Impedanzspektroskopie (IS) zur Abschätzung der Benetzungseigenschaften von Reservoirgesteinen

 

Die Benetzungseigenschaften von Reservoirgesteinen beeinflussen wichtige Reservoireigenschaften wie beispielsweise relative Permeabilitäten, Restölsättigung oder Restwassergehalt. In diesem Projekt wurde daher untersucht, ob man mit Impedanzspektroskopie (IS) die Benetzungseigenschaften von Reservoirgesteinen charakterisieren kann. Zunächst wurden numerische Modellsysteme wassergefüllter verbundener Poren, unter Berücksichtigung der elektrischen Doppelschicht an der Flüssigkeit/Gestein-Grenzfläche, betrachtet. Das hieraus gewonnene Systemverständnis wurde genutzt, um eine experimentelle Studie an einem Referenzsystem aus gesinterten Borosilikatproben zu entwickeln. Die entsprechenden Experimente wurden parallel zu Messungen an Rerservoirgesteinen durchgeführt, die den inhaltlichen Abschluss der Untersuchung bilden. Sowohl die numerischen als auch die Laborergebnisse zeigen, dass Benetzungszustände mittels IS bestimmt werden können, sofern hinreichend feinporiges und niedrig salin gesättigtes Gestein vorliegt. Das Auftreten von niederfrequenten IS Effekten in niedrigsaliner Umgebung konnte experimentell für Reservoirgestein bestätigt werden. IS als Indikator für die Benetzung kann somit beispielsweise im Zusammenhang mit „low salinity flooding“, aber nicht für hochsaline Reservoirbedingungen, Anwendung finden. Dieses Projekt wird gefördert von der DGMK (Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.V.).

  Urheberrecht: Volkmann

Abbildung 1: Mikroskalige Simulation von IS Eigenschaften. Die gekoppelten Migrations- und Diffusionsprozesse im elektrischen Feld werden unter Verwendung des kommerziellen Finite-Elemente Programms COMSOL Multiphysics auf der Porenskala gelöst. a) Verteilung der Überschusskonzentrationen und b) IS Phasenspektrum des Porensystems.

  Urheberrecht: Volkmann

Abbildung 2: Abhängigkeit des IS Phasenmaximums Φmax, vom Porenradius R und Fluidleitfähigkeit σfluid für a) wasser- und b) ölbenetzende Referenzproben. Hydrophile Proben zeigen signifikant stärkere IS Phasen.

 

Externe Links