агент и стимулирующая жидкость. Использование EDTA приводит к успешной операции кислотной обработки за счет создания глубоких червоточин, снижения скорости реакции и увеличения скорости растворения (между породой и стимулирующей жидкостью).

Заключение. Было подтверждено, что использование растворяющих жидкостей с высоким pH может устранить необходимость в высоких давлениях, необходимых для предотвращения выделения газообразного CO2 при стандартной операции кислотной обработки. На основе результатов μ-CT-визуализации, как одного из первых практических приложений цифровой физики горных пород при оценке систем растворения кальцита с высоким pH, было обнаружено, что полученные результаты относятся к тому факту, что реактивные жидкости потреблялись более небольшие участки поверхности минералов, которые, в свою очередь, могут вызвать образование некоторых высокопроводящих червоточин без значительного увеличения пористости.

Кроме того, было обнаружено, что снижение pH предлагаемой растворяющей жидкости может снизить риски, связанные с коррозией оборудования, и последующие дополнительные затраты, например, связанные с повреждением пласта и операциями по ремонту скважин. Это исследование является революционным примером, демонстрирующим преимущества анализа масштаба пор с использованием метода μ-CT-визуализации при исследовании процесса растворения кальцита.