A microtomografia de raios X e a porosimetria por intrusão de mercúrio na determinação de porosidade e densidade de rochas reservatório.

Autor: Palombo, Leandro
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2016
Předmět:
Druh dokumentu: Dissertação de Mestrado
Popis: A caracterização de rochas de reservatórios por microtomografia de raios X (MRX) consiste em uma técnica de análise digital para estudar tridimensionalmente microestruturas e formações geológicas. Para materiais geológicos porosos, a distinção do corpo mineral e dos vazios é facilmente realizada devido à diferença de atenuação dos raios X irradiados, fornecendo modelos tridimensionais de tamanho de grão, porosidade e estrutura de poros. Os métodos tradicionais de petrologia, como a microscopia óptica ou a microscopia eletrônica de varredura (MEV), apresentam menor significância estatística para a área analisada e são limitados à análise bidimensional; assim o MRX apresenta um avanço para as técnicas de caracterização por aquisição e análise digital de imagens. Paralelamente, são conhecidas outras técnicas experimentais para caracterização de porosidade de materiais geológicos por intrusão de fluidos ou envelopamento de partículas. Destas, destaca-se a porosimetria com intrusão de mercúrio que atua no intervalo de poros micro a nanométricos, e possibilita também a determinação da distribuição de tamanho de poros. Este trabalho tem por objetivo determinar a porosidade e densidade de análogos de rocha reservatório pela conjugação de procedimentos de MRX bi e tridimensionais, porosimetria por intrusão de mercúrio e picnometria com gás Hélio. As condições operacionais foram previamente avaliadas até se estabelecer parâmetros capazes de gerar resultados reprodutíveis e com elevada repetitividade. Os resultados demonstram que as melhores correlações foram estabelecidas entre os resultados da porosimetria com mercúrio e microtomografia tridimensional, considerando-se a mesma resolução de tamanho de poro. Apesar dos princípios serem distintos e das comparações serem entre medidas indiretas e análise de imagens digitais, ambas são medidas volumétricas. Na avaliação de continuidade de poros, a correlação entre as determinações bi e tridimensionais revela presença de heterogeneidades. As determinações de densidade por porosimetria com mercúrio e picnometria com gás hélio são congruentes, desde que a quantidade de poros fechados não seja significativa em relação à porosidade total. A microscopia de raios X contribui significativamente para análise digital de rochas reservatório com possibilidade de determinação de porosidade, distribuição de tamanho, morfologia e conectividade de poros. Com a proibição iminente do uso de mercúrio por restrições ambientais, a MRX se torna uma suplente possível para estudos de materiais com porosidades micrométricas, com limitações na detecção poros nanométricos.
Reservoir rock characterization by X-ray microtomography (XRM) consists of a digital analysis to study microstructures and geological formations. The distinction of matrix and voids within the rock sample can be easily carried out due to the attenuation difference of irradiated X-rays, providing three-dimensional models of grain size, porosity and pore structure. Traditional petrology methods, such as optical microscopy or scanning electron microscopy (SEM) presents lower statistical significance for the characterized area and are limited to two-dimensional analysis; therefore, XRM presents an advance for characterization techniques by acquisition and digital image analysis. At the same time, experimental techniques are known for porosity characterization of geological materials by fluid intrusion or particle envelopment. It can be emphasized the mercury intrusion porosimetry acts in the range of micro and nanopores and also allows the analysis of pore size distribution. This study aims to determine porosity and density of reservoir rock analogous by the combination of two and three dimensional XRM procedures, mercury intrusion porosimetry and helium gas pycnometry. Operating parameters were prior evaluated to establish conditions for obtaining reproducible results with high repeatability. The results were assessed individually with subsequent correlations under the same resolution. The results demonstrate that the best correlations were established between mercury porosimetry and three-dimensional microtomography data, considering the same pore size resolution. Although the principles are completely different, and the comparisons refers to indirect measurements and digital image analysis, both considers volumetric measurements. In the evaluation of pore continuity, the correlation between two and three-dimensional determinations reveals the presence of heterogeneities. The density determinations by mercury intrusion porosimetry and pycnometry with helium gas are congruent, as long as the number of closed pores is not significant in relation to the total porosity. X-ray microscopy contributes significantly to reservoir rock digital analysis with the possibility of determining porosity, pore size distribution, morphology and pore connectivity. With the mercury use prohibition by environmental constraints, MRX becomes a possible substitute to characterize materials with micrometric porosities, with limitations in the detection of nanometric pores.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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