Geowetenschappers van de Universiteit van Calgary hebben nieuwe technologie ontwikkeld die meet, op een uiterst fijne schaal, de interactie tussen water en andere vloeistoffen en gesteente uit een onconventioneel oliereservoir.

FNWI-onderzoekers gebruikten hun micro-injectiesysteem in combinatie met live-beeldvorming om de interactie tussen vloeistof en gesteente nauwkeurig te meten, genaamd "bevochtigbaarheid, "bij de microscopische, of microschaal, Voor de eerste keer.

"We hebben ook aangetoond dat er significante variabiliteit op microschaal in bevochtigbaarheid optreedt, zoals gemeten door de contacthoeken van olie en water microdruppeltjes met het oppervlak van de rots. Deze variabiliteit is afhankelijk van de samenstelling van het substraat (gesteente), " zegt Chris Clarkson, hoogleraar bij de vakgroep Geowetenschappen, en Alberta innoveert Technology Futures/Shell/Encana-leerstoel in onderzoek naar onconventioneel gas en lichte olie.

Het onderzoek vergroot het begrip van hoe de bevochtigbaarheid in oliereservoirs varieert, die zullen helpen bij het optimaliseren van koolwaterstofwinningsprocessen en kunnen leiden tot nieuwe methoden voor het winnen van onconventionele olie en gas. De studie van het team, "Live-beeldvorming van experimenten met micro-bevochtigbaarheid uitgevoerd voor oliereservoirs met lage permeabiliteit, " is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten , een tijdschrift in de top-ranking Natuur serie.

Conventionele methode is onnauwkeurig

Inzicht in de bevochtigbaarheid is cruciaal voor het optimaliseren van de winning van olie en aardgas, ook in onconventionele, of "strak, " reservoirs waar de lage permeabiliteit van het gesteente het pad verkleint waar olie en gas kunnen stromen.

Recente ontwikkelingen op het gebied van beeldvorming maken het mogelijk de poriestructuren en composities van gesteente reservoirs op submicronschaal te karakteriseren. Deze informatie wordt gebruikt in modellen op porieschaal, om belangrijke reservoireigenschappen te voorspellen, zoals permeabiliteit (het vermogen van gesteente om vloeistof door poriën en scheuren te transporteren).

Echter, bedrijven meten de bevochtigbaarheid nog steeds doorgaans op de veel grotere macroschaal (in de orde van millimeters), met behulp van waterdruppels, olie en andere vloeistoffen die op het oppervlak van een rotskern worden geplaatst.

Het probleem is dat de controle op de bevochtigbaarheid en hoe deze varieert, plaatsvindt met veranderingen in de samenstelling van het gesteente op microschaal - tot aan individuele mineraalkorrels in het gesteente, Clarkson merkt op. Dus macro-schaal metingen van bevochtigbaarheid weerspiegelen deze veranderingen niet goed, "en kan misleidende resultaten opleveren in combinatie met porieschaalmodellering die wordt gebruikt om meerfasige vloeistofstroom in deze rotsen te voorspellen, " hij zegt.

"Ons doel is om 'bevochtigingskaarten' te maken om de verandering in bevochtigbaarheid over het oppervlak op micronschaal te kwantificeren, en vul vervolgens de porieschaalmodellen met deze informatie."

Team bestudeerde verschillende methoden voor microbevochtiging

Het team bestudeerde drie verschillende methoden om de bevochtigbaarheid op microschaal te meten, in rotskernmonsters van een producerende tight-olieformatie in Saskatchewan. De eerste methode omvatte het in beeld brengen van microdruppeltjes van gedestilleerd water gecondenseerd op en verdampt uit gesteentemonsters door middel van een koel- en verwarmingsproces. Bij de tweede methode werd water of olie op monsters gezogen - waarbij het gesteente de vloeistoffen opzuigde - en vervolgens de monsters cryogeen bevriezen en röntgenfoto's maken van kleine stukjes van het gesteente.

In de derde en meest innovatieve benadering, het team micro-geïnjecteerd nanoliter water op precieze locaties op de rotsmonsters, het regelen van de vloeistoffen door een micro-capillair - een 'buis' kleiner dan een speldenknop.

Ze maakten live videobeelden van alle drie de methoden met behulp van een omgevingsveldemissie scanning elektronenmicroscoop (E-FESEM), gevestigd in de instrumentatiefaciliteit van UCalgary voor analytische elektronenmicroscopie. Clarkson zegt dat de time-lapse-beeldvorming "ons in staat stelde het exacte punt te identificeren om de juiste contacthoeken tussen de vloeistoffen en het oppervlak van de rots te meten."

De beeldvorming stelde het team ook in staat om de snelheid van vloeistofopname in de rots te meten. Dit is belangrijk bij het hydraulisch breken van onconventionele reservoirs om de olie- en gaswinning te vergroten, voor het beoordelen van de impact die geïnjecteerde vloeistoffen hebben op het veranderen van reservoireigenschappen.

Volgende stap:designervloeistoffen om het herstel te verbeteren

Alle vier de teamleden zijn co-auteurs van het onderzoek. Clarkson kwam op het idee om de E-FESEM te gebruiken om systematisch onderzoek te doen naar microbevochtigbaarheid. Hanford Deglint, een promovendus van Clarkson, ontwikkelde een innovatieve methode om de contacthoeken in de micro-bevochtigbaarheidsexperimenten te extraheren en te berekenen en hielp bij experimenteel ontwerp. Hij en geowetenschappelijk technoloog Chris DeBuhr hebben de experimenten opgezet en uitgevoerd. Amin Ghanizadeh, een geowetenschappelijk onderzoeksmedewerker, voerde macro-bevochtigbaarheidsmetingen uit op monsters om ze te vergelijken met de microbevochtigbaarheidsresultaten.

De volgende stap van het team, in een apart project gefinancierd door het Canada First Excellence Fund, is om samen te werken met UCalgary-collega's bij het ontwerpen van vloeistoffen die, bijvoorbeeld, nanodeeltjes of polymeren die de microbevochtigbaarheid van reservoirgesteenten zouden kunnen veranderen.

"Hierdoor kunnen we vloeistoffen afstemmen op het type gesteente dat we hebben, om de bevochtigbaarheid te manipuleren en de winning van tight olie en gas te verbeteren, ' zegt Clarkson.