Kazakhstan journal for oil & gas industryKazakhstan journal for oil & gas industry2707-42262957-806XKMG Engineering10866910.54859/kjogi108669Научная статьяЭкспериментальное изучение растворения карбонатных образцов с применением рентгеновской микрокомпьютерной томографииБолысбекДәрежат Абилсеитулыbolysbek.darezhat@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-8936-3921КульджабековАлибек Бахиджановичalibek.kuljabekov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4384-6463БекбауБакберген Ермекбайулыbakbergen.bekbau@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-2410-1626Satbayev UniversityКазахский национальный университет имени аль-ФарабиKBTU BIGSoft1512202354921061509202320102023Copyright © 2023, Болысбек Д.А., Кульджабеков А.Б., Бекбау Б.Е.2023<p><strong>Обоснование.</strong> Исследование взаимодействия соляной кислоты с карбонатными материалами имеет важное значение в нефтегазовой промышленности. Карбонатные породы являются распространенными типами горных пород, и половина всех запасов нефти по всему миру находится в карбонатных месторождениях. Понимание механизмов и особенностей растворения карбонатных пород имеет важное практическое значение при добыче углеводородов и закачке углекислого газа в пласты.</p> <p><strong>Цель.</strong> Целью настоящей статьи является изучение процессов растворения карбонатных образцов в лабораторных условиях с применением рентгеновской микрокомпьютерной томографии.</p> <p><strong>Материалы и методы.</strong> В исследовании были использованы 5 цилиндрических карбонатных образцов, которые были испытаны во время закачки растворов соляной кислоты, а также дополнительные экспериментальные и цифровые данные 8 образцов. Трехмерное поровое пространство образцов было получено с помощью специализированного программного обеспечения на основе томографических изображений.</p> <p><strong>Результаты.</strong> Полученные результаты демонстрируют значимость применения рентгеновской компьютерной томографии для более глубокого понимания процессов растворения в геологических и инженерных исследованиях. Исследование подчеркнуло сложность процесса растворения породы, который зависит от множества факторов. Созданные трёхмерные модели образцов позволили визуализировать червоточины, включая разветвлённые и доминантные червоточины. 3D визуализация предоставила ценную информацию об изменениях поровой структуры образцов до и после воздействия кислоты.</p> <p><strong>Заключение.</strong> Результаты данного исследования подчеркивают важность учёта физических и структурных свойств при анализе процессов растворения карбонатных образцов. Эти данные могут иметь практическое применение в нефтегазовой индустрии, способствуя более точному пониманию и оптимизации процессов взаимодействия кислотных растворов с карбонатными образцами.</p>carbonate samplesdissolutionX-ray micro-computed tomographyporous structurepermeabilityкарбонат үлгілерірентгендік микрокомпьютерлік томографиякеуекті құрылымөткізгіштіккарбонатные образцырастворениерентгеновская микрокомпьютерная томографияпористая структурапроницаемость1.Maheshwari P, Maxey J, Balakotaiah V. Simulation and Analysis of Carbonate Acidization with Gelled and Emulsified Acids. Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference; 2014 Nov 10–13; Abu Dhabi, UAE. Available from: https://onepetro.org/SPEADIP/proceedings-abstract/14ADIP/2-14ADIP/210607. Cited 2023 July 20.2.Luo Z, Cheng L, Zhao L, Xie Y. Study on the mechanism of reactive acid transport in fractured two-mineral carbonate rocks. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2021;94:104118. doi:10.1016/j.jngse.2021.104118.3.An S, Erfani H, Hellevang H, Niasar V. Lattice-Boltzmann simulation of dissolution of carbonate rock during CO2-saturated brine injection. Chemical Engineering Journal. 2021;408:127235. doi:10.1016/j.cej.2020.127235.4.Luquot L, Rodriguez O, Gouze P. 2014. Experimental Characterization of Porosity Structure and Transport Property Changes in Limestone Undergoing Different Dissolution Regimes. Transport in Porous Media. 2014;101(3):507–532. doi:10.1007/s11242-013-0257-4.5.Soltanbekova, K, Assilbekov B, Zolotukhin A, et al. Results of laboratory studies of acid treatment of low-permeability rock cores. Series of Geology and Technical Sciences. 2014;5(449):113–123. doi:10.32014/2021.2518-170X.105.6.Qajar J, Arns C. Characterization of reactive flow-induced evolution of carbonate rocks using digital core analysis – part 1: Assessment of pore-scale mineral dissolution and deposition. Journal of Contaminant Hydrology. 2016;192:60–86. doi:10.1016/j.jconhyd.2016.06.0057.Smith MM, Sholokhova Y, Hao Y, Carroll SA. CO2-induced dissolution of low permeability carbonates. Part I: Characterization and experiments. Advances in Water Resources, 2013;62:370–387. doi:10.1016/j.advwatres.2013.09.008.8.Xie L, You Q, Wang E, et al. Quantitative characterization of pore size and structural features in ultra-low permeability reservoirs based on X-ray computed tomography. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2022;208(Part E), 109733. doi:10.1016/j.petrol.2021.1097339.Zhou X, Xu Z, Xia Y, et al. Pore-scale investigation on reactive flow in porous media with immiscible phase using lattice Boltzmann method. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2020;191:107224. doi:10.1016/j.petrol.2020.107224.10.Turegeldieva KA, Zhapbasbayev UK, Assilbekov BK, Zolotukhin AB. Matrix acidizing modeling of near-wellbore with reduced reservoir properties (part 2). Oil Industry. 2016;4:108–110. (In Russ).11.Assilbekov B, Akasheva Z, Bolysbek D, Kuljabekov А. Numerical study of carbonate rock dissolution: influence of domain scale. Bulletin Abai KazNPU. Series of Physics & Mathematical Sciences. 2022;3(79):63–72. doi:10.51889/3035.2022.74.92.008.12.Liu S, Zhang L, Su X, et al. Micro-CT characterization on pore structure evolution of low-permeability sandstone under acid treatment. Applied Geochemistry. 2023;152:105633. doi:10.1016/j.petrol.2021.108593.13.Al-Arji H, Al-Azman A, Le-Hussain F, Regenauer-Lieb K. Acid stimulation in carbonates: A laboratory test of a wormhole model based on Damköhler and Péclet numbers. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2021;203:108593. doi:10.1016/j.petrol.2021.108593.14.She M, Shou J, Shen A, et al. Experimental simulation of dissolution law and porosity evolution of carbonate rock. Petroleum Exploration and Development. 2016;43:616–625. doi:10.1016/S1876-3804(16)30072-6.15.He Z, Ding Q, Wo Y, et al. Experiment of Carbonate Dissolution: Implication for High Quality Carbonate Reservoir Formation in Deep and Ultradeep Basins. Geofluids. 2017;2017:1–8. doi:10.1155/2017/8439259.16.Meng J, Chen S, Wang J, et al. Development and Application of Carbonate Dissolution Test Equipment under Thermal – Hydraulic – Chemical Coupling Condition. Materials. 2022;15:7383. doi:10.3390/ ma15207383.17.Bolysbek D, Assilbekov B, Kuljabekov А. Numerical study of the effect of rock dissolution on the pore structure of carbonate samples based on experimental data. Bulletin Abai KazNPU. Series of Physics & Mathematical Sciences. 2023;82(2).18.Akasheva ZK, Bolysbek DA, Assilbekov BK. Study of carbonate rock dissolution using x-ray microcomputed tomography: impact of acid flow rate. News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, Series of Geology and Technical Sciences. 2023;1(457):20–32. doi:10.32014/2023.2518-170Х.256. (In Russ).19.Amira-Avizo Software [Internet]. Thermo Fisher Scientific [cited 2023 April 28]. Available from: https://www.fei.com/software/amira-avizo/.20.Soulaine C, Gjetvaj F, Garing C, et al. A. The Impact of Sub-Resolution Porosity of X-ray Microtomography Images on the Permeability. Transport in Porous Media. 2016;113(1):227–243. doi.org/10.1007/s11242-016-0690-2.