Multiscale pore structure characterization and pore network modeling of Middle East carbonates
Orta Doğu karbonatlarının çok ölçekli gözenek yapısının karakterizasyonu ve gözenek ağı modellemesi
- Tez No: 463614
- Danışmanlar: PROF. DR. SERHAT AKIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Petroleum and Natural Gas Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 280
Özet
Yapısal ve ıslanımlıklık heterojenlikleri arasındaki karmaşık ilişki, karbonatların gözenek ağı çalışmalarının sınırlı sayıda olmasından sorumludur. Bu çalışmada amacımız, Orta Doğu karbonatlarının yapısal eşdeğerde gözenek ağlarını oluşturmak ve onların iri ölçekli, ölçümü zor göreli geçirgenlik ve kılcal basınç histeresis eğrilerini ve kalan petrol eğilimlerini karma ıslanımlılık koşullarında tahmin etmektir. Geleneksel gözenek-ölçekli modellere kıyasla, karmaşık karbonatların çok ölçekli gözenek yapısı karakterizasyonu üzerinde özellikle durulmuştur. Nicel gözenek ağı tanımlayıcılarını belirlemek için çoklu büyültmelerde (75X ve 750X) taramalı elektron mikroskopisi (SEM) görüntülemesi ile birlikte helyum piknometrisi ve yüksek-basınçlı (33,000 psi) civa intrüzyon porozimetresi kullanılmıştır. Üst üste binmiş düşük büyültme (75X) görüntülerinden oluşturulan mozaikler karbonat örneklerinin içerisindeki çözülemeyen mikro gözenekliliğin bol miktardaki kanıtını açığa çıkarmıştır. Çok ölçekli SEM gözenek boyut dağılımları 0.077 μm'ye kadar küçüklükteki mikro gözenek özelliklerini ve 310 μm'ye kadar büyüklükteki makro gözenekleri tek bir gözenek sisteminde toplamıştır. Gözenek gövdeleri ve onlara bağlı geçitler arasında kuvvetli uzamsal boyut korelasyonu önvarsayımıyla, bir gözenek gövde-geçit sınıflandırma metodu geliştirilmiştir. Kendilerine ait gövde ve geçit boyut dağılımları olan altı gözenek sınıfı tanımlanmıştır. Ortalama koordinasyon numarası çoğunlukla 3 ile 5 arasında değişmektedir ve çeşitkenar üçgen-şekilli arakesitler karbonat gözenek geometrisine hakimdir. Gözenek gövdesinin geçide olan boyut (aspekt) oranının genellikle büyük olması (>2.5) ciddi miktarda kalan petrol saturasyonuna potansiyel oluşturmaktadır. Değişken ıslanımlılıkta tam bir birincil drenaj-ikincil imbibisyon-ikincil drenaj döngüsü için yeni bir yarı-statik iki-fazlı akış simülatörü geliştirilmiştir. Islanımlılık değişimi ve kontak açısı histeresisini içeren, köşe ıslanma filmleri ve ara katmanların akışkan bütünlüğü ve dolayısıyla üretimindeki kritik rolleri incelenmiştir. Model tahminleri gözenek yapısı, ıslanımlılık ve saturasyon geçmişinin etkileşimine önemli bağımlılık göstermektedir. Kendiliğinden imbibisyonda, yüksek aspekt oranına sahip sistemlerde 'snap-off' baskınlaşmakta ve çok miktarda petrol tutulmasıyla sonuçlanmaktadır. Petrol ıslanımlığıyla beraber suyun göreli geçirgenliğinin bitim noktası değeri giderek artarken, daha kuvvetli petrol ıslanımlı sistemlerde yoğun petrol katmanı varlığına bağlı olarak daha düşük kalan petrol saturasyonu olduğu gösterilmiştir. Bir fazın gözenek sistemindeki miktarından ziyade devamlılığının o fazın göreli geçirgenliği için kritik etken olduğu çıkarımı yapılmıştır. Yeni önerilen ağ modelimizin, deneysel olarak ölçümü zor kılcal basınç ve göreli geçirgenlik histeresis eğilimlerini karma ıslanımlı sistemler için tasvir etmekte başarılı olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
The complex interplay between structural and wettability heterogeneities is responsible for the limited pore network modeling studies on carbonates. In this study, our purpose is to develop structurally representative pore networks of Middle East carbonates and to predict their macroscopic difficult-to-measure relative permeability and capillary pressure hysteresis curves and residual oil trends under mixed-wettability conditions. In comparison with the conventional pore-scale models, particular emphasis is put on multiscale pore structure characterization of complex carbonates. Scanning electron microscopy (SEM) imaging at multiple magnifications (75X and 750X) as well as physical core measurements, namely helium pycnometry and high-pressure (33,000 psi) mercury intrusion porosimetry (MIP) are employed to determine quantitative pore network descriptors. Mosaics constructed from overlapping low magnification (75X) views reveal abundant evidence of unresolved microporosity within the carbonate samples. Multiscaled SEM pore-size distributions incorporate microporous features as small as 0.077 μm and macropores as large as 310 μm into a single pore system. A pore body-throat classification method is developed with an initial premise of strong spatial size correlation between pore bodies and their connected throats. Six pore classes are identified with unique pore- and throat-size distributions. The average coordination number ranges mostly from 3 to 5, and irregular triangle-shaped cross-sections dominate the carbonate pore geometry. The pore body to throat aspect ratio is generally large (>2.5), indicating the potential for significant residual oil saturation. A novel quasi-static two-phase flow simulator is developed for a complete primary drainage-secondary imbibition-secondary drainage cycle with arbitrary wettability. Incorporating wettability alteration and contact angle hysteresis, the critical roles of corner wetting films and intermediate layers on fluid continuity and accordingly on recovery are investigated. The model predictions display a significant dependency on the interaction of pore structure, wettability, and saturation history. During spontaneous imbibition, snap-off becomes dominant in the systems with high aspect ratio and results in large amounts of trapped oil. It is shown that residual oil saturation is lower for more strongly oil-wet systems by means of the abundant presence of oil layers, while the endpoint water relative permeability increases gradually with the oil-wetness. The continuity of a phase is deduced to be the critical factor for its relative permeability rather than its abundance in the pore system. It is concluded that our newly proposed network model succeeds to represent experimentally hard-to-measure capillary pressure and relative permeability hysteresis trends for mixed-wet systems.
Benzer Tezler
- Fabrication and characterization of pcl-nha composite scaffolds by using non-solvent induced phase separation technique in bone tissue engineering
Kemik dokusu mühendisliğinde solvent olmayan indüklenmiş faz ayırma tekniği kullanarak pcl-nha kompozit iskeleme fabrikasyonu ve karakterizasyonu
MEHMET SERHAT AYDIN
- Yüzey başlatıcılı ATRP ile oluşturulan anyon değiştirici moleküler zincir içeren monodispers hidrojel mikrokürelerin hücre etkileşim özellikleri
Cell interaction properties of monodisperse hydrogel beads carrying anion-exchanger molecular brushes generated by surface initiated ATRP
NİLÜFER EMİNOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. S. ALİ TUNCEL
- Protein izolasyonu için immobilize metal afinite kromatografisi bazlı kesikli sistemlerin geliştirilmesi
Development of immobilized metal affinity chromatography based batch systems for protein isolation
BUKET ÇELİKKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Mühendislik BilimleriHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN ALİ TUNCEL
- Development ofemulsion templated matrices andtheir use in tissue engineering applications
Başlık çevirisi yok
BETÜL ALDEMİR DİKİCİ
- Analysis of PCL based functionally gradient bone scaffolds fabricated using NIPS based 3D printing
NIPS tabanlı 3B baskı kullanılarak üretilen PCL tabanlı fonksiyonel gradyent kemik iskelelerinin analizi
HATİCE KÜBRA BİLGİLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
BiyomühendislikSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLLÜ KIZILTAŞ ŞENDUR