Определение состава обрабатывающего флюида, используя модель мини-пласта

Определение состава обрабатывающего флюида, используя модель мини-пласта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится, главным образом, к флюидам и способам их применения в операциях подземной обработки (например, работы по извлечению углеводородов).

Обрабатывающие флюиды могут использоваться во многих способах подземной обработки. В данном документе принято, что термин "обработка" или "пропитка" относится к любой подземной операции, которая использует флюид, выполняющий требуемую функцию и/или предназначенный для желаемой цели. Как принято в данном документе, термины "обработка" или "пропитка" не обязательно подразумевают какое-либо конкретное действие флюида или любого его конкретного компонента. Один из типов обработки, используемых в отрасли для увеличения проводимости подземного пласта, представляет собой гидроразрыв. Операции гидроразрыва обычно включают закачивание обрабатывающего флюида (например, жидкости ГРП или “жидкости разрыва”) в ствол скважины, которая проникает в подземный пласт при или выше гидравлического давления, достаточного для создания или увеличения одного или более проходов или “трещин” в указанном подземном пласте. Такие трещины обычно повышают проницаемость и/или проводимость этой части указанного пласта. В число других типов обработки входят, помимо прочего, заводнение, кислотная обработка, ингибирование отложений, ингибирование коррозии, уменьшение трения, заполнение CO₂, ингибирование гидратообразования, ингибирование парафиноотложения и вспенивания. Такие обработки можно использовать, помимо прочего, для создания возможности или ускорения извлечения углеводородов или других целевых материалов из подземного пласта (например, в нефтяных и/или газовых скважинах).

В определенных ситуациях, состав обрабатывающего флюида может адаптироваться, основываясь на изменениях в свойствах подземного пласта, в котором он используется (например, петрофизические характеристики, такие как размер пор, смачиваемость, пористость и проницаемость породы в пласте, температура пласта и/или состав породы и/или содержащихся внутри пласта флюидов, включая флюиды типа нефти (если нефть присутствует), щелочность и/или кислотность соединений в пласте и т.п.). Получение данных, относящихся к этим характеристикам, может приводить к значительным задержкам (например, на часы или даже дни) буровых работ прежде, чем эффективные обрабатывающие флюиды смогут быть выбраны и использованы. В других случаях обрабатывающие флюиды могут быть использованы без учета некоторых или всех характеристик пласта, пренебрегая риском неоптимальности извлечения из подземного пласта углеводородов или другого целевого материала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Фигура 1 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую один из примеров способа изготовления модели мини-пласта на чипе.

Фигура 2 представляет собой серию иллюстраций, на каждой из которых показана пористая структура образцов пористой среды в Аналоговых устройствах.

Фигура 3 представляет собой принципиальную схему установки системы для осуществления способов по некоторым вариантам реализации настоящего изобретения.

Фигура 4 представляет собой схематическую диаграмму установки системы для осуществления способов по некоторым вариантам реализации настоящего изобретения.

Фигура 5 представляет собой серию изображений, иллюстрирующих визуальный анализ насыщения флюидом модели мини-пласта в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения.

Фигура 6 представляет собой серию изображений, иллюстрирующих визуальный анализ насыщения флюидом модели мини-пласта в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения.

Фигура 7 представляет собой изображение одного примера эмульсии нефти в воде в наноканале.

Фигура 8 представляет собой серию изображений, иллюстрирующих пример пористой структуры модели мини-пласта.

Фигуры от 9a до 9d представляют собой обработанные изображения, иллюстрирующие проникновение потенциально подходящего флюида в пористую структуру модели мини-пласта в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения.

Фигуры от 10a до 10c представляют собой обработанные изображения, иллюстрирующие проникновение потенциально подходящего флюида в пористую структуру модели мини-пласта в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения.

Фигура 11a представляет собой оптический микроснимок вытеснения нефти-сырца, с использованием потенциально подходящего флюида в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения.

Фигура 11b представляет собой оптический микроснимок вытеснения нефти-сырца, с использованием другого потенциально подходящего флюида в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения.

Фигура 11c представляет собой изображение капелек эмульгированной нефти, отснятое в примере, выполненном в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения.

Фигуры 12a от 12b представляют собой обработанные изображения, иллюстрирующие проникновение потенциально подходящего флюида в пористую структуру модели мини-пласта в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения.

Фигура 13 представляет собой серию диаграмм данных продуктивности, каждая из которых иллюстрирует данные добычи из различных скважин в соответствии с определенными вариантами реализации настоящего изобретения.

Фигура 14 представляет собой серию диаграмм данных продуктивности, каждая из которых иллюстрирует данные добычи из различных скважин в соответствии с определенными вариантами реализации настоящего изобретения.

Фигура 15 представляет собой серию диаграмм данных продуктивности, каждая из которых иллюстрирует данные добычи из различных скважин в соответствии с определенными вариантами реализации настоящего изобретения.

Фигура 16 представляет собой серию диаграмм данных продуктивности, каждая из которых иллюстрирует данные добычи из различных скважин в соответствии с определенными вариантами реализации настоящего изобретения.

Хотя варианты реализации настоящего изобретения проиллюстрированы и описаны, а также определены со ссылкой на приведенные в качестве примера варианты осуществления настоящего изобретения, такие ссылки не означают ограничение на раскрытие данного изобретения, и не подразумевают никаких подобных ограничений. Раскрытым предметом изобретения допускается значительная модификация, изменение и эквиваленты по форме и функции, что будет очевидно для специалистов в данной области техники, которые ознакомятся с настоящим описанием. Проиллюстрированные и описанные варианты осуществления настоящего изобретения приведены лишь в качестве примеров и не исчерпывают объем данного изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данном документе подробно описаны иллюстративные варианты реализации данного изобретения. Для ясности, в настоящем описании могут быть изложены не все особенности фактической реализации. Разумеется, следует иметь в виду, что при разработке любого такого фактического варианта реализации изобретения, для достижения конкретных целей реализации, могут быть приняты многочисленные специфичные для реализации решения, которые могут изменяться от одного варианта реализации изобретения к другому. Кроме того, следует иметь в виду, что такой процесс разработки может быть сложным и продолжительным, тем не менее, эта разработка будет рутинным мероприятием для специалистов в данной области техники, использующих преимущества ознакомления с данным описанием.

Для облегчения понимания настоящего изобретения, приведены следующие примеры некоторых из вариантов реализации. Приведенные ниже примеры ни в коем случае не следует рассматривать как ограничивающие или определяющие объем настоящего изобретения. Варианты реализации настоящего изобретения могут быть применимы к горизонтальным, вертикальным, отклоненным или другим нелинейным стволам скважины в любом типе подземного пласта, на суше или в море. Варианты реализации изобретения могут быть применимы к нагнетательным, наблюдательным и эксплуатирующимся скважинам, включая углеводородные или геотермические скважины.

Термины «соединять» или «соединяет», применяемые в данном документе, предназначены для обозначения как непрямого, так и прямого соединения или подключения. Таким образом, если первое устройство соединяется со вторым устройством, это соединение или подключение может выполняться посредством прямого соединения или посредством непрямого механического, акустического или электрического соединения через другие устройства и соединения. Аналогично, в данном документе принято, что термин "соединен с возможностью связи" обозначает прямое либо непрямое соединение с возможностью связи. Такое соединение может представлять собой проводное или беспроводное соединение, такое как, например, Ethernet или LAN. Такие проводные и беспроводные соединения хорошо известны специалистам в данной области техники, и поэтому не будут подробно обсуждаться в данном документе. Таким образом, если первое устройство соединено с возможностью связи со вторым устройством, такое соединение может быть осуществлено посредством прямого соединения или непрямого соединения через другие устройства и соединения.

Для целей данного описания, система обработки информации может содержать любые устройства или совокупность устройств, выполненных с возможностью вычисления, классифицирования, анализа, передачи, приема, извлечения, создания, ветвления, хранения, отображения, выдачи, обнаружения, регистрации, воспроизведения, обработки или применения любой формы информации, сообщений или данных для целей бизнеса, науки, управления или других целей. Например, система обработки информации может представлять собой персональный компьютер, сетевое устройство хранения данных или любое другое подходящее устройство и может варьироваться по размеру, форме, производительности, функциональности и стоимости. Система обработки информации может содержать оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), один или более ресурсов для обработки информации, таких как центральный процессор (ЦП) или аппаратное либо программное логическое средство управления, ПЗУ и/или другие типы энергонезависимого запоминающего устройства. Дополнительные компоненты системы обработки информации могут содержать один или более дисководов, один или более сетевых портов для обмена данными с внешними устройствами, а также различные устройства ввода-вывода (I/O), такие как клавиатура, мышь и видео-дисплей. Система обработки информации может также содержать одну или более магистральных шин, выполненных с возможностью обеспечения обмена данными между различными аппаратными компонентами. Она может также содержать один или более модулей сопряжения, выполненных с возможностью передачи одного или более сигналов контроллеру, исполнительному приводу или подобному устройству.

Как будет понятно рядовым специалистам в данной области, что одну или более систем обработки информации можно использовать для осуществления способов, описанных в данном документе. Конкретно, одна или более систем обработки информации может содержать машиночитаемые команды для реализации способов, описанных в данном документе. В определенных вариантах реализации изобретения, различные системы обработки информации могут быть коммуникативно соединены проводным или беспроводным способом для обеспечения передачи данных между различными подсистемами. Структура и функционирование таких проводных или беспроводных коммуникационных систем хорошо известны рядовым специалистам в данной области техники, которые будут знакомиться с настоящим описанием, поэтому они не будут обсуждаться подробно в данном документе. Более того, каждая система обработки информации может содержать накопитель и/или запоминающее устройство, и может представлять собой любой машиночитаемый носитель, который сохраняет данные, либо постоянно, либо временно.

Применительно к целям данного изобретения, накопитель и/или запоминающее устройство может содержать любые энергозависимые или энергонезависимые, локальные или удаленные устройства, пригодные для хранения информации, или их комбинацию. Например, накопитель и/или запоминающее устройство может содержать устройство хранения прямого доступа (например, накопитель на жестком диске или накопитель на гибком диске), устройство хранения с последовательной выборкой (например, дисковое запоминающее устройство на магнитной ленте), компакт-диск, CD-ROM, DVD, RAM, ROM, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (“EEPROM”), твердотельный накопитель (“SSD”), флэш-память, магнитные запоминающие устройства, оптические запоминающие устройства, сетевые запоминающие устройства, облачные хранилища данных или любые другие подходящие устройства для хранения информации, либо комбинацию этих устройств.

Настоящее изобретение относится, главным образом, к флюидам и способам их применения в операциях подземной обработки (например, работы, связанные с извлечением углеводорода). Более конкретно, настоящее изобретение относится к способам и системам для определения состава обрабатывающего флюида. Обрабатывающий флюид, состав которого определен таким образом, можно, в некоторых вариантах реализации изобретения, использовать в пористой структуре, такой как пористая структура подземного пласта.

Более конкретно, настоящее изобретение предлагает способы определения состава обрабатывающего флюида, основанные, по меньшей мере частично на анализе, проведенном с использованием протекания через модель мини-пласта двух или более составов флюидов, при этом устройство может опционально содержать одно или более закачанных веществ (таких как, например, жидкий или газообразный углеводород, который может быть закачан предварительно, закачан как предыдущий этап анализа и/или закачан совместно с закачиванием обрабатывающего флюида (в режиме непрерывного потока или параллельных либо последовательных дозированных введений)). Такой анализ может, в некоторых вариантах реализации изобретения, включать визуальный анализ потока каждой из двух или более композиций флюида. Подходящие примеры визуального анализа, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения, более подробно обсуждаются ниже. В других вариантах реализации изобретения, анализ может также включать или может быть заменен анализом каждого из множества стоков, где каждый сток содержит один из флюидных составов и, опционально, любое из закачанных веществ, выходящих из модели мини-пласта. Анализ стока может включать, например, определение одной или более характеристик стока (таких как состав, плотность, вязкость, полярность, степень эмульгирования и/или любое другое свойство стока). Анализ стока можно проводить любыми способами анализа стоков, известными в данной области.

Среди многих достоинств и преимуществ способов и систем по настоящему изобретению, следует отметить, что в определенных вариантах реализации изобретения, обрабатывающий флюид может быть выбран таким образом, чтобы сделать возможным или ускорить извлечение нефти, газа и/или другого углеводорода из подземного пласта. Извлечение углеводорода может быть “ускоренным” конкретным обрабатывающим флюидом, если за данный период времени извлекается большее количество углеводорода, чем могло быть извлечено за тот же период времени в отсутствие обрабатывающего флюида. Увеличенная добыча может быть обусловлена многими эффектами, примеры которых включают, но не ограничиваются ими: удаление препятствий потоку, таких как отложения или коррозия; увеличение подвижности углеводородов внутри пласта и/или ствола скважины; увеличение проницаемости и/или проводимости подземного пласта для углеводородов и/или других флюидов (например, путем создания или увеличения одной или более трещин внутри подземного пласта посредством гидроразрыва и/или вытравливанием части пласта, посредством кислотной обработки); и другие.

Например, введение в обрабатывающий флюид поверхностно-активной добавки - и/или даже введение конкретного типа поверхностно-активного вещества (ПАВ) в противоположность другому типу - может приводить к ускоренному извлечению углеводорода по сравнению с вариантом использования этого обрабатывающего флюида без ПАВ или без этого типа ПАВ. В качестве конкретного примера можно привести введение добавки слабо эмульгирующего ПАВ в жидкость для гидроразрыва пласта, что может обеспечить ускоренное извлечение углеводорода из низкопроницаемого сланцевого пласта по сравнению с использованием добавки неэмульгирующего ПАВ в жидкость для гидроразрыва. Аналогично, в другом примере, использование ингибитора отложений конкретного состава может обеспечить ускоренное извлечение углеводорода (например, за счет более эффективного торможения образования отложений в конкретном пласте) по сравнению с использованием другого ингибитора отложений в том же пласте (даже если результат может быть противоположным в другом пласте). Соответственно, способы по некоторым вариантам реализации изобретения могут давать возможность определять состав обрабатывающего флюида, который обеспечивает такое ускоренное извлечение углеводорода.

Как было указано, в определенных вариантах реализации изобретения, обрабатывающий флюид может быть использован в пористой структуре, такой как пористая структура подземного пласта. Такие обрабатывающие флюиды могут находить применение, например, в работах по добыче нефти, газа и/или других углеводородов (поскольку обеспечивают, прямо или косвенно, улучшенное извлечение углеводорода). В частности, определенные варианты реализации изобретения могут включать определение обрабатывающего флюида для использования в подземном пласте. В конкретных вариантах реализации изобретения обрабатывающий флюид может быть выбран из множества потенциально подходящих обрабатывающих флюидов, исходя по меньшей мере частично из результатов одного из: визуального анализа, анализа стока и их комбинаций. Способ в соответствии с определенными вариантами реализации изобретения может включать определение компонента, подлежащего введению в обрабатывающий флюид. В некоторых вариантах реализации изобретения, компонент может быть выбран из множества возможных компонентов. В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения, компоненты могут, быть одним или более из: добавок; базовых флюидов; растворителей; и их комбинаций. В более общем случае, другие варианты реализации изобретения не обязательно привлекают множество потенциально подходящих обрабатывающих флюидов и/или потенциально подходящих компонентов. Вместо этого, они могут включать: анализ одного или более составов флюида, каждый из которых вынужден течь через модель мини-пласта; и последующее введение вещества в обрабатывающий флюид и/или модификация состава обрабатывающего флюида, основанная по меньшей мере частично на результатах анализа одного или более составов флюида. Присутствие вещества не обязательно, или его не обязательно требуется вводить в любой один или более составов флюида(ов). Например, вещество может представлять собой, например, поверхностно-активное вещество, ингибитор коррозии и/или другую добавку или соединение, идентифицированное на основе результатов анализа других флюидных составов.

После знакомства с данным описанием, рядовым специалистам в данной области будет понятно, что это - только примеры способов определения состава обрабатывающего флюида, основанных по меньшей мере частично на анализе потока обрабатывающего флюида через модель мини-пласта. Могут использоваться другие способы, которые тоже входят в объем настоящего изобретения и представленную в данном документе формулу изобретения.

Модели мини-пласта

Как указано выше, в способах по некоторым вариантам реализации изобретения может использоваться “модель мини-пласта”. Модель мини-пласта, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения, может представлять собой тонкую синтетическую пластинку или чип, содержащие пористую структуру. Указанный чип может состоять из любого подходящего материала. В некоторых вариантах реализации изобретения, он может содержать подложку на основе кремния или кремнезема, такую, как кварц; в других вариантах реализации изобретения, он может содержать подложку на основе полимера, такого, как полидиметилсилоксан ПДМС (PDMS) и/или термопластичный эластомер (TPE). В конкретных вариантах реализации изобретения, поверхности пористой структуры внутри модели мини-пласта могут быть выполнены таким образом, чтобы они имели конкретную химию поверхности. Например, может оказаться возможным регулировать смачиваемость поверхности модели мини-пласта. Например, поверхность может иметь смачиваемость, предпочтительную для нефти относительно воздуха, или может предпочтительно смачиваться водой. Например, химическая обработка кремнием (такая как осаждение кремния из газовой фазы, плазмохимическое газофазное осаждение (ПХГФО) или т. п.) может приводить к повышению смачиваемости водой, тогда как химическое осаждение кремневодорода может создавать на поверхности условия для смачивания нефтью. В некоторых вариантах реализации изобретения, материал конструкции может обеспечивать конкретную смачиваемость. Например, устройства на основе ПДМС могут обладать предпочтительным смачиванием нефтью, а устройства на основе кремния могут предпочтительно смачиваться водой. В дополнение или вместо этого, при помощи различных методов осаждения, можно регулировать поверхностный заряд, так как ПХГФО диоксида кремния на поверхность может приводить к созданию отрицательного поверхностного заряда, тогда как функционализация различных соединений (таких как силан, например, 3-аминопропилтриметоксисилан (3-АПТМС)) посредством осаждения из газовой фазы может приводить к созданию положительного поверхностного заряда.

Пористая структура (включающая поры и соединяющие их каналы) может быть вытравлена или иным способом впечатана в чип с использованием одной или двух методик: (1) пористая структура может быть аппроксимацией пористой структуры, отсканированной с реального образца породы, в этом случае, модель мини-пласта может упоминаться как “пласт на чипе” (“ROC”); или (2) пористая структура может представлять собой оттиск численно или иным способом искусственно сконструированной пористой структуры, в этом случае, модель мини-пласта может упоминаться как “Аналог пористой среды” (“PMA”). Модель мини-пласта любого типа (ROC или PMA) в некоторых вариантах реализации изобретения может быть выполнена с возможностью аппроксимировать пористую структуру внутри подземного пласта (либо посредством воспроизведения, либо посредством генерирования структуры, имеющей характеристики, такие как проницаемость и/или пористость, аналогичные характеристикам подземного пласта, или с использованием других средств аппроксимации). Каждый тип модели ниже обсуждается более подробно.

Пласт на чипе, как используется в способах по некоторым вариантам реализации изобретения, может быть образован посредством любых подходящих средств для переноса аппроксимации пористой структуры реального образца породы на чип. В некоторых вариантах реализации изобретения, аппроксимация может представлять трехмерную пористую структуру реального образца породы, свернутую в двумерную пористую структуру. Например, модель ROC может быть спроектирована и выполнена в соответствии со схемой последовательности операций, показанной на Фигуре 1. Из пласта 101 можно извлечь образец керна 105. Можно осуществить различные способы обработки изображений на образце керна 105 так, чтобы выделить и визуально реконструировать трехмерную модель пористой структуры керна 110. Например, срез керна может быть отрезан в первой точке, и в этой первой точке отсканировано его поперечное сечение (например, посредством фокусированного ионного пучка сканирующей электронной микроскопии (“FIB-SEM”)); второй тонкий (например, нанометровой или микрометровой толщины) срез может быть отделен от керна, и отсканировано второе поперечное сечение в этой точке; и так далее итерационно создать серию отсканированных изображений поперечного сечения пористой структуры столбика керна, причем отсканированные изображения поперечных сечений могут быть собраны вместе (например, собраны в стопку) для моделирования трехмерной пористой структуры реального образца породы. В другом примере, для получения модели внутренней пористой структуры, керн может быть отсканирован посредством микрокомпьютерной томографии. Затем модель 110 трехмерной пористой структуры сплющивается до соответствующей двумерной модели 115 пористой структуры с использованием подходящего способа, такого как триангуляция Делоне или любого другого способа, как описано в Gunda et al., Reservoir-on-a-Chip (ROC): A new paradigm in reservoir engineering, Lab on a Chip, 2011, 11, at 3785-3792 (далее по тексту “Gunda et al.”), и в приведенных там ссылках. Пористость, проницаемость, размер пор и смачиваемость (помимо прочих характеристик) двумерной пористой структуры модели 115, сформированной в соответствии с такими способами, могут вплотную приближаться к свойствам трехмерной пористой структуры модели 110. Затем двумерная пористая структура модели 115 может быть использована для построения маски (например, стеклянной маски) для использования в вытравливании копии двумерной пористой структуры 115 на подложке (например, из кремния, ПДМС или другой подложке для чипа), тем самым формируя вытравленную пористую структуру 120 на чипе 125. Впускной и выпускной каналы для флюида, текущего через вытравленную пористую структуру 120, могут быть в гидравлическом сообщении с пористой структурой. Такие каналы могут быть вытравлены или другим способом добавлены к чипу 125, и/или они могут быть присоединены к точкам входа и выхода на чипе. Наконец, чип можно нарастить стеклянной или другой прозрачной подложкой таким образом, чтобы создать возможность визуального наблюдения вытравленной пористой структуры 120 на чипе 125, получив в итоге ROC 125. Альтернативно, ROC можно сформировать многими другими способами и/или вариациями способов, описанных выше, например, как описано в Gupta et al. и/или процитированной там литературе.

Устройство PMA может быть изготовлено по аналогичной методике, за исключением того, что указанная модель двумерной пористой структуры создают искусственно, а не получают из отсканированных изображений или других средств визуализации реального образца керна. Искусственное изготовление можно осуществлять любыми подходящими средствами, такими как компьютерное формирование пористой структуры с такими исходными параметрами как пористость, проницаемость, размер пор и смачиваемость. В некоторых вариантах реализации изобретения, такое производство может аппроксимировать подземный пласт. На Фигуре 2 представлено изображение, полученное при помощи микроскопа со 100-кратным увеличением, иллюстрирующее четыре примера сформированных компьютером пористых структур, представляющих модели мини-пластов. Такие структуры могут быть со стационарной структурой, такой как решетки, показанные в примерах 201 и 205, или они могут быть рандомизированы, как показано в примерах 210 и 215. Устройства PMA (или ROC) могут быть полностью или частично сформированы способами, описанными в Gupta et al., и/или как описано в Mao and Han, Fabrication and characterization of 20 nm planar nanofluidic channels by glass-glass and glass-silicon bonding, Lab on a Chip, 2011, 5 (8) at 837-844 (далее по тексту - “Mao and Han 2011”); и/или как описано в Wu et al., Single- and Two-phase Flow in Microfluidics Модель пористой среды based on Voronoi Tessellation, Lab on a Chip, 12 (2) at 253-261 (далее по тексту - “Wu et al. 2012”).

Любой тип модели мини-пласта (ROC или PMA) в некоторых вариантах реализации изобретения может содержать пористую структуру, содержащую микропоры, нано-поры либо те и другие. Микропоры представляют собой поры, каналы и/или структуры проходов, в общем случае, с диаметрами порядка микрометров (например, от около 1 мкм до около 1000 мкм); нано-поры представляют собой поры, каналы и/или структуры проходов, в общем случае, с диаметрами порядка нанометров (например, от около 1 нм до около 1000 нм, или от около 1 нм до около 400 нм, или от около 1 нм до около 300 нм, от около 1 нм до около 250 нм). Модели мини-пласта (любая из ROC либо PMA), содержащие поры, относящиеся к микропорам, будут упоминаться как “микро-флюидный элемент”, а модели мини-пласта, содержащие поры, относящиеся к нано-порам, будут упоминаться как “нано-флюидный элемент”. В конкретных вариантах реализации изобретения, нано-флюидный элемент может использоваться, например, для определения состава обрабатывающего флюида, предназначенного для применения в пласте с низкой проницаемостью и/или пористостью, таком как нетрадиционный пласт (например, плотный сланцевый пласт).

Модель мини-пласта, в соответствии с определенными вариантами реализации изобретения, может содержать множество пористых структур. В таких вариантах реализации, каждая структура может быть изолированной (т. е., одна пористая структура может не быть в гидравлической коммуникации с любой другой пористой структурой модели). В некоторых из этих вариантов реализации, каждая пористая структура может быть по существу идентичной. Такие модели могут давать возможность параллельного тестирования каждого из множества различных флюидов или наборов флюидов в практически одинаковых пористых структурах. В еще других вариантах реализации изобретения, любые две или более пористых структур в одной модели мини-пласта могут отличаться друг от друга.

Тестирование с использованием модели мини-пласта может включать закачку одного или более флюидов (например, газов и/или жидкостей) внутрь пористой структуры модели мини-пласта. Как упоминалось ранее, модель мини-пласта структуризируется таким образом, что она обеспечивает визуальный анализ, например, потока закачанного флюида через пористую структуру модели мини-пласта. В данном документе подразумевается, что визуальный анализ включает любые способы анализа потока флюида через по меньшей мере часть пористой структуры модели мини-пласта (и/или другой характеристики, относящейся к присутствию флюида в модели мини-пласта), таковой способ анализа основывается по меньшей мере частично на: прямом наблюдении; наблюдении или анализе одного или более изображений, и/или видеоданных, и/или видеоматериала; и их комбинаций. Визуальный анализ может включать получение визуальных данных, таких как, например: прямое визуальное наблюдение (например, наблюдение и/или автоматическая обработка одного или более изображений и/или наблюдение модели мини-пласта в режиме реального времени), регистрация визуальных видеоданных и т. п. Визуальный анализ может полностью или частично быть автоматизированным (т. е., выполненным полностью или частично системой обработки информации, выполняющей машиночитаемые команды). Например, получение визуальных данных о потоке флюида через пористую структуру модели мини-пласта может осуществляться с использованием устройства визуализации типа микроскопа, особенно, если осуществляется наблюдение микро- и/или нано-пористых структур. В частности, устройство визуализации, такое, как микроскоп, может быть позиционировано вблизи модели мини-пласта так, чтобы обеспечить возможность визуального наблюдения потока флюида внутри пористой структуры устройства. Визуальное наблюдение можно осуществлять, например, путем прямого наблюдения через устройство визуализации. Наблюдение также может быть полностью или частично автоматизированным. Например, устройство визуализации опционально может дополнительно содержать и/или быть соединенным с устройством фиксирования изображений, таким как фотоаппарат или другое подобное устройство, подходящее для фиксирования данных визуального изображения флюида, протекающего через модель мини-пласта (например, для последующего рассмотрения изображения или изображений, и/или последующего воспроизведения видеозаписи). В конкретных вариантах реализации изобретения может использоваться, например, микроскоп, оснащенный электроприводным столиком и высокоскоростным фотоаппаратом с высокой степенью разрешения. В некоторых вариантах реализации изобретения, высокоскоростные фотоаппараты обеспечивают возможность подробного анализа потока флюида.

Дополнительно к этому или вместо него, фиксирование данных визуального изображения может включать обработку изображения, наблюдаемого в данный момент и/или одного или более отснятых изображений или видеозаписей (например, автоматизированное распознавание изображений). В этом случае, в определенных вариантах реализации изобретения, устройство визуализации и/или устройство фиксирования изображений может быть электронно соединено с системой обработки информации. Система обработки информации может содержать запоминающее устройство, заключающее в себе машиночитаемые команды, в результате выполнения которых, система обработки информации фиксирует одно или более изображений микро-флюидного элемента (и любого флюида внутри устройства). Дополнительно к этому или вместо него, запоминающее устройство может содержать машиночитаемые команды, в результате выполнения которых, система обработки информации производит визуальный анализ видеоданных модели мини-пласта. Примеры такого визуального анализа могут включать, например, сравнение объема любого одного или более флюидов в пористой структуре модели мини-пласта между любыми двумя или более изображениями (и/или между любыми двумя или более видеозаписями). Например, вычитание изображений может дать возможность автоматически (по меньшей мере частично) определять относительные объемы данного флюида в данной пористой структуре в два различных момента времени.

Кроме того, для помощи или иного сопровождения визуального анализа, к одному или более флюидов (углеводороду иди другому), предназначенных для покачивания через устройство, можно быть добавлен один или более красителей или других контрастных агентов. Такой краситель или контрастный агент может увеличить контраст между двумя или более флюидами (и/или двумя или более фазами), протекающими через устройство, тем самым обеспечивая возможность более четкого визуального анализа. Например, можно добавить пищевой краситель к флюиду, прокачиваемому через модель мини-пласта одновременно с углеводородным флюидом, так, чтобы окрашенный флюид был виден как контрастный с углеводородным флюидом и/или моделью мини-пласта. В некоторых вариантах реализации изобретения, окрашивание одного или более флюидов, протекающих через устройство, может обеспечить возможность визуального анализа взаимодействия между двумя или более флюидами, такого, как образование эмульсий.

В способах согласно некоторым вариантам реализации изобретения, модели мини-пластов могут обеспечивать возможность высокой воспроизводимости результатов испытаний по сравнению с другими средствами тестирования, такими как тестирование образцов керна. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения, можно изготовить две или более модели мини-пластов с идентичными пористыми структурами, что даст возможность проводить параллельное тестирование множества флюидных композиций. В некоторых вариантах реализации изобретения, чтобы обеспечить максимальную точность аналитических данных, модель мини-пласта может быть списана после использования (например, из-за захвата флюидной композиции, повреждения пор устройства в процессе испытаний и т.п.). Таким образом, изготовление множественных моделей мини-пласта вовсе не обязательно требует параллельное тестирование флюидных композиций; вместо этого, в способах по некоторым вариантам реализации, множественные модели мини-пласта могут быть нужны просто для двух или более последовательных процедур. Тем не менее, в других вариантах реализации изобретения, модель мини-пласта можно использовать повторно, с опциональной о