Name: reservoir condition pore-scale imaging of multiple fluid phases using x-ray microtomography
Uploaded: 2015-02-25T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 2 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Reservoir Condition Pore-scale Imaging of Multiple Fluid Phases Using X-ray Microtomography at JoVE.com

Biz minnetle Katar Petrol, Shell ve Katar Bilim ve Teknoloji Parkı tarafından ortaklaşa sağlanan Katar Karbonatlar ve Karbon Depolama Araştırma Merkezi (QCCSRC) fon, kabul. Biz de Gözenek Ölçekli Modelleme Imperial College Konsorsiyumu fon kabul.

1. Görüntüleme Stratejisi Tasarımı <ol><li> Tuzlu su için farklı çözünen seçimler görüntüleme performansını tahmin olay x-ışınları 29-31 x-ışını spektrumunu hesaplamak için. X-ışını spektrumu çekirdek tutucu, çekirdek montaj etkisini ve sınırlayıcı sıvıları ekleyin. 87 uA 80 kV elektron akımı için hızlanma gerilimi kullanarak bir örnek, vaki olan x-ışını spektrumu, Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir. </li><li> Farklı gözenek-sıvılar içeren numunenin iletim faktörlere bu spektrum karşılaştırın. Bir örnek içindeki türlerin etkin bir optik uzunlukta ve hesaplanan X ışını zayıflama katsayıları (Şekil 3) 32 varsayarak bağlı Beer-Lambert yasası kullanılarak gözenek sıvı değişim nakil faktörü değişiklikleri simüle eder. Tüm olay, x-ışını enerjileri üzerine entegre ederek genel iletim faktörü belirleyin. Kaya Matri için ortaya çıkan etkili iletim faktörlerinin bir örnekX ve gözenek alanı malzemesi ve gözenek alanı vakum dolu olduğu durumlarda göre iletim faktörlerindeki değişiklikler Tablo 1 &#39;de görülebilir. </li><li> Tuzlu su ile bağlantılı iletim faktörü değişim katı madde ile bağlantılı iletim faktörü yarım değişimi yaklaşık olacak şekilde bir tuzlu su çözünmüş madde ve konsantrasyonu seçin. Bu yeniden görüntüdeki üç fazlı kontrast maksimize edecek. Tuz gerekli miktarda tartılır ve kuvvetli bir şekilde deiyonize su ile karıştırmak (% 7 (Kİ temsili sonuçlar alındığı deney için kullanılmıştır) a / a). <ol><li> Belirli bir tuzlu su bir bileşim arzu edildiği takdirde, alternatif olarak, vaki olan x-ışınlarının spektrumu değiştirmek için, x-ışını kaynağı, hızlanma gerilimi değiştirir. </li></ol></li></ol> Ekipman ve Hücre 2. Meclisi <ol><li> Şekil 2&#39;de aşağıda gösterildiği gibi ekipman monte edin. Kullanımlar PEEK akış hücresi üzerine yan taraftan numune yükünü azaltmak için flowlines.Herhangi bir sıvı sızıntıları için dikkatle her bağlantıyı sınayın. <ol><li> Kompozisyon reaktörün tabanında, adım 1,1-1,3 sırasında karar bölgesinin tuzlu su koyun. Akış hücresi etrafında esnek ısıtıcı sarın. </li></ol></li><li> Metal uç parçaları Construct. Uydurma redüktör &quot;1/8 1/8&quot; bir 1/16 sonunda &quot;ipliği çıkarın. Daha sonra iç kısmın tüm yüzü boyunca enjekte CO2 dağıtmak için uygun bir 1/8 &quot;ucunun bir yüzeyi içine küçük oluklar kesti. </li><li> &quot;Bileziklerin ve somun ¼ kullanarak mikro-akış hücresi ve mühür metal uç parçaları ile yüksek basınçlı termokupl geçmek, bu nedenle termokupl sıcak kavşak hücresinin hapsetmesi dairesi içinde, çekirdek giriş yüzüne bitişik oturuyor. </li><li> Bir çekirdeğin içine çapı 6.5 mm ve uzunluğu 50 mm ile 30 mm, istenen örnek delin. Metal uç parçaları ile iyi bir bağlantı sağlamak için, çekirdek düz uçlarını çektirmek. Daha sonra withi yerleştirin alüminyum folyo bu çekirdek sarınna floro-polimer elastomer kol. <ol><li> Metal uç parçaları elastomer kovanının uçlarını bağlayın. Hücre sınırlayıcı halka yanında termokupl sıcak birleşme yerleştirilmesi ve bir alüminyum folyo son sarma eklemeden önce bir elastomer manşonun dış alüminyum folyo bir sarma ekleyin. Bu çekirdek tertibatını (Şekil 4) oluşturur. </li></ol></li><li> Bir kelepçe kullanarak onun içinde mühürlü çekirdek düzeneği ile mikro-akım hücre birleştirin ve mikro-BT Muhafaza içinde sahneye hücreyi bağlayın (Şekil 5) dönme BT sahnede üstüne monte edilmiş. </li></ol> 3. Sistem Basınçlandırma <ol><li> Pompa 1 ve reaktöre silindirden Şekil 3. Yük CO2 tanımlandığı gibi, vana 1, 2 ve 3 dışında tüm valfleri kapatın, ardından kapak 1. yavaşça için arzu edilene reaktör içindeki sıcaklığı ve basıncı arttırmak deney sırasında sıvıyı gözenek. </li><li&gt; şiddetle tüm aşamaları enjeksiyondan önce kimyasal dengede olmasını sağlamak için en az 12 saat boyunca reaktör karıştırın. </li><li> Açık vana 14 ve pompa 3. 14. Açık 12 ve 13 basınç önerilen gözenek akışkan basıncından en az% 10 daha yüksek bir hücre sınırlayıcı halka valfler yakın vanasını sınırlandırıcı akışkan yükleyin. </li><li> Pompa 2. kapatın vana 11 ve açık vanalar 9, 8 ve 6 içine açın valf 11. Yük tuzlu. <ol><li> O scCO 2 ile dengelenmiş olmamıştır tuzlu su ile numunenin gözenek-boşluk doldurma, istenilen gözenek-sıvı basıncında kadar yavaşça kayanın gözenek-boşluk basınç. </li></ol></li><li> Açık vana 4. yıkayın sabit bir akış hızında pompayı 2 dolumu ile çekirdek ile dengelenmiş tuzlu su 1000&#39;den fazla gözenek hacimleri. Gözenek hacmi helyum porozimetresi kullanarak bulundu gözeneklilik çekirdek hacmi çarpılarak bulunur. NOT: Bu miscibly un-dengelenmiş tuzlu yerinden edecek,% 100 ilk tuzlu su doygunluğu ve yaratmasını sağlamakbiraz ileride bir scCO 2 dumanın önüne bir noktada bir akiferde yeraltı koşullarına benzer çekirdek ting koşulları. </li></ol> 4. Akışkan Akışı ve Görüntü Alma <ol><li> Yaklaşık 10 -6 düşük kılcal numarası sağlanması, çok düşük debilerde (1.67 × 10 -9 m 3 / sn) ile çekirdek arasında scCO 2 10 gözenek hacimleri (yaklaşık 1 ml) geçer. Sürekli doğru scCO 2 gözenek uzayda tuzlu suyun yerini zaman noktasını gözlemleyerek toplam enjekte hacmini ölçmek için 2D projeksiyonları. </li><li> Gözenek alan bir artık faz olarak kapalı kalmış olma scCO 2 neden aynı düşük akış oranında çekirdek boyunca dengelenmiş tuzlu su 10 gözenek hacimleri (yaklaşık 1 mi) içinden geçmektedir. </li><li> 4.1 veya 4.2 adım sonra, sırasıyla görüntü drenaj veya imbibisyon numune taramaları almak. Iç kısmın tüm çapı vie alanı dahilinde bu tür bir voksel kullanınw. </li><li> Bir tomografik rekonstrüksiyon programı kullanarak taramaları Yeniden İnşa. Küçük bir voksel boyutu korumak birlikte sırayla edinilen birden örtüşen bölümleri, dikiş kompozit hacimleri yeniden ederken çekirdeğin tüm uzunluğu taramak için. NOT: Her bir bölüm kazanmak için 15-20 dakika alarak, 400 projeksiyonlar etrafında gerekli, bu yüzden bütün bir kompozit hacminin tarama yaklaşık 90 dakika sürdü. </li></ol> 5. Görüntü İşleme ve Segmentasyon <ol><li> Veri kümesi filtreyi 33,34 koruyarak yerel olmayan araçlar kenar uygulayın ve düzeltmek görüntüleri herhangi bir ışın sertleştirme veya bu eserler olarak radyal simetrik Gauss fonksiyonları 35 modelleyerek görüntü rekonstrüksiyonu sırasında oluşturulan eserler yumuşatma. </li><li> Segment veri CO tedavi, bir 2B histogram 36 kullanılarak oluşturulan bir tohum ile bir havza algoritması kullanılarak (görüntü içinde CO 2 ikili gösterimi içine gri tonlama bilgisini açmak) <sub&gt; 2 bir faz ve tuzlu su ve diğer faz olarak birlikte kaya gibi. </li><li> CO 2 voksellerin toplam sayısını ve kalıntı CO 2 bağlanan her küme de boyutlarını hem de bulmak için bu parçalı görüntü analiz. </li></ol>

The authors have nothing to disclose.

yüksek basınç ve ısılarda çok fazlı sıvı başarılı görüntüleme için en kritik adımlar şunlardır: 1) Çevre sınırlayıcı sıvıdan gözenek sıvının başarılı izole edilmesi; 2) enjeksiyondan önce sıvı ve kaya etkili dengeleme; 3) Deney boyunca etkin sıcaklık kontrolü; ve 4) Elde edilen görüntülerin etkili segmentasyon. kovan, hızlı ve çekirdek içinde doyma tarama süresi için her zaman aynı kalmaz arasında alüminyum saran kullanımı yokluğu dağılır karşılığında çevreleyen sınırlayıcı sıvıdan gözenek sıvının başarılı izolasyonu için kritik önem taşır. Sıvı Aşama 4.1, 4.2 çekirdek içine enjeksiyondan önce uzun zaman süreleri (&gt; 2 saat) PEEK flowlines kalır, bu sorun, aynı zamanda belirgin olabilir. Tuzlu su Desaturate neden plastik genelinde kez daha, CO 2 dağılmak değişim. Bu de iseKalıntı kümeler enjekte tuzlu su ile çözülmüştür, doymuş tuzlu su ile çekirdek içine enjekte edilir, iç kısım olarak doygunluk azalacaktır. Sıvılar ve sıvı devridaim 50 de dahil olmak üzere kayaların dengeleme için diğer yöntemler literatürde önerilmiştir. Bu yöntemler sırayla olurdu sırayla her bir deney için süreyi artmış olurdu deney düzeneği, karmaşıklığı akış hatlarında tuzlu su dağılmak desaturated olurdu olasılığını artırır arttı. Etkin ısı kontrolü çok önemlidir ve akış hücresinin sınırlayıcı dairesi içinde büyük bir termokup varlığı için bu önemlidir. Sıcaklık sadece çözünürlük dengesizliği ve çözülme veya ekssolüsyon yol, numune karşısında bazı degrade olabilir, yani tek bir noktada ölçülür. Bu t olabildiğince yakın olarak termokupl sıcak kavşak bularak minimize edilebilirO kaya çekirdek yüzünü girişine. Birden fazla sıvıların kısmi doygunluk içeren görüntülerin segmentasyon kuru görüntülerin segmentasyon, çok basit gri ölçekli evrensel eşikleme kullanımı önemli ölçüde daha zor olduğu gibi ortaya çıkan görüntülerin etkili segmentasyon, bu sistemler ile gerçek bir meydan okuma olabilir 51 yetersiz. Havza segmentasyon kullanımı sadece literatürde diğer algoritmalara göre, en güvenilir sonuçlar verir, ama aynı zamanda halka ve kısmi hacim eserler 35 ile ilgili en etkilidir. Bu yöntemin en önemli sınırlamalar biri, sadece kaya makro-gözenekli alan erişebilir olmasıdır. (görüntü çözünürlüğü daha küçük ölçeklerde) mikro-ulaşılmaz kalır ve çok fazlı akış için önemli olabilir. Daha yüksek çözünürlük gözenek alanı bu parçaların daha büyük bir kısmının ortaya değil, aynı zamanda th bir azalmaya tekabülGörüş e alanı. Belirli bir kaya tipine tekniğin uygulanabilirliği gibi cıva enjeksiyon kılcal basınç gibi bağımsız bir yöntem kullanılarak elde edilen gözenek boğaz boyutu dağılımına tarama çözünürlüğü karşılaştırarak ele alınabilir. Bu yöntem, 24 tutucu kılcal bir enine karşılaştırmalı çalışma ve temas açısı 26 ölçümü de dahil olmak üzere mevcut uygulamalar ile gerçekçi sistemlerde rezervuar şartlarında bir çok sıvı gözenek çaplı görüntüleme için lider bir tekniktir ve yöntem kolayca uygulanabilir gözenekli sistemlerin geniş bir ürün yelpazesi. Gelecek çalışma yeraltı aquifers, petrol ve gaz alanları ve diğer derin jeolojik sistemlerin koşulları temsilcisi olarak, gözenek ölçekte, gözenekli ortam sorunların tek faz ve çok fazlı akışın çeşitli çalışma olabilir.

Karbon Yakalama ve Depolama bunun yüzlerce yıl 1 binlerce için yeraltında kalacak şekilde CO 2 ikamet tuzlu sulardan yerinden, büyük nokta kaynaklardan yakalanan ve gözenekli kaya saklanır süreçtir. CO2 çevre koşullarında 2 CO için radikal olarak farklı özelliklere sahip, yoğun bir süper kritik faz (scCO 2) olarak yeraltında bulunur. Stratigrafik, çözünürlük, mineral ve artık tuzaklama: scCO 2 yeraltında hareketsiz olabilir hangi dört temel mekanizma vardır. Stratigrafik yakalama CO 2 geçirimsiz conta kayaların altında tutulur nerede; CO 2 enjekte CO 2-4 Şubat çevreleyen ikamet tuzlu suya erir nerede çözünürlük bindirme olduğu; karbonat mineral fazları kaya 5 içine çöktürülmüş nerede mineral bindirme olduğu; ve artık ya kılcal yakalama CO 2 yüzey kuvvetleri tarafından düzenlenen neredekaya 6 gözenek-uzayda gibi küçük damlacıklar (ganglionlar). Bu CO 2 tüy 7-9 göç, doğal ya oluşabilir, ya da kovalamaca enjeksiyon 10 salamuralar tarafından uyarılan edilebilir. Süreçleri daha çok fazlı akış ile ilgili temel fiziğini anlamak için teknolojinin yeni gelişmeler yararlanarak, akış yöneten ve deneyler yeni bir paketi yapılmalıdır yeraltında bu CO 2 yakalama anlamak için. X-ışını microtomography modelleme amaçlı ve deneysel hem, kaya çekirdek non-invaziv görüntüleme için birincil yöntem kuru jeolojik numuneler 11 ve çoklu sıvı fazları 12 hem görselleştirmek için erken girişimlerinden son 25 yılda bir teknik olarak geliştirmiştir Uygulama 13-15. Microtomography non-invaziv olduğundan, bu attractiv özellikle bir temsilci koşullarda sistemleri çalışma yeteneğine sahiptirCO2 -brine kayaç sistemi e scCO 2 çok fazlı akış davranışı bu da sıcaklık gibi sistem koşullarının güçlü bir fonksiyonu olan ara yüzey gerilimi ve temas açısı olarak, termo-fiziksel özelliklerine bağlıdır olduğu gibi Basınç ve tuzluluk 16-18. Arası bağımlı değişkenlerin böyle kapsamlı ve çok az anlaşılmış seti ile böyle bir kompleks sistemde, idealize gözenek yapıları 19 veya analog sıvıları 20,21 kullanarak deneyler yeraltında süreçleri akış için geçerli olmayabilir. Prospektif CO 2 enjeksiyon oluşum koşulları temsilcisi birden fazla sıvıları görüntüleme, ancak, bir meydan okuma 22 olarak kalmıştır. Bu çalışmada 23,24 yakalama kılcal incelenmesi odaklanarak, rezervuar koşullarında çok sıvı davranış incelenmesi için bir metodoloji özetlemektedir. Bu bir görüntüleme stratejisinin tasarımı, sıvı hücrenin montajı, enjeksiyon st içerecektirrategy ve sonraki görüntü işleme. Gerçek kaya sistemlerinde gözenek ölçekli fazlı akış davranışının deneysel incelenmesi olmayan ıslatma faz enjeksiyonu (drenaj) ve ıslatma faz enjeksiyon (imbibisyon) hem sonra kısmen doymuş kaya çekirdeklerinin görüntüleme üzerinde duruluyor. Bir Hassler tipi coreholder tasarımı 25 kullanılarak çekirdek hapsederek ederken Bu sıvılar, esnek akış hatlarını kullanarak sıvı enjeksiyon pompaları çekirdeklerin bağlayarak enjekte edilir. ScCO 2 ve tuzlu su, bir roman ve son derece hassas deney düzeneği yerinde düzenleme öncelikle yüksek çözünürlüklü röntgen mikroskop 23,24,26 kullanımı odaklanarak, kullanılan başarıyla görüntü için. yüksek sıcaklıklarda ve basınçlarda deneyler için gereksinimleri çok sıkı olan ve her iki malzeme teknolojisi ve mikro-BT tesislerinde son gelişmeler gereklidir. yerine getirilmesi gereken temel gereksinimleri herhangi bir çekirdek / numune tutucu ab olması gerektiğini vardırEtkili görüntüleme için izin şeffaf yeterince röntgen kalarak le yüksek basınç, yüksek sıcaklık (Yüksek Sıcaklık) koşullara dayanacak şekilde. Çekirdek-tutucu x-ışını kaynağı gözenek alanı olduğunu numune yakın yerleştirilebilir ve bu yeterince büyük geometrik x-ışını büyütme gibi elde edilebilir yeterli şekilde küçük olmalıdır gibi Lab-tabanlı araçlar, ek bir kısıtlama empoze etkin bir şekilde çözüldü. Bu kısıtlama yeni laboratuar tabanlı mikro-BT makineleri ikincil optik giriş ile biraz rahat olmasına rağmen, tamamen yüksek optik büyütme elde etmek için gerekli zamanı artma eğiliminde gibi hızlı satın alma süreleri, arzu, özellikle, kaldırılmadı görüntüler. CO2 deney düzeneği polimerik kısımları boyunca dağılacağı şekilde in-situ sıvı doyma azaltarak, uzun toplama zamanı kullanıldığında çözünür sıvılar ile yapılan deneyler ek bir zorluk sağlar. Birll bu konular etrafında 2 saat daha uzun tarama süreleri pratik anlamına geliyordu. Laboratuar bazlı kaynaklar için özellikle sıkı, bu gereksinimi altında tarama kez tutmak için, çekirdek tutucu çapı yaklaşık 1 cm olmalıdır. Daha büyük coreholder boyutu gerekli projeksiyon pozlama süreleri dedektör x-ray akı olayı azaltılması ve dolayısıyla artan, aynı geometrik büyütme elde etmek için kaynak çok daha olmasını dedektör gerekli olurdu. . Bu deneylerde kullanılan akış hücresi 27 IGLAUER ve arkadaşları tarafından kullanılana benzer bir manşon tasarımı ile, bir karbon fiber kovanı üzerine inşa edilmiş bir geleneksel Hassler hücre tasarımına göre, fakat iki önemli değişiklikler ile: 1) karbon fiber bileşik kovan imalatında kullanılan 550 GPa arasında bir sertliğe sahip, M55 elyaflarına 230 GPa arasında bir sertliğe sahip, T700 liflerden değiştirildi. Bu tomografi edinimi sırasında numune hareket miktarı azalır, hem de wo maksimum artış sadece20 MPa ila 50 MPa hücrenin basınç rking. 2) kol mümkün olduğunca numune olarak yakın olmak kaynak ve dedektör izin 262 mm 212 mm den uzamış oldu. Rezervuar koşullarında CO 2 incelemek için mikro-CT kullanan ilk çalışmada önemli bir deneysel eksiklik ve çekirdek-tutucu 27 akışını kontrol etmek, metal hatlarının kullanımı oldu. Örnek pompa göre döndürüldüğünde, akış çizgileri de döndürülmesi gerekebilir. Sert akış çizgileri etkili görüntü çözünürlüğünü azaltarak veya kullanılamaz veri kümesi bazı veya tüm yapım, örnek hareket etmesine neden olabilir. Bunu engellemek için esnek polieter eter keton (PEEK) boru ile dönüş aşamasına yakın, tüm akış hatları yerini aldı. Bu akış hatları edinimi sırasında çekirdek sahibine çok küçük yanal kuvvetleri (yük) sağlayan, esnek. Ayrıca daha çok coreholder akış hatları ekleme yerine, örnek aşamasına bağlı valflere akış hatları bağlı. Bu herhangi bir mevcut akış hattı yük örnek hareket olasılığını azaltarak, yerine örnek daha sahneye doğrudan iletilen anlamına geliyordu. PEEK boru kullanılarak önemli bir dezavantajı, CO2 yavaş yavaş yaklaşık 24 saatlik bir zaman ölçeği üzerinde, içinden nüfuz etme yeteneğine sahip oldu. Bu akış hatlarında sol CO 2 doymuş tuzlu su yavaş yavaş desature anlamına geliyordu. Önceki çalışmaların bir diğer önemli deneysel eksiklik sıcaklığının yanlış kontrolü oldu. Bu çeşitli şekillerde sonuçları etkiler. Öncelikle, sıcaklık hem ara yüzey gerilimi ve temas açısı 16-18 güçlü bir kontroldür. Ayrıca, tuzlu su hem de scCO 2 ve karbonat kaya çözünürlüğünün yüksek sıcaklığı 28 bağlıdır. ScCO 2 derece reaktif karbonik asit oluşturan, bu yerleşik tuzlu suya eriyecektir tuzlu karbonat akifer içine enjekte edildiğinde olarak Çözünürlük kontrolü hangi tu olacak, kritikHerhangi bir kalsit mevcut eritmek başlar rn. Çözünürlük kontrolünde herhangi bir yanlışlık dolayısıyla scCO 2 çözünme / ekssolüsyon veya katı çözünme / yağış neden olabilir. Önceki çalışmalarda 27 coreholder ısıtmak için bir ısıtılmış hapsedilmesini sıvıyı kullanılan; Ancak bu sorunlu oldu. Bu doğru bir sirkülasyon su kaynağı kullanarak bir sabit sınırlayıcı basıncı muhafaza o temini için ekstra ısıtma banyoları gerektiren güçlükle ilişkili dezavantajları vardır. Ayrıca, bu sistem sadece ısıtma banyosu noktasında sıcaklığın doğru kontrolünü tutar (değil çekirdek tutucu noktasında, ve sınırlayıcı sıvı su banyosu ve çekirdek tutucu arasındaki serin olurdu). Aynı zamanda, sıvı coreholder bağlı hat ve bu yüzden akış hat yüküne artan sayısının artırılması, bir giriş ve sınırlayıcı sıvı için bir çıkış deliği gerektirir. Bunun yerine ısıtılmış sınırlayıcı akışkan kullanmak yerine, esnek heating kılıf çekirdek tutucu çevreleyecek şekilde kullanılmıştır. Bu çok basit bir ısıtma yöntemi çok az coreholder yükü dağılımı ile sonuçlanan ve hassas ve doğru bir ısıtma sağladı. Son derece ince poliimid ısıtma film numune büyüklüğünü en aza indirmek için, kullanılmıştır. Bu filmin yapımı 0,0508 mm polimid iki film tabakası arasında sarmalanır 0.0127 mm kalınlığında bir kazınmış bakır folyo elemanı oluşur. ceket mevcut bakır elemanları belirgin görüntü kalitesini etkilemedi. Sıcaklık hücrenin hapsederek halkasında oturan bir termokupl kullanılarak ölçüldü. Bu gözenek sıvı sıcaklığının doğru, güvenilir ve kararlı bir okuma sağlayan, iç kısım için mümkün olan en yakın sınırlayıcı manşonu dışında konumlandırılmıştır. termokupl ve ısıtma film özel inşa Oransal İntegral Türev (PID) denetleyiciye bağlı idi, ve sıcaklıklar ± 1 içinde kontrol altına alındı ° C. Tam kontrol ov korumak içiner arası faz çözünürlük ve uzak tuzlu su kuvvetli bir şekilde ana kaya küçük parçacıklar (1-2 mm) ile birlikte iki adet sıvıları karıştırılmasıyla scCO 2 ile dengelenmiştir enjeksiyondan önce enjeksiyon alanından akiferde mevcut koşulları temsil karıştırılmış ve ısıtılmış reaktör içinde. Bu reaktörün içindeki bütün kaynaklı parçalar korozyona en aza indirmek için Hastelloy yapılmıştır. reaktörü (scCO 2) üst ekstre edilecek reaktörü (tuzlu su) tabanından ekstre edilmesi için yoğun bir sıvı ve daha az yoğun sıvı için izin vermek için bir filtre edildi daldırma tüpü içerir. Yüksek basınçlı şırınga pompaları 25.4 nl bir yer değiştirme hassasiyetle, kaya gözenek alanı ve reaktördeki basıncı ve kontrol akışı sağlamak üzere kullanılmıştır. Bu çalışmada kullanılan deney cihazı, Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir. temsili sonuçlar potasyum iyodür (Ki) olarak çizildi başka deney için kullanılan iyonik tuzu, bu nedenle yüksek bir atom ağırlığına sahip olduğu veetkili bir kontrast maddesi yapma yüksek x-ışını zayıflama katsayısı. Daha zayıflatıcı (NaCl gibi) tuzları ya da bunların karışımları kullanılabilir, ancak daha büyük bir tuzluluk aynı X-ışını zayıflama elde etmek için gerekli olacaktır.

<table><tbody><tr><td>High Pressure Syringe Pump</td><td>Teledyne ISCO</td><td>1000D</td><td></td></tr><tr><td>Parr Reactor</td><td>Parr Instrument Company</td><td>4547A - hastelloy</td><td></td></tr><tr><td>PEEK Tubing</td><td>Kinesis</td><td>1560xL</td><td></td></tr><tr><td>Potassium Iodide Salt</td><td>Sigma Aldrich</td><td>30315-1KG</td><td></td></tr><tr><td>Carbon Dioxide</td><td>BOC</td><td>CO2 - size E</td><td></td></tr><tr><td>Thermocouple</td><td>Omega Engineering</td><td>KMTSS-IM300U-150</td><td></td></tr><tr><td>Kapton Flexible Heater</td><td>Omega Engineering</td><td>KH-112/10-P</td><td></td></tr><tr><td>X-Ray Microscope</td><td>Zeiss</td><td>Versa XRM 500</td><td></td></tr><tr><td>Snoop Leak Detector</td><td>Swagelok</td><td>MS-SNOOP-8OZ</td><td></td></tr><tr><td>Flouro-Elastomer Polymer (Viton) Sleeve</td><td>Fisher Scientific</td><td>11572583</td><td></td></tr><tr><td>Micro-CT Coreholder</td><td>Airborne Composites</td><td>262mm Coreholder</td><td>Constructed in conjunction with Imperial College</td></tr><tr><td>Tomographic program</td><td>Zeiss</td><td>XM-Reconstructor</td><td></td></tr><tr><td>ImageJ - image processing</td><td>NIH</td><td>ImageJ</td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td>Mathworks</td><td>Matlab</td><td>Used for regression analysis</td></tr><tr><td>Avizo</td><td>FEI</td><td>Avizo</td><td></td></tr></tbody></table>

reservoir condition pore-scale imaging of multiple fluid phases using x-ray microtomography

X-ışını microtomography 6.6 um, CO2 depolama için kullanılan tipik oluşumlar basınçlar ve sıcaklıklar temsil bir karbonat kaya gözenek alanı içinde kalan karbon dioksit, gangliyonların gözenek çaplı düzeneğinin çözünürlükte görüntü için kullanılmıştır. CO2, tuzlu su ve kaya fazları arasındaki kimyasal denge uzak enjeksiyon bölgesinden koşulları kopyalayan bir yüksek basınç, yüksek sıcaklık reaktörü kullanılarak muhafaza edilmiştir. Akışkan akışı, yüksek basınç, yüksek sıcaklık şırınga pompaları kullanılarak kontrol edildi. Bir karbon fiber yüksek basınçlı mikro-BT coreholder kullanılan mikro-CT tarayıcı içinde in-situ koşullarını korumak için. Sınırlayıcı sıvıya kaya gözenek-uzaydan hapsedilmesini kovan karşısında dağılır CO 2 değişim alüminyum folyo bir üçlü şal ile çekirdeğini çevreleyen tarafından önlendi. Yeniden İnşa tuzlu su kontrast bir çok renkli röntgen kaynağı kullanılarak modellenmiştir ve tuzlu su kompozisyonu w olduiki sıvıları ve rock arasındaki üç fazlı kontrast maksimize etmek seçildi. Esnek akış çizgileri istenmeyen örnek hareketi, önceki teknikler büyük bir eksiklikler neden görüntü alımı sırasında numune üzerindeki kuvvetleri azaltmak için kullanılmıştır. Bir dış, esnek, ısıtma sargısı ve bir PID denetleyicisi ile birleştirilmiş taş çekirdeğe doğrudan bitişik olarak yerleştirilmiş bir iç termokupl, akış hücresi içinde sabit bir sıcaklıkta muhafaza etmek için kullanıldı. CO 2 önemli miktarda 0.203 ± 0,013 bir kalıntı doygunluğu ile, sıkışıp, ve büyük hacimli ganglionlar boyutları sızma teorisi ile tutarlı güç yasası dağılımları, itaat.

Tek bir karbonat, Ketton kireçtaşı, üst Lincolnshire Kireçtaşı Üyesi bir oolitli sonuçları belirlemek ve daha sonra etiketli her benzersiz bağlantısız ganglion, (Şekil 6) hacmini ölçmek için 3D analiz edildi. Tüm işlemler Avizo Yangın 8.0 ve ImageJ programları 37 içinde yürütülmüştür. kılcal yakalama kapasitesi - dilimli kısmen doymuş görüntüler tuzağa scCO 2 tarafından işgal kaya hacminin oranını bulmak için residually tuzağa scCO 2 voksellerin sayarak analiz edildi. Bu, daha sonra, helyum porozimetresi kullanılarak elde edilen gibi bir gözenekli yapı sayesinde, bu değerine bölünmesiyle kalan doygunluğu (S r) dönüştürülebilir. ScCO 2 Önemli oranları 0.203 ± 0,013 bir kalıntı doygunluğu ile, artık doygunluk olarak kaldılar. Bu mikro kullanarak önceki çalışmalarda bulunan sonuçlarla kabul23 -CT. Bu kaya türü artık ezilme Büyük çekirdek ölçekli çalışmalar 0,137 ± 0.012 38 daha düşük bir kalıntı doygunluğu gösterdi. Bir scCO 2 doymuş çekirdek içine tuzlu su girişi, bir ıslatma sıvısı (tuzlu su) olmayan ıslatma sıvısı yerinden, her gözenek işgal bir imbibisyon süreci (scCO 2) &#39;dir. Güçlü bir su-ıslak kaya biz su süreci denilen geçmeli-off bağlantısız gangliyonları yakalama, büyüklüğü 39,40 sırasına gözenek alanı alanlarını doldurmak için bekliyoruz. 41 yüzden tahminler izole kümelerin boyut dağılımı hakkında yapılabilir gibi bu süreç sızma olmalıdır. τ Fisher üs 42 olduğu (voksellerden ölçülen) hacmi s kümeleri sayısı n, olarak ölçek gerekir. Ağ modelleme, üç boyutlu küp düzenli örgülerde bu üs değeri = τ civarında 2,189 43 olduğunu göstermiştir. Gerçek veriler bu üs ayıklanması biri doğal yoluDias ve Wilkinson 41 ile tanımlanan, binned miktar çizmektir. <img alt="Denklem 1" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/52440/52440eq1.jpg" /> hangi ölçekli olmalıdır: <img alt="Denklem 2" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/52440/52440eq2.jpg" /> Bu daha sonra büyük ganglionlar için güç hukuk davranışı gösteren, s bir fonksiyonu olarak log-log arsa (Şekil 7) üzerine çizilir, ama daha küçük ganglionlar bir alt-temsil gücü yasası modeline göre. Üs (güç hukuk davranış yaklaşık başlangıcı) ganglionlar daha küçük 10 5 vokselleri hariç ve en az mutlak kalan sağlam uydurma algoritması 46,47 kullanarak Levenberg-Marquardt regresyon 44,45 gerçekleştirerek hesaplanmıştır. Bu, ticari bir yazılım paketi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu sistem için Fisher Üs 2,287 ± 0,009, cl olduose bu sistemde o imbibisyon belirten 2,189 teorik değeri, gerçekten de böyle sızma olduğunu. Daha genel olarak bu sonuçlar büyük çekirdek-sel deneylerinde 38,48,49 yılında sonuçları teyit ki karbonatlar olmayan ıslatma faz olarak scCO 2 davranır. <img alt="Şekil 1," src="/files/ftp_upload/52440/52440fig1.jpg" /> Şekil 1. Deneysel cihaz, pompalar, vanalar ve reaktör akışını kontrol etmek için kullanılan ve mikro-BT Muhafaza içinde coreholder bir oturma gösteren. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52440/52440fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/52440/52440fig2.jpg" /> Çekirdek, fi x-ışınları olay için normalleştirilmiş enerji spektrumunun 2. Şekil<html> kol hapsederek ve sıvıyı hapsedip, coreholder aracılığıyla ltered. SpekCALC 29-31 kullanılarak hesaplanmıştır. <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/52440/52440fig3.jpg" /> Şekil 3. foton enerjinin bir fonksiyonu olarak farklı sıvıların ve kaya malzemelerin doğrusal zayıflama katsayıları. <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/52440/52440fig4.jpg" /> Şekil 4. çekirdek montaj Detay, çekirdek etrafında bir üçlü alüminyum şal gösteren floro-elastomer kovanı boyunca dağılır CO 2 alışverişini önler. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52440/52440fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> 0 / 52440fig5.jpg &quot;/&gt; Akış hücresi, ısıtma cihazları ve akış hücresi içindeki çekirdek takımının konuşlandırılması Şekil 5. Detay. Termokupl çekirdeğinin giriş yüzü mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52440/52440fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için buraya tıklayınız .</a> <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/52440/52440fig6.jpg" /> Drenaj ve imbibisyon sonra karbonat 6. Image Şekil. (A) dışındaki her ıslatma faz küme farklı bir renk verilir drenaj sonra çekirdek bir 3D render. (BF), beş imbibisyon deneylerinden sonra çekirdek bir 3D render, (A) için tarif edildiği gibi renkli. renklerin geniş aralığı takılmıştır kalıntı evresini gösterir. (G) Drenaj sonrası çekirdeğin bir kesit. karanlık faz, scCO 2 ara faz tuzlu su ve hafif faz kaya tane olduğunu. (H) imbibisyon sonra çekirdeğin bir kesit. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52440/52440fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 7," src="/files/ftp_upload/52440/52440fig7.jpg" /> Şekil 7, Şekil 6&#39;da gösterilen kalıntı gangliyonların boyut dağılımı. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> Malzeme Dolum Porozite </td><td> Vakum </td><td> CO2 </td><td> H2O </td><td> H2O -% 7 ağırlık NaCl </td><td> H2O - 7 ağırlık% KI </td><td> Katı (CaCO 3) </td></tr><tr><td> İletim Faktörü </td><td> 0.25 </td><td> 0.247 </td><td> 0.243 </td><td> 0.242 </td><td> 0.224 </td><td> 0.202 </td></tr><tr><td> Iletim faktörü göreceli değişim vakum </td><td> N / A </td><td> -0,003 </td><td> -0,007 </td><td> -0,008 </td><td> -0,026 </td><td> -0,048 </td></tr></tbody></table> Bu çalışma esnasında görüntülendi kaya ve gözenek-uzay doldurma malzemesi x-ray optik özelliklerinin simülasyon sonuçları (iletim faktörü ve vakum dolu durumda iletim faktörü göreli değişim) Tablo 1. Özeti. Her sütun farklı bir malzeme temsil coreholder içinde kaya gözenek-boşluk doldurma.

Watch this Scientific Journal Video about Reservoir Condition Pore-scale Imaging of Multiple Fluid Phases Using X-ray Microtomography at JoVE.com

Reservoir Condition Pore-scale Imaging of Multiple Fluid Phases Using X-ray Microtomography

We present a methodology for the imaging of multiple fluid phases at reservoir conditions by the use of x-ray microtomography. We show some representative results of capillary trapping in a carbonate rock sample.

Çoklu Akışkan Aşama Rezervuar Durumu Gözenek ölçekli Görüntüleme X-ışını Microtomography kullanma

X-ray microtomography was used to image, at a resolution of 6.6 &#181;m, the pore-scale arrangement of residual carbon dioxide ganglia in the pore-space ...

reservoir-condition-pore-scale-imaging-multiple-fluid-phases-using-x

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Engineering

12.5K Görüntüleme.  Imperial College London. We present a methodology for the imaging of multiple fluid phases at reservoir conditions by the use of x-ray microtomography. We show some representative results of capillary trapping in a carbonate rock sample.

Video: Reservoir Condition Pore-scale Imaging of Multiple Fluid Phases Using X-ray Microtomography

Energy Dispersive X-ray Tomography for 3D Elemental Mapping of Individual Nanoparticles

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial resolution, and is even capable of providing atomically resolved elemental maps. In this technique, a highly focused electron beam is incident upon a thin sample and the energy of emitted X-rays is measured in order to determine the atomic species of material within the beam path. This elementally sensitive spectroscopy technique can be extended to three dimensional tomographic imaging by acquiring multiple spectrum images with the sample tilted along an axis perpendicular to the electron beam direction.
Elemental distributions within single nanoparticles are often important for determining their optical, catalytic and magnetic properties. Techniques such as X-ray tomography and slice and view energy dispersive X-ray mapping in the scanning electron microscope provide elementally sensitive three dimensional imaging but are typically limited to spatial resolutions of &gt; 20 nm. Atom probe tomography provides near atomic resolution but preparing nanoparticle samples for atom probe analysis is often challenging. Thus, elementally sensitive techniques applied within the scanning transmission electron microscope are uniquely placed to study elemental distributions within nanoparticles of dimensions 10-100 nm.
Here, energy dispersive X-ray (EDX) spectroscopy within the STEM is applied to investigate the distribution of elements in single AgAu nanoparticles. The surface segregation of both Ag and Au, at different nanoparticle compositions, has been observed.

The use of energy dispersive X-ray tomography in the scanning transmission electron microscope to characterize elemental distributions within single nanoparticles in three dimensions is described.

Bireysel Nanopartiküller 3D Elemental Haritalama için Enerji Dağılımı X-ışını Tomografi

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial ...

Mühendislik

Failure Analysis of Batteries Using Synchrotron-based Hard X-ray Microtomography

Imaging morphological changes that occur during the lifetime of rechargeable batteries is necessary to understand how these devices fail. Since the advent of lithium-ion batteries, researchers have known that the lithium metal anode has the highest theoretical energy density of any anode material. However, rechargeable batteries containing a lithium metal anode are not widely used in consumer products because the growth of lithium dendrites from the anode upon charging of the battery causes premature cell failure by short circuit. Lithium dendrites can also form in commercial lithium-ion batteries with graphite anodes if they are improperly charged. We demonstrate that lithium dendrite growth can be studied using synchrotron-based hard X-ray microtomography. This non-destructive imaging technique allows researchers to study the growth of lithium dendrites, in addition to other morphological changes inside batteries, and subsequently develop methods to extend battery life.

Synchrotron-based hard X-ray microtomography is used to image the electrochemical growth of dendrites from a lithium metal electrode through a solid polymer electrolyte membrane.

Sinkrotron merkezli Sert X-ışını Microtomography kullanılması Akü Arıza Analizi

Imaging morphological changes that occur during the lifetime of rechargeable batteries is necessary to understand how these devices fail. Since the advent ...

Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is reported. The measurements were demonstrated at the 1-BM bending magnet beamline of the Advanced Photon Source (APS) at Argonne National Laboratory (ANL). By using a 2-D checkerboard &#960;/2 phase-shift grating, transverse coherence lengths were obtained along the vertical and horizontal directions as well as along the 45&#176; and 135&#176; directions to the horizontal direction. Following the technical details specified in this paper, interferograms were measured at different positions downstream of the phase grating along the beam propagation direction. Visibility values of each interferogram were extracted from analyzing harmonic peaks in its Fourier Transformed image. Consequently, the coherence length along each direction can be extracted from the evolution of visibility as a function of the grating-to-detector distance. The simultaneous measurement of coherence lengths in four directions helped identify the elliptical shape of the coherence area of the Gaussian-shaped X-ray source. The reported technique for multiple-direction coherence characterization is important for selecting the appropriate sample size and orientation as well as for correcting the partial coherence effects in coherence scattering experiments. This technique can also be applied for assessing coherence preserving capabilities of X-ray optics.

The measurement protocol and data analysis procedure are given for obtaining transverse coherence of a synchrotron radiation X-ray source along four directions simultaneously using a single 2-D checkerboard phase grating. This simple technique can be applied for complete transverse coherence characterization of X-ray sources and X-ray optics.

2-D Dama Faz GRATING kullanarak birden çok Directions boyunca X-ışını Işın Tutarlılık Ölçümü

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is ...

Microfluidic Devices for Characterizing Pore-scale Event Processes in Porous Media for Oil Recovery Applications

Microfluidic devices are versatile tools for studying transport processes at a microscopic scale. A demand exists for microfluidic devices that are resistant to low molecular-weight oil components, unlike traditional polydimethylsiloxane (PDMS) devices. Here, we demonstrate a facile method for making a device with this property, and we use the product of this protocol for examining the pore-scale mechanisms by which foam recovers crude oil. A pattern is first designed using computer-aided design (CAD) software and printed on a transparency with a high-resolution printer. This pattern is then transferred to a photoresist via a lithography procedure. PDMS is cast on the pattern, cured in an oven, and removed to obtain a mold. A thiol-ene crosslinking polymer, commonly used as an optical adhesive (OA), is then poured onto the mold and cured under UV light. The PDMS mold is peeled away from the optical adhesive cast. A glass substrate is then prepared, and the two halves of the device are bonded together. Optical adhesive-based devices are more robust than traditional PDMS microfluidic devices. The epoxy structure is resistant to swelling by many organic solvents, which opens new possibilities for experiments involving light organic liquids. Additionally, the surface wettability behavior of these devices is more stable than that of PDMS. The construction of optical adhesive microfluidic devices is simple, yet requires incrementally more effort than the making of PDMS-based devices. Also, though optical adhesive devices are stable in organic liquids, they may exhibit reduced bond-strength after a long time. Optical adhesive microfluidic devices can be made in geometries that act as 2-D micromodels for porous media. These devices are applied in the study of oil displacement to improve our understanding of the pore-scale mechanisms involved in enhanced oil recovery and aquifer remediation.

The goal of this procedure is to easily and rapidly produce a microfluidic device with customizable geometry and resistance to swelling by organic fluids for oil recovery studies. A polydimethylsiloxane mold is first generated, and then used to cast the epoxy-based device. A representative displacement study is reported.

Gözenek çaplı olay süreçleri gözenekli ortamda petrol kurtarma uygulamaları için karakterize için mikrosıvısal aygıtlar

Microfluidic devices are versatile tools for studying transport processes at a microscopic scale. A demand exists for microfluidic devices that are ...

Çevre

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data acquisition times with high spatial resolution. In the electronics industry there is serious interest in performing failure analysis on 3D microelectronic packages, many which contain multiple levels of high-density interconnections. Often in tomography there is a trade-off between image resolution and the volume of a sample that can be imaged. This inverse relationship limits the usefulness of conventional computed tomography (CT) systems since a microelectronic package is often large in cross sectional area 100-3,600 mm2, but has important features on the micron scale. The micro-tomography beamline at the Advanced Light Source (ALS), in Berkeley, CA USA, has a setup which is adaptable and can be tailored to a sample&#39;s properties, i.e., density, thickness, etc., with a maximum allowable cross-section of 36 x 36 mm. This setup also has the option of being either monochromatic in the energy range ~7-43 keV or operating with maximum flux in white light mode using a polychromatic beam. Presented here are details of the experimental steps taken to image an entire 16 x 16 mm system within a package, in order to obtain 3D images of the system with a spatial resolution of 8.7 &#181;m all within a scan time of less than 3 min. Also shown are results from packages scanned in different orientations and a sectioned package for higher resolution imaging. In contrast a conventional CT system would take hours to record data with potentially poorer resolution. Indeed, the ratio of field-of-view to throughput time is much higher when using the synchrotron radiation tomography setup. The description below of the experimental setup can be implemented and adapted for use with many other multi-materials.

For this study synchrotron radiation micro-tomography, a non-destructive three-dimensional imaging technique, is employed to investigate an entire microelectronic package with a cross-sectional area of 16 x 16 mm. Due to the synchrotron&#39;s high flux and brightness the sample was imaged in just 3 min&#160;with an 8.7 &#181;m spatial resolution.

Çok ölçekli Üç boyutlu Mikroelektronik paketleri Soruşturma Sinkrotron Radyasyon Microtomography kullanma

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Non-invasive 3D-Visualization with Sub-micron Resolution Using Synchrotron-X-ray-tomography

Little is known about the internal organization of many micro-arthropods with body sizes below 1 mm. The reasons for that are the small size and the hard cuticle which makes it difficult to use protocols of classical histology. In addition, histological sectioning destroys the sample and can therefore not be used for unique material. Hence, a non-destructive method is desirable which allows to view inside small samples without the need of sectioning.
We used synchrotron X-ray tomography at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble (France) to non-invasively produce 3D tomographic datasets with a pixel-resolution of 0.7&micro;m. Using volume rendering software, this allows us to reconstruct the internal organization in its natural state without the artefacts produced by histological sectioning. These date can be used for quantitative morphology, landmarks, or for the visualization of animated movies to understand the structure of hidden body parts and to follow complete organ systems or tissues through the samples.

We used synchrotron X-ray tomography at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) to non-invasively produce 3D tomographic datasets with a pixel-resolution of 0.7&micro;m. Using volume rendering software, this allows the reconstruction of internal structures in their natural state without the artefacts produced by histological sectioning.

Sinkrotron-X-ray tomografi Sub-mikron Çözünürlük ile Non-invaziv 3D Görselleştirme

Little is known about the internal organization of many micro-arthropods with body sizes below 1 mm. The reasons for that are the small size and the hard ...

Biyoloji

Protocol of Electrochemical Test and Characterization of Aprotic Li-O2 Battery

We demonstrate a method for electrochemical testing of an aprotic Li-O2 battery. An aprotic Li-O2 battery is made of a Li-metal anode, an aprotic electrolyte, and an O2-breathing cathode. The aprotic electrolyte is a solution of lithium salt with aprotic solvent; and porous carbon is commonly used as the cathode substrate. To improve the performance, an electrocatalyst is deposited onto the porous carbon substrate by certain deposition methods, such as atomic layer deposition (ALD) and wet-chemistry reaction. The as-prepared cathode materials are characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and X-ray absorption near edge structure (XANES). A Swagelok-type cell, sealed in a glass chamber filled with pure O2, is used for the electrochemical test on a battery test system. The cells are tested under either capacity-controlled mode or voltage controlled mode. The reaction products are investigated by electron microscopy, X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), attenuated total reflection Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy, and Raman spectroscopy to study the possible pathway of oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER). This protocol demonstrates a systematic and efficient arrangement of routine tests of the aprotic Li-O2 battery, including the electrochemical test and characterization of battery materials.

Protocol of Electrochemical Test and Characterization of Aprotic Li-O2 Battery

A protocol for the electrochemical testing of an aprotic Li-O2 battery with the preparation of electrodes and electrolytes and an introduction of the frequently used methods of characterization is presented here.

Protonsuz Li-O Elektrokimyasal Testi Protokol ve Karakterizasyonu<sub&gt; 2</sub&gt; Pil

We demonstrate a method for electrochemical testing of an aprotic Li-O2 battery. An aprotic Li-O2 battery is made of a Li-metal anode, an aprotic ...

Dynamic Pore-scale Reservoir-condition Imaging of Reaction in Carbonates Using Synchrotron Fast Tomography

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve geologic seals and allow CO2 to escape. However, the dissolution processes at reservoir conditions are poorly understood. Thus, time-resolved experiments are needed to observe and predict the nature and rate of dissolution at the pore scale. Synchrotron fast tomography is a method of taking high-resolution time-resolved images of complex pore structures much more quickly than traditional &#181;-CT. The Diamond Lightsource Pink Beam was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 hours. The images were segmented and the porosity and permeability were measured using image analysis and network extraction. Porosity increased uniformly along the length of the sample; however, the rate of increase of both porosity and permeability slowed at later times.

Synchrotron fast tomography was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 h.

Sinkrotron Hızlı Tomografi ile Karbonat içinde Reaksiyon Dinamik Gözenek ölçekli Rezervuar-koşul Görüntüleme

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve ...

Pore-scale Imaging and Characterization of Hydrocarbon Reservoir Rock Wettability at Subsurface Conditions Using X-ray Microtomography

In situ wettability measurements in hydrocarbon reservoir rocks have only been possible recently. The purpose of this work is to present a protocol to characterize the complex wetting conditions of hydrocarbon reservoir rock using pore-scale three-dimensional X-ray imaging at subsurface conditions. In this work, heterogeneous carbonate reservoir rocks, extracted from a very large producing oil field, have been used to demonstrate the protocol. The rocks are saturated with brine and oil and aged over three weeks at subsurface conditions to replicate the wettability conditions that typically exist in hydrocarbon reservoirs (known as mixed-wettability). After the brine injection, high-resolution three-dimensional images (2 &#181;m/voxel) are acquired and then processed and segmented. To calculate the distribution of the contact angle, which defines the wettability, the following steps are performed. First, fluid-fluid and fluid-rock surfaces are meshed. The surfaces are smoothed to remove voxel artefacts, and in situ contact angles are measured at the three-phase contact line throughout the whole image. The main advantage of this method is its ability to characterize in situ wettability accounting for pore-scale rock properties, such as rock surface roughness, rock chemical composition, and pore size. The in situ wettability is determined rapidly at hundreds of thousands of points. 
The method is limited by the segmentation accuracy and X-ray image resolution. This protocol could be used to characterize the wettability of other complex rocks saturated with different fluids and at different conditions for a variety of applications. For example, it could help in determining the optimal wettability that could yield an extra oil recovery (i.e., designing brine salinity accordingly to obtain higher oil recovery) and to find the most efficient wetting conditions to trap more CO2 in subsurface formations.

This protocol is presented to characterize the complex wetting conditions of an opaque porous medium (hydrocarbon reservoir rock) using three-dimensional images obtained by X-ray microtomography at subsurface conditions.

Gözenek ölçekli görüntüleme ve hidrokarbon rezervuar Rock Wettability x-ışını Microtomography kullanarak yeraltı koşulları, karakterizasyonu

In situ wettability measurements in hydrocarbon reservoir rocks have only been possible recently. The purpose of this work is to present a protocol to ...

Visualization of Failure and the Associated Grain-Scale Mechanical Behavior of Granular Soils under Shear using Synchrotron X-Ray Micro-Tomography

The rapid development of X-ray imaging techniques with image processing and analysis skills has enabled the acquisition of CT images of granular soils with high-spatial resolutions. Based on such CT images, grain-scale mechanical behavior such as particle kinematics (i.e., particle translations and particle rotations), strain localization and inter-particle contact evolution of granular soils can be quantitatively investigated. However, this is inaccessible using conventional experimental methods. This study demonstrates the exploration of the grain-scale mechanical behavior of a granular soil sample under triaxial compression using synchrotron X-ray micro-tomography (&#956;CT). With this method, a specially fabricated miniature loading apparatus is used to apply confining and axial stresses to the sample during the triaxial test. The apparatus is fitted into a synchrotron X-ray tomography setup so that high-spatial resolution CT images of the sample can be collected at different loading stages of the test without any disturbance to the sample. With the capability of extracting information at the macro scale (e.g., sample boundary stresses and strains from the triaxial apparatus setup) and the grain scale (e.g., grain movements and contact interactions from the CT images), this procedure provides an effective methodology to investigate the multi-scale mechanics of granular soils.

The protocol describes procedures to acquire high-spatial resolution computed tomography (CT) images of a granular soil during triaxial compression, and to apply image processing techniques to these CT images to explore the grain-scale mechanical behavior of the soil under loading.

Synchrotron X-Ray Mikro-Tomografi sayarı altında Hatanın Görüntülenmesi ve Taneli Toprakların İlişkili Tane Ölçeğimekanik Davranışı

The rapid development of X-ray imaging techniques with image processing and analysis skills has enabled the acquisition of CT images of granular soils ...