СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СМАЧИВАЕМОСТИ С ПРОСТРАНСТВЕННЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ Российский патент 2018 года по МПК G01N13/02 G01N23/04 G01N23/22 G01N33/24 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Данная заявка испрашивает приоритет согласно Своду федеральных законов США, раздел 35, 119(e) на основании предварительной патентной заявки США № 61/989618 от 7 мая 2014 года, которая включена в настоящий документ во всей полноте посредством ссылки.

[0002] Настоящее изобретение относится к определению смачиваемости с пространственным разрешением и, в частности, к способу определения смачиваемости с пространственным разрешением и к системе для осуществления таких определений, которая может быть использована для определения смачиваемости пористых материалов, таких как пористые геологические или другие материалы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Смачиваемость поверхности является важным свойством, которое влияет на движение и добычу углеводородов. Смачиваемость является очень важным фактором при определении количества углеводородов, которое может существовать в продуктивном пласте, скорости и легкости добычи углеводородов и уровня предельной добычи углеводородов из продуктивного пласта. Однако в пористых материалах смачиваемость по-прежнему остается малоизученной.

[0004] Смачиваемость представляет собой предрасположенность поверхности быть в контакте с одной текучей средой, чем с другой. Смачиваемость может возникать за счет состава поверхности, отложений на поверхности и структуры поверхности. Простейшим испытанием на смачиваемость является определение угла смачивания, когда две текучие среды приводятся в контакт с поверхностью, и далее измеряется угол смачивания между поверхностью и текучей средой. Если угол смачивания является малым (θ<75°), тогда текучая среда считается смачивающей. Если угол смачивания является большим (θ>105°), тогда текучая среда считается несмачивающей. Если угол смачивания составляет приблизительно 90° (75°<θ<105°), тогда текучая среда считается нейтрально смачивающей: ни одна из текучих сред не имеет выраженного предпочтения быть в контакте с поверхностью.

[0005] Несмотря на ее важность, в настоящее время не существует хорошего способа измерения смачиваемости в пористых материалах. Существующие способы измерения смачиваемости для геологических образцов, как правило, не надежны, не дают абсолютного значения смачиваемости - только относительное, и дают только общее значение смачиваемости для всего образца, несмотря на то, что смачиваемость может варьировать по всему поровому пространству.

[0006] Испытания смачиваемости в пористых средах являются значительно более сложными по многим причинам. Во-первых, прямое наблюдение угла смачивания текучей среды не представляется возможным во многих системах из-за непрозрачности и размера образца. Во-вторых, шероховатость поверхности затрудняет определение истинного угла смачивания. Наконец, смачиваемость образца может не быть постоянной и может варьировать в пределах образца в зависимости от минералогического состава, или между порами сходного минералогического состава, но различных размеров.

[0007] Двумя стандартными способами в нефтяной промышленности для определения смачиваемости в пористом материале являются тест Амотта-Харви и тест Горного бюро США (USBM). Тест Амотта-Харви измеряет смачиваемость породы с помощью взятия керна породы при неснижаемой водонасыщенности и помещения его в воду. Количество воды, которое самопроизвольно впитывается, измеряется. Когда самопроизвольное впитывание заканчивается, образец помещают в центрифугу или в устройство для заводнения и количество воды, которое может принудительно впитаться в керн, измеряется. Затем процесс повторяется для нефти: количество нефти, которое будет самопроизвольно впитываться в породу, измеряют и затем измеряют количество нефти, которое может принудительно впитаться в керн.

[0008] Тест Амотта-Харви дает показатель смачиваемости водой путем вычисления отношения количества самопроизвольно впитанной воды к общему количеству впитанной воды. Аналогичным образом, он дает показатель смачиваемости нефтью путем вычисления отношения количества самопроизвольно впитанной нефти к общему количеству впитанной нефти. Образцы, которые не впитывают ни одну из текучих сред, считаются нейтрально смачивающимися. Способ USBM для вычисления показателя смачиваемости не включает самопроизвольное впитывание и просто измеряет log площадей между двумя стадиями принудительного впитывания. Несмотря на свои сходства, эти два способа могут давать значительное расхождение результатов для образцов с нейтральной смачиваемостью.

[0009] Способы Аммота-Харви и USBM часто объединяют из-за их значительного сходства. Ни один из способов не дает абсолютного значения смачиваемости, но только относительные измерения, которые позволяют петрофизикам сравнивать поведение смачиваемости между различными образцами.

[0010] Были разработаны и другие способы, чтобы попытаться оценить смачиваемость, однако ни один из них не считается достаточно надежным для широкого применения. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) является одним из наиболее широко используемых альтернативных способов. Скорость релаксации сигнала ЯМР зависит от контакта текучей среды с поверхностями. Сдвиги во временах релаксации различных типов текучих сред или измерение величин внутренних градиентов, испытываемых различными текучими средами, могут использоваться для оценки смачиваемости. Однако эти способы по-прежнему являются относительными.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Признаком настоящего изобретения является способ определения смачиваемости с пространственным разрешением пористых материалов или других материалов.

[0012] Еще одним признаком настоящего изобретения является система для осуществления таких определений.

[0013] Другой признак настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить такие способы и системы, которые обеспечивают надежные определения смачиваемости пористых геологических образцов и которые дают абсолютные значения смачиваемости для образцов.

[0014] Для достижения этих и других преимуществ и в соответствии с целями настоящего изобретения, реализованных и обобщенно описанных в настоящем документе, настоящее изобретение относится, в частности, к способу определения смачиваемости поверхности по меньшей мере одного образца, содержащему: a) получение спектральных данных для по меньшей мере одного образца, b) получение пространственной информации для по меньшей мере одного образца, с) получение информации о смачиваемости для по меньшей мере одного образца с использованием спектральных данных и d) определение информации о смачиваемости с пространственным разрешением для по меньшей мере одного образца с использованием информации о смачиваемости и пространственной информации. Спектральные и пространственные измерения могут быть выполнены на одном и том же образце или же спектральные измерения могут быть выполнены на одном образце (образцах), а пространственные измерения могут быть выполнены на другом образце (образцах), при этом образцы имеют аналогичный состав и структуру.

[0015] Также предложена система для осуществления способа.

[0016] Следует понимать, что как вышеприведенное общее описание, так и последующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными, и предназначены для дополнительного объяснения настоящего изобретения, как заявлено в формуле изобретения.

[0017] Прилагаемй чертеж, который включен в данную заявку и составляет ее часть, иллюстрирует различные признаки настоящего изобретения и вместе с описанием служит для объяснения принципов настоящего изобретения. Признаки, показанные на чертеже, не обязательно построены в масштабе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0018] На фиг.1 представлена блок-схема последовательности операций определения смачиваемости образца с пространственным разрешением в соответствии с примером настоящей заявки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019] Настоящее изобретение, в частности, относится к способу, который позволяет осуществлять определение смачиваемости с пространственным разрешением пористых материалов или других материалов. Способ дает возможность получения карт с пространственным разрешением химических компонентов на поверхности пор и обеспечивает другие преимущества и выгоды. Способ данного изобретения может помочь получать абсолютные значения смачиваемости вместо относительных значений и, на основе этого, полученные значения могут быть включены в 3D модели. Данное изобретение может предложить абсолютный способ количественного определения смачиваемости, который является способом с пространственным разрешением. Способ настоящего изобретения может представлять быструю альтернативу прежним способам определения смачиваемости, для осуществления которых требовалось много времени, и данное изобретение может иметь практическую значимость в качестве автономной процедуры, а также для совершенствования моделей потока текучей среды.

[0020] Материалы, также называемые в настоящем документе образцами, к которым настоящее изобретение может быть применено, не имеют обязательных ограничений. Материалы могут быть пористыми материалами, такими как пористые геологические материалы, например породы. Типы пород, к которым настоящее изобретение может быть применено, не имеют обязательных ограничений. Образцом породы может быть, например, органическая илистая порода, сланец, карбонат, песчаник, известняк, доломит или другие пористые породы, или любое их сочетание, или другие типы. Любой источник образца породы пласта удобного физического размера и формы может использоваться в настоящем изобретении. Микрокерны, раздробленные или расколотые части керна, выбуренная порода, боковые керны, образцы выходов породы на поверхность, целые неразрушенные породы и тому подобное могут служить подходящими частями породы или фрагментами образцов для анализа с использованием способов по настоящему изобретению.

[0021] Настоящее изобретение относится, в частности, к способу определения смачиваемости поверхности образца, включающему стадии получения спектральных данных по образцу, получения пространственной информации по образцу, получения информации о смачиваемости образца с использованием спектральных данных, и определения информации о смачиваемости с пространственным разрешением для образца с помощью информации о смачиваемости и пространственной информации. Спектральные и пространственные измерения могут быть выполнены на одном и том же образце или же спектральные измерения могут быть выполнены на одном образце (образцах), а пространственные измерения могут быть выполнены на другом образце (образцах), при этом образцы имеют аналогичный состав и структуру.

[0022] На фиг.1 показана технологическая схема способа настоящего изобретения, который включает стадии A, B, C и D.

[0023] На стадии А получают спектральные данные. Спектры создаются с помощью LIBS, TOF-SIMS, SIMS, FTIR, рамановской спектроскопии, гиперспектральной визуализации или любого оборудования, способного формировать спектральные данные, без ограничения перечисленным. Для анализа может использоваться более одного типа спектральных данных, полученных разными способами.

[0024] На стадии B получают пространственную визуальную информацию/данные. Пространственная информация может быть сформирована, без ограничения перечисленным, с помощью рентгеновского КТ-сканирования (X-Ray CT), сканирующей электронной микроскопии (SEM), сканирующей электронной/ионной микроскопии (FIB-SEM), ядерного магнитного резонанса (ЯМР), нейтронного рассеяния, анализа шлифов, фотосъемки с высоким разрешением или любого оборудования, способного формировать пространственную информацию. Для анализа может использоваться более одного типа пространственных данных, полученных с помощью разного оборудования.

[0025] Образцы могут подвергаться спектральному измерению и пространственной визуализации в одной и той же установке, или же образцы могут подвергаться спектральному измерению и затем передаваться во вторую установку для пространственной визуализации, или же образцы могут подвергаться пространственной визуализации и затем передаваться в другое оборудование для спектрального измерения, или образцы могут подвергаться спектральному измерению и пространственной визуализации и одному или нескольким промежуточным измерениям между измерениями этих двух типов. Спектральные и пространственные измерения могут быть выполнены на одном и том же образце или спектральные измерения могут быть выполнены на одном образце (образцах), и пространственные измерения могут быть выполнены на другом образце (образцах), при этом образцы имеют аналогичный состав и структуру.

[0026] На стадии C информация о смачиваемости компилируется из информации о угле смачивания, поверхностных молекулярных частицах, показателе (показателях) смачиваемости или любых комбинаций. Может использоваться любой одиночный показатель или сочетание молекулярного состава поверхности, угла смачивания или смачиваемости.

[0027] Угол смачивания может быть оценен на основе спектральных измерений, при этом угол смачивания оценивается на основе молекулярных частиц, идентифицированных в результате спектральных измерений, или при этом однокомпонентный или многокомпонентный анализ могут использоваться для соотнесения спектральных измерений с углом смачивания.

[0028] Что касается поверхностных молекулярных частиц, молекулярные частицы на поверхности, которые могут быть идентифицированы в результате спектральных измерений, используются для соотнесения спектральных измерений с информацией о смачиваемости, полученной из теста Амотта-Харви, теста USBM, теста Аммота-USBM, ЯМР-измерений, или других описывающих смачиваемость метрик, или при этом однокомпонентный или многокомпонентный анализ может использоваться для соотнесения спектральных измерений с молекулярными частицами.

[0029] Что касается показателей смачиваемости, однокомпонентный или многокомпонентный анализ используются для соотнесения спектральных измерений со смачиваемостью, полученной из теста Амотта-Харви, теста USBM, теста Аммота-USBM или ЯМР-измерений или других описывающих смачиваемость метрик.

[0030] На стадии D соответствующее пространственное распределение показателей смачиваемости в 2D- или 3D-моделях может быть определено посредством сегментирования изображения, проведенного вручную, определено путем моделирования или измерений капиллярного давления, или определено на основе предыдущих спектральных измерений с пространственным разрешением. Соответствующее пространственное распределение поверхностных молекулярных частиц в 2D- или 3D-моделях может быть определено посредством сегментирования изображения, проведенного вручную, путем моделирования или измерений капиллярного давления или определено на основе предыдущих спектральных измерений с пространственным разрешением. Соответствующее пространственное распределение углов смачивания в 2D- или 3D-моделях может быть определено посредством сегментирования изображения, проведенного вручную, с помощью моделирования или измерений капиллярного давления или определено на основе предыдущих спектральных измерений с пространственным разрешением.

[0031] На фиг.1 показаны способы получения спектральных данных, которые могут иметь следующие и/или другие признаки. Времяпролетная масс-спектроскопия вторичных ионов (TOF-SIMS) использует ионы, чтобы выбить молекулы с поверхностей образца. Могут использоваться различные ионы, включая, без ограничения, Ga, Au, Au2, Au3 и C60. В отличие от метода динамической SIMS используются более низкие энергии, благодаря чему молекулярная структура удаляемого материала остается без изменений. При динамической SIMS используются более высокие энергии, благодаря чему молекулярная структура разрушается и измеряются только элементы.

[0032] Для TOF-SIMS удаляемые компоненты затем ускоряются до постоянной кинетической энергии. Если кинетическая энергия поддерживается постоянной, то время, которое требуется частицам для пролета, будет меняться в зависимости от их массы. С помощью измерения времени пролета могут быть определены время, которое требуется молекулярным частицам для движения через детектор, и их масса. На основе массы компонента молекулярные частицы могут быть далее идентифицированы. Измерения выполняются в растровом виде, благодаря чему может быть создана карта состава поверхности с высоким разрешением. Результаты затем анализируют с помощью многомерных методов анализа, таких как анализ главных компонентов и регрессия методом дробных наименьших квадратов, для соотнесения с составом поверхности.

[0033] TOF-SIMS используется для определения угла смачивания во множестве различных отраслей, таких как полупроводниковая и медицинская промышленность. Горнодобывающая промышленность использует TOF-SIMS для определения смачиваемости поверхности геологических образцов для оценки того, насколько эффективно различные компоненты будут разделяться во время флотационного разделения.

[0034] Динамическая масс-спектроскопия вторичных ионов использует ионы для выбивания молекул с поверхностей образца. Могут использоваться различные ионы, включая, без ограничения, Ar, Xe, O, SF5 и C60. Затем используется масс-спектрометр для измерения массы образованных частиц. Энергия использованных ионов такова, что молекулярные связи материалов поверхности разрушаются, и измеряются только элементы. Измерения выполняются в растровом виде, благодаря чему может быть создана карта состава поверхности с высоким разрешением. Результаты затем анализируют с помощью многомерных методов анализа, таких как анализ главных компонентов и регрессия методом дробных наименьших квадратов, для соотнесения с составом поверхности.

[0035] Спектроскопия возбуждения лазерным пробоем (LIBS) использует лазер для абляции очень небольшой части образца. В стандартной процедуре LIBS используется твердотельный лазер с модулируемой добротностью, который формирует быстрые импульсы, обычно с порядком длительности от пико- до наносекунд. Оптика используется для фокусирования энергии на одной точке на образце. Лазер осуществляет абляцию небольшого количества образца в этой точке, превращая его в высокотемпературную плазму. Возбужденные атомы затем возвращаются в основное состояние, излучая свет характеристических частот. Размер точки, испаренной лазером, может варьировать от нескольких микрон до сотен микрон, что дает возможность большого диапазона разрешения и зависит от оптики системы. Качество сигнала улучшается с увеличением размера точки, но при этом страдает разрешение. Хотя расходуется небольшое количество образца, это количество настолько мало, что считается ничтожным, и метод принято считать неразрушающим. Длина волны света от плазмы может находиться в диапазоне 200-980 нм. Образующиеся в результате спектры могут быть проанализированы с помощью многомерного анализа для соотнесения спектров с концентрацией элементов. LIBS прежде использовалась в качестве способа определения минералогического состава, альтернативного способам рентгеновской дифракции (XRD) и рентгеновской флуоресценции (XRF) для минералогического анализа образцов. Этот способ имеет преимущество над XRF для определения минералогического состава, поскольку он может измерять все элементы, тогда как XRF не способен определять легкие элементы.

[0036] LIBS дает возможность осуществлять профилирование по глубине, направляя лазерный импульс в одну и ту же точку и отмечая различные продукты, которые образуются с увеличением глубины. LIBS также является очень быстрым методом, в котором каждое измерение осуществляется за секунды, что делает его пригодным для промышленного использования с высокой производительностью. Измерения LIBS могут быть растрированы для построения двумерной карты состава поверхности.

[0037] Инфракрасная спектроскопия с Фурье-преобразованием (FTIR) объединяет измерения FTIR с пространственным разрешением для получения FTIR-спектра. FTIR работает с помощью направления инфракрасного излучения на образец. В зависимости от состава образца некоторые длины волн будут поглощаться, тогда как другие будут проходить через образец. Прошедший свет далее измеряется для получения спектров, иллюстрирующих профиль поглощения как функцию от длины волны. Органическое вещество и неорганические минералы имеют характерные профили поглощения, которые могут использоваться для идентификации компонентов образца. Идентификация может быть качественной или количественной, с помощью соотнесения вручную, использования библиотек минералов или многокомпонентного анализа. FTIR-микроскопия улучшает обычные измерения FTIR за счет объединения этой методики с использованием оптического микроскопа, благодаря чему могут быть выбраны индивидуальные области образца и получены FTIR-спектры, что позволяет определять состав с более высоким разрешением. В отличие от стандартных измерений FTIR, которые обычно осуществляются на порошках, FTIR-микроскопия может проводиться на цельных образцах. В стандартной процедуре FTIR-микроскопии в геологии используется образец, который отполирован для получения ровной поверхности. FTIR-микроскопия может осуществляться посредством трансмиссионной FTIR, инфракрасной спектроскопии диффузного отражения с Фурье-преобразованием (DRIFTS) или FTIR с нарушенным полным внутренним отражением (ATR).

[0038] Рамановская спектроскопия использует монохроматический свет, обычно из лазера, для возбуждения вращательных и колебательных мод в образце. Рамановская спектроскопия измеряет рамановское рассеяние - неупругое рассеяние, которое происходит, когда свет взаимодействует с веществом. Когда фотоны лазерного луча взаимодействуют с молекулярными колебаниями в образце, они изменяют состояние возбуждения молекулы. По возвращении молекулы к состоянию равновесия это приводит к излучению неупруго рассеянного фотона, которое может быть более высокой или более низкой частоты, чем частота возбуждения, в зависимости от того, являются ли уровни конечного колебательного состояния молекулы выше или ниже, чем в исходном состоянии. Эти сдвиги дают информацию о колебательных и вращательных модах образца, которые могут быть отнесены к его вещественному составу. Отношение сигнала к шуму при рамановской спектроскопии, как правило, оказывается слабее по сравнению с другими способами, такими как FTIR.

[0039] Гиперспектральная визуализация дает спектры для каждого пикселя изображения. Свет от объекта проходит через рассеивающий элемент, такой как призма или дифракционная решетка, и затем направляется в детектор. Оптические устройства обычно используются между рассеивающим элементом и детектором для улучшения качества и разрешения изображения. Гиперспектральная визуализация может охватывать более широкий диапазон длин волн, включающий как видимый, так и невидимый свет. Многоспектральная визуализация является разновидностью гиперспектральной визуализации, которая фокусируется на нескольких длинах волн, представляющих ключевой интерес. Гиперспектральная визуализация определяется измерением узких, четко выраженных смежных длин волн. В отличие от этого, многоспектральная визуализация имеет широкое разрешение или измеряемые длины волн не являются смежными. Гиперспектральная визуализация давно используется в широком спектре отраслей промышленности. В частности, гиперспектральная визуализация использовалась при осуществлении аэрофотосъемки для определения минералогического состава при разведке на нефть, газ и полезные ископаемые.

[0040] На фиг.1 также показаны способы получения пространственной информации, включающие X-ray CT, ЯМР SEM, FIB-SEM, нейтронное рассеяние, анализ шлифов и фотосъемку с высоким разрешением. Они могут быть адаптированы для использования в настоящем изобретении на основе известного оборудования и способов применения.

[0041] Настоящее изобретение включает в себя следующие аспекты/варианты осуществления/признаки в любом порядке и/или в любом сочетании.

1. Настоящее изобретение относится к способу определения смачиваемости поверхности образца, содержащему:

a) получение спектральных данных для по меньшей мере одного образца;

b) получение пространственной информации для по меньшей мере одного образца;

с) получение информации о смачиваемости по меньшей мере одного образца с использованием спектральных данных;

d) определение информации о смачиваемости с пространственным разрешением для по меньшей мере одного образца, используя информацию о смачиваемости и пространственную информацию, при этом образец в a) и образец в b) являются одинаковыми или являются различными, но имеют один и тот же или аналогичный состав и структуру.

2. Способ по любому предыдущему или последующему варианту осуществления/признаку/аспекту, в котором спектральные данные по образцу получены с помощью LIBS, TOF-SIMS, SIMS, FTIR, FTIR-микроскопии, рамановской спектроскопии, гиперспектральной визуализации или любого их сочетания.

3. Способ по любому предыдущему или последующему варианту осуществления/признаку/аспекту, в котором пространственную информацию по образцу получают с помощью рентгеновского КТ-сканирования (X-Ray CT), сканирующей электронной микроскопии (SEM), сканирующей электронной/ионной микроскопии (FIB-SEM), ядерного магнитного резонанса (ЯМР), нейтронного рассеяния, анализа шлифов, фотосъемки с высоким разрешением или любого их сочетания.

4. Способ по любому предыдущему или последующему варианту осуществления/признаку/аспекту, в котором образец подвергается спектральному измерению и пространственной визуализации в одной и той же установке, или образец подвергается спектральному измерению и затем передается во вторую установку для пространственной визуализации, или образец подвергается пространственной визуализации и затем передается в другое оборудование для спектрального измерения, или образец подвергается спектральному измерению и пространственной визуализации и одному или нескольким промежуточным измерениям между измерениями этих двух типов. Спектральные и пространственные измерения могут проводиться на одном и том же образце или на двух или более образцах аналогичного состава и структуры.

5. Способ по любому предыдущему или последующему варианту осуществления/признаку/аспекту, в котором информацию о смачиваемости получают с помощью определенных значений для угла смачивания, поверхностных молекулярных частиц, показателя или показателей смачиваемости или любого сочетания этого.

6. Способ по любому предыдущему или последующему варианту осуществления/признаку/аспекту, содержащий оценку угла смачивания на основе спектральных измерений образца, в котором угол смачивания оценивается на основе молекулярных частиц, идентифицированных в результате спектральных измерений или в котором однокомпонентный или многокомпонентный анализ используются для соотнесения спектральных измерений с углом смачивания.

7. Способ по любому предыдущему или последующему варианту осуществления/признаку/аспекту, содержащий определение поверхностных молекулярных частиц, в котором молекулярные частицы на поверхности образца, идентифицированные в результате спектральных измерений, используются для соотнесения спектральных измерений со смачиваемостью, полученной на основе теста Амотта-Харви, теста USBM, теста Аммота-USBM, ЯМР измерений, или других описывающих смачиваемость метрик, или в котором однокомпонентный или многокомпонентный анализ используются для соотнесения спектральных измерений с молекулярными частицами.

8. Способ по любому предыдущему или последующему варианту осуществления/признаку/аспекту, содержащий определение смачиваемости, в котором однокомпонентный или многокомпонентный анализ используется для соотнесения спектральных измерений со смачиваемостью, полученной из теста Амотта-Харви, теста USBM, теста Аммота-USBM, ЯМР измерений или других описывающих смачиваемость метрик.

9. Способ по любому предыдущему или последующему варианту осуществления/признаку/аспекту, в котором информация о смачиваемости с пространственным разрешением представляет собой по меньшей мере одну из: пространственного распределения показателей смачиваемости в 2D- или 3D-моделях, пространственного распределения поверхностных молекулярных частиц в 2D- или 3D-моделях, или пространственного распределения углов смачивания в 2D- или 3D-моделях.

10. Способ по любому предыдущему или последующему варианту осуществления/признаку/аспекту, в котором пространственное распределение показателей смачиваемости в 2D- или 3D-моделях определяется посредством сегментирования изображения, проведенного вручную, определяется путем моделирования или измерений капиллярного давления, или определяется на основе предыдущих спектральных измерений с пространственным разрешением.

11. Способ по любому предыдущему или последующему варианту осуществления/признаку/аспекту, в котором пространственное распределение поверхностных молекулярных частиц в 2D- или 3D-моделяхопределяется посредством сегментирования изображения, проведенного вручную, путем моделирования или измерений капиллярного давления или определено на основе предыдущих спектральных измерений с пространственным разрешением.

12. Способ по любому предыдущему или последующему варианту осуществления/признаку/аспекту, в котором пространственное распределение углов смачивания в 2D- или 3D-моделях определяется посредством сегментирования изображения, проведенного вручную, путем моделирования или измерений капиллярного давления или определяется на основе предыдущих спектральных измерений с пространственным разрешением.

13. Способ по любому предыдущему или последующему варианту осуществления/признаку/аспекту, в котором образец является пористым образцом.

14. Способ по любому предыдущему или последующему варианту осуществления/признаку/аспекту, в котором образец является пористым геологическим образцом.

15. Система для осуществления способа по любому из предшествующих пунктов.

16. Система для определения смачиваемости поверхности образца, содержащая i) устройство получения спектральных данных для получения спектральных данных для по меньшей мере одного образца; ii) устройство получения пространственной информации для получения пространственной информации для по меньшей мере одного образца, при этом устройство получения спектральных данных и устройство получения пространственной информации являются одним и тем же или различными устройствами, и при этом образец, использовавшийся в i), и образец, использовавшийся в ii), являются одинаковыми или являются различными, но имеют один и тот же или аналогичный состав и структуру; (iii) одну или более компьютерную систему, содержащую по меньшей мере один процессор и/или компьютерные программы, хранящиеся на невременном компьютерно-читаемом носителе, выполненную с возможностью получения информации о смачиваемости по образцу, использованному в i), с использованием спектральных данных и для определения информации о смачиваемости с пространственным разрешением для образца или образцов, использованных в i) и ii), с использованием информации о смачиваемости и пространственной информации; и iv) по меньшей мере одно устройство для отображения, печати и/или хранения в виде невременного носителя информации результатов вычислений.

[0042] Настоящее изобретение может включать в себя любое сочетание этих различных признаков или вариантов осуществления, приведенных выше и/или ниже, в соответствии с упомянутым в предложениях и/или абзацах. Любое сочетание раскрытых в настоящем описании признаков считается частью настоящего изобретения, и не предполагает какого-либо ограничения относительно объединяемых признаков.

[0043] Заявители специально включают в данное описание все процитированные ссылки во всей полноте их содержания. Кроме того, когда количество, концентрация или другое значение или параметр задается либо как диапазон, предпочтительный диапазон или список верхних предпочтительных значений и нижних предпочтительных значений, это следует понимать как конкретное указание всех диапазонов, образованных любой парой любого верхнего предела диапазона или предпочтительного значения и любого нижнего предела диапазона или предпочтительного значения, независимо от того, указаны ли диапазоны по отдельности. Когда речь идет о диапазоне численных значений, если не утверждается иное, диапазон призван включать в себя свои конечные точки и все целые и дробные числа в диапазоне. Объем изобретения не подлежит ограничению конкретными значениями, указанными при задании диапазона.

[0044] Другие варианты осуществления настоящего изобретения будут ясны специалисту в данной области техники из рассмотрения настоящего описания и практики применения настоящего изобретения, раскрытого в данном документе. Предполагается, что настоящее описание изобретения и примеры рассматриваются только как иллюстративные, при этом истинный объем и сущность изобретения определяются нижеследующей формулой изобретения и ее эквивалентами.

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для прогнозирования добычи углеводородов из продуктивного пласта. Предложен способ, который позволяет осуществлять определение смачиваемости с пространственным разрешением для пористых или других материалов. Способ может представлять абсолютный способ количественного определения смачиваемости, который является способом с пространственным разрешением. Также предложена система для осуществления способа. Технический результат – повышение точности и достоверности получаемых данных. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ определения смачиваемости поверхности образца, содержащий:

a) получение спектральных данных для по меньшей мере одного образца;

b) получение пространственной информации для по меньшей мере одного образца;

с) получение информации о смачиваемости по меньшей мере одного образца с использованием спектральных данных;

d) определение информации о смачиваемости с пространственным разрешением для по меньшей мере одного образца, используя информацию о смачиваемости и пространственную информацию, при этом образец в a) и образец в b) являются одинаковыми или являются различными, но имеют один и тот же или аналогичный состав и структуру.

2. Способ по п.1, в котором спектральные данные по образцу получены с помощью LIBS, TOF-SIMS, SIMS, FTIR, FTIR-микроскопии, рамановской спектроскопии, гиперспектральной визуализации или любого их сочетания.

3. Способ по п.1, в котором пространственную информацию по образцу получают с помощью рентгеновского КТ-сканирования, сканирующей электронной микроскопии (SEM), сканирующей электронной/ионной микроскопии (FIB-SEM), ядерного магнитного резонанса (ЯМР), нейтронного рассеяния, анализа шлифов, фотосъемки с высоким разрешением или любого их сочетания.

4. Способ по п.1, в котором образец подвергается спектральному измерению и пространственной визуализации в одной и той же установке, или образец подвергается спектральному измерению и затем передается во вторую установку для пространственной визуализации, или образец подвергается пространственной визуализации и затем передается в другое оборудование для спектрального измерения, или образец подвергается спектральному измерению и пространственной визуализации и одному или нескольким промежуточным измерениям между измерениями этих двух типов.

5. Способ по п.1, в котором информацию о смачиваемости получают с помощью определенных значений для угла смачивания, поверхностных молекулярных частиц, показателя или показателей смачиваемости, или любого сочетания этого.

6. Способ по п.5, дополнительно содержащий оценку угла смачивания на основе спектральных измерений образца, при этом угол смачивания оценивается на основе молекулярных частиц, идентифицированных в результате спектральных измерений, или в котором однокомпонентный или многокомпонентный анализ используются для соотнесения спектральных измерений с углом смачивания.

7. Способ по п.5, дополнительно содержащий определение поверхностных молекулярных частиц, в котором молекулярные частицы на поверхности образца, идентифицированные в результате спектральных измерений, используются для соотнесения спектральных измерений со смачиваемостью, полученной на основе теста Амотта-Харви, теста USBM, теста Аммота-USBM, ЯМР-измерений, или в котором однокомпонентный или многокомпонентный анализ используются для соотнесения спектральных измерений с молекулярными частицами.

8. Способ по п.5, дополнительно содержащий определение смачиваемости, в котором однокомпонентный или многокомпонентный анализ используются для соотнесения спектральных измерений со смачиваемостью, полученной из теста Амотта-Харви, теста USBM, теста Аммота-USBM, ЯМР-измерений или других описывающих смачиваемость метрик.

9. Способ по п.1, в котором информация о смачиваемости с пространственным разрешением является по меньшей мере одной из: пространственного распределения показателей смачиваемости в 2D- или 3D-моделях, пространственного распределения поверхностных молекулярных частиц в 2D- или 3D-моделях, или пространственного распределения углов смачивания в 2D- или 3D-моделях.

10. Способ по п.9, в котором пространственное распределение показателей смачиваемости в 2D- или 3D-моделях определяется посредством сегментирования изображения, проведенного вручную, определяется путем моделирования или измерений капиллярного давления или определяется на основе предыдущих спектральных измерений с пространственным разрешением.

11. Способ по п.9, в котором пространственное распределение поверхностных молекулярных частиц в 2D- или 3D-моделях определяется посредством сегментирования изображения, проведенного вручную, с помощью моделирования, или измерений капиллярного давления, или определяется на основе предыдущих спектральных измерений с пространственным разрешением.

12. Способ по п.9, в котором пространственное распределение углов смачивания в 2D- или 3D-моделях определяется посредством сегментирования изображения, проведенного вручную, путем моделирования, или измерений капиллярного давления, или определяется на основе предыдущих спектральных измерений с пространственным разрешением.

13. Способ по п.1, в котором образец является пористым образцом.

14. Способ по п.1, в котором образец является пористым геологическим образцом.

15. Система для определения смачиваемости поверхности образца, включающая i) устройство получения спектральных данных для получения спектральных данных для по меньшей мере одного образца; ii) устройство получения пространственной информации для получения пространственной информации для по меньшей мере одного образца, при этом устройство получения спектральных данных и устройство получения пространственной информации являются одним и тем же или различными устройствами, и при этом образец, использовавшийся в i), и образец, использовавшийся в ii), являются одинаковыми или являются различными, но имеют один и тот же или аналогичный состав и структуру; iii) одну или более компьютерную систему, содержащую по меньшей мере один процессор и/или компьютерные программы, хранящиеся на невременном компьютерно-читаемом носителе, выполненную с возможностью получения информации о смачиваемости по образцу, использованному в i), с использованием спектральных данных и для определения информации о смачиваемости с пространственным разрешением для образца или образцов, использованных в i) и ii), с использованием информации о смачиваемости и пространственной информации; и iv) по меньшей мере одно устройство для отображения, печати и/или хранения в виде невременного носителя информации результатов вычислений.