コアの上昇
実験技術

RIC (コア上昇)法は、2014 年に S. Ghedan と CH Canbaz によって説明された貯留層濡れ性特性評価の代替法です。この方法により、濡れ性指数ではなく接触角で、比較的迅速かつ正確な測定により、強い水濡れ、中程度の水濡れ、油濡れ、強い油濡れなどのすべての濡れ領域を推定できます。

RIC実験では、選択された貯留層流体で飽和したコアサンプルを、第2の貯留層流体による浸透にさらしました。RIC濡れ性測定値は、アモット試験[1]および厚い炭酸塩貯留層の異なる高さから採取したコアプラグペアを用いたUSBM測定と比較・修正されています。結果は良好な整合性を示しています。RIC法は、アモット試験およびUSBM法に代わる方法であり、貯留層濡れ性を効率的に評価します。[2] [3]

カットオフ値と濡れ性指数

ある研究では、水前進接触角を用いて55の油層における濡れ性を推定した。酸素を除去した合成地層塩水と、脱酸素処理した嫌気性廃液原油を、貯留層温度において石英および方解石結晶上で試験した。接触角が0度から75度の場合を水濡れ、75度から105度の場合を中濡れ、105度から180度の場合を油濡れと判定した。[4]濡れ性の範囲は3つの領域に分けられているが、これは恣意的な区分である。異なる油層における濡れ性は、強い水濡れから強い油濡れまで、広い範囲にわたって変化する可能性がある。

別の研究では、前進接触角と後退接触角および自然吸収データを使用することでカットオフ値を計算するための参照と非参照という2つの初期条件について説明しました。[5]水濡れゾーンと中間ゾーンの間の限界値は 62 度と説明されました。同様に、前進接触角のカットオフ値は、水濡れ領域では 0～62 度、中間濡れゾーンでは 62～133 度、油濡れゾーンでは 133～180 度と説明されています。Chilingar と Yen [6] は、 161 の石灰岩、ドロマイト石灰岩、方解石ドロマイト、ドロマイトコアに関する広範な研究を調査しました。カットオフ値は、強い油濡れでは 160～180 度、油濡れでは 100～160 度、中間濡れでは 80～100 度、水濡れでは 80～20 度、強い水濡れでは 0～20 度に分類されました。

コアの上昇は、Chilingarらの濡れ性カットオフ基準 とMorrowの濡れ性カットオフ基準を組み合わせて使用​​します。接触角が80～100度の範囲は中性濡れ、100～133度の範囲は軽度の油濡れ、133～160度の範囲は油濡れ、160～180度の範囲は強い油濡れを示します。62～80度の範囲は軽度の水濡れ、20～62度の範囲は水濡れ、0～20度の範囲は強い水濡れを示します。

技術

RIC濡れ性評価技術は、ウォッシュバーンの式（1921）の修正形に基づいています。この技術は、複雑な装置を必要とせず、接触角の観点から濡れ性を比較的迅速かつ正確に測定することを可能にします。この方法は、貯留層流体の種類、貯留層岩石の種類、そして不均質性レベルを問わず適用可能です。水濡れが強い条件から油濡れが強い条件まで、あらゆる条件における濡れ性を評価できます。[7]

岩石／液体／液体系におけるウォッシュバーン方程式の修正形を導出するステップは、岩石／空気／液体系におけるウォッシュバーン方程式を取得することを含む。岩石／空気／液体系におけるウォッシュバーン方程式は以下のように表される。

t ＝ μ C ρ 2 γ コス ⁡ θ メートル 2 {\displaystyle t={\mu \over C\rho ^{2}\gamma \cos \theta }{m^{2}}} （式1）

ここで、「t」は多孔質サンプルへの液体の浸透速度、「μ」は液体の粘度、「ρ」は液体の密度、「γ」は液体の表面張力、「θ」は液体の接触角、「m」は多孔質サンプルに浸透する液体の質量、「C」は多孔質サンプルの特性定数です。岩石表面/水/空気系（図2）のヤングの式を使用して「γ os 」の値を評価し、液体/液体/岩石系についてヤングの式を使用して「γ ws 」の値を評価すると、次のように表されます。

γ o わ コス ⁡ θ ＝ γ o s γ わ s {\displaystyle \gamma _{ow}\cos \theta =\gamma _{os}\gamma _{ws}} （式2）

「γ ow」は油と水系の間の表面張力、「γ os」は油と固体系の間の表面張力、「γ ws」は水と固体系の間の表面張力です。 岩石表面/水/空気系におけるヤングの式を用いて式(2)に代入すると、式(3)が得られます。

コス ⁡ θ わ o ＝ γ o コス ⁡ θ o ⋅ γ わ コス ⁡ θ わ γ わ o {\displaystyle \cos \theta _{wo}={{\gamma _{o}\cos \theta _{o}}\cdot {\gamma _{w}\cos \theta _{w}} \over {\gamma _{wo}}}} （式3）。

式（1）を変形してγLVを除外すると式（4）が得られる。ここで、 γLVは液体-蒸気表面張力である。

γ L V = μ C ρ 2 γ cos ⁡ θ ⋅ m 2 t {\displaystyle \gamma _{LV}={\mu \over C\rho ^{2}\gamma \cos \theta }\cdot {m^{2} \over t}} （式4）。

γLV（液体-蒸気表面張力）はγo（油-空気表面張力）、またはγw（水-空気表面張力）と等しいので、式（4）を式（3）に代入し、同様の項を消去すると、式（5）が得られます。

cos ⁡ θ w o = ( m 2 μ o C ρ o 2 t ) − ( m 2 μ w C ρ w 2 t ) μ w o {\displaystyle \cos \theta _{wo}={{({{m^{2}\mu _{o}} \over {C{\rho _{o}}^{2}t}})-({{m^{2}\mu _{w}} \over {C{\rho _{w}}^{2}t}})} \over \mu _{wo}}} （式5）。

ここで、γLVは液体-蒸気表面張力、γoは油-空気表面張力、γwは水-空気表面張力、μoは油の粘度、μwは水の粘度である。cosθwoは水と油の接触角であり、コアサンプルに吸収された水の質量とコアサンプルに吸収された油の質量の関係を式（6）で表す。

ρ w g V w = ρ o g V o {\displaystyle {\rho _{w}gV_{w}}={\rho _{o}gV_{o}}} （式6）。

ここで、ρ wは水の密度、V wは吸収された水の体積、ρ oは油の密度、V oは吸収された油の体積であり、吸収された水の量と重力下で吸収された油の量は同じです。また、空気は、油-空気-固体と水-空気-固体の両方のシステムで強い非濡れ相として振る舞います。これにより、油と水の両方が強い濡れ相として振る舞うことを示しており、同じ多孔質媒体および特定の細孔サイズ分布に対して、空気/油と空気/水の毛細管力が等しくなります。このように、水の吸収によるコアサンプルの質量変化は、油の吸収によるコアサンプルの質量変化に等しくなります。これは、多孔質媒体への水または油の浸透はいつでも、重力と毛細管力のバランスの関数であるためです。コアサンプルに吸収された水の質量は、同じ岩石タイプと寸法のコアサンプルで、毛細管力が等しい場合のコアサンプルに吸収された油の質量とほぼ等しくなります。

式(6)のgを消去すると式(7)が得られる。

ρ w V w = ρ o V o {\displaystyle {\rho _{w}V_{w}}={\rho _{o}V_{o}}} （式7）

つまり

m w = m o {\displaystyle {m_{w}}={m_{o}}} （式8）。

ここで、m wは水の質量、m oは油の質量です。式5から式9を因数分解すると、修正ウォッシュバーン式が得られます。 C m 2 t {\displaystyle C{m^{2} \over t}}

cos ⁡ θ 12 = ( μ 1 ρ 2 2 ) − ( μ 2 ρ 1 2 ) ρ 1 2 ρ 2 2 C μ L 1 L 2 ⋅ ( m 2 t ) {\displaystyle {\cos \theta _{12}}={{{{(\mu _{1}{\rho _{2}}^{2})}-{(\mu _{2}{\rho _{1}}^{2})}} \over {{{\rho _{1}}^{2}}{{\rho _{2}}^{2}}C\mu _{L1L2}}}\cdot \left({m^{2} \over t}\right)}} （式9）。

ここで、θ 12は液体/液体/岩石系の接触角、μ 1は油相の粘度、μ 2は水相の粘度、ρ 1は油相の密度（g/cm 3 ）、ρ 2は水相の密度（g/cm 3 ）、mは多孔質岩石に浸透した流体の質量、tは時間（分）、γ_ L1L2は油と水の表面張力（dyne/cm）、∁ は多孔質岩石の特性定数です。

図1

実験のセットアップと手順

RIC濡れ性試験法の概略図と実験装置を図1に示す。コアプラグは、平均直径3.8cm、長さ1.5cmの3～4個のコアサンプルに分割される。各コアサンプルの側面はエポキシ樹脂で密封され、吸水によるコアへの一次元的な液体浸透を確保する。コアサンプルの上面にはフックが取り付けられている。

RIC装置には、吸収液を入れるビーカーが含まれています。コアサンプルは細いロープで高精度天秤（0.001グラムの精度）に接続されています。吊り下げられたコアサンプルは、サンプルの底部がビーカー内の吸収液にほとんど触れないように配置されます。吸収中、コアサンプルの相対飽和度と質量は変化し始めます。天秤に接続されたコンピューターは、コアサンプルの質量変化を継続的に監視します。質量変化の2乗と時間の関係を示すグラフが作成されます。[2] [8]

「C」定数の決定

図2

まず、n-ドデカン-空気-岩石系を用いてRIC実験を行い、ウォッシュバーン式の定数∁を決定します。n-ドデカンがコアサンプルの1つに浸透し、その浸透曲線を図2に示します。ドデカンは表面エネルギーが低いアルカンであり、空気存在下で岩石サンプルを非常に強く濡らします。このとき、接触角θはゼロになります。定数∁は、ドデカン/空気/岩石系の接触角値によって決定され、n-ドデカンの物理的特性（ρ、μ、γ）が決定され、式1を整理すると、

C = μ ρ 2 γ L V cos ⁡ θ ⋅ m 2 t {\displaystyle C={\mu \over \rho ^{2}\gamma _{LV}\cos \theta }\cdot {m^{2} \over t}} （式10）

実験

RIC実験プロセスの第2ステップは、隣接するコアサンプルを原油で飽和させ、水分を吸収させることです。RIC曲線の傾き、隣接するコアサンプルから決定された油/ブライン系の流体特性（ρ、μ、γ）と∁値を式9に適用し、接触角θを計算します。 ( m 2 t ) {\displaystyle ({m^{2} \over t})}

参考文献

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