Published July 24, 2018
| Version v1
Publication
Open
The Dynamics of Nanoparticle-enhanced Fluid Displacement in Porous Media - A Pore-scale Study
Creators
- 1. Teesside University
- 2. Brazilian Center for Research in Energy and Materials
- 3. Brazilian Synchrotron Light Laboratory
- 4. Universidade Federal de Santa Catarina
- 5. University of Edinburgh
Description
This work provides new insights into the dynamics of silica nanoparticle-based removal of organic fluids (here oil) from naturally occurring porous media. We have used 4D (time-resolved 3D) imaging at pore-scale using X-ray computed micro-tomography (μCT) technique. The captured 3D tomographic time-series data reveal the dynamics of immiscible oil displacement from a carbonate rock upon injection of nanoparticle (NP) suspensions (0.06 and 0.12 wt% SiO2 in deionised water). Our analysis shows significant pore-scale remobilisation of initially trapped oil upon injection of the NP suspensions, specifically, at higher concentration. Our data shows that oil clusters become significantly smaller with larger fluid/fluid interface as a result of the higher concentration NP injection. This paper demonstrates that use of 2D radiograms collected during fluid injections allows monitoring flow dynamics at time resolutions down to a few seconds using conventional laboratory-based μCT scanners. Here, as an underlying mechanism for oil remobilisation, we present the first 4D evidence of in-situ formation of an oil in water emulsion induced by nanoparticles.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يوفر هذا العمل رؤى جديدة حول ديناميكيات إزالة السوائل العضوية القائمة على جسيمات السيليكا النانوية (هنا النفط) من الأوساط المسامية التي تحدث بشكل طبيعي. لقد استخدمنا التصوير الرباعي الأبعاد (ثلاثي الأبعاد المحلول زمنيًا) على نطاق المسام باستخدام تقنية التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية (μCT). تكشف بيانات السلاسل الزمنية المقطعية ثلاثية الأبعاد الملتقطة عن ديناميكيات إزاحة الزيت غير القابل للامتزاج من صخرة كربونية عند حقن معلقات الجسيمات النانوية (0.06 و 0.12 ٪ بالوزن من SiO2 في الماء منزوع الأيونات). يُظهر تحليلنا إعادة تعبئة كبيرة على نطاق المسام للزيت المحبوس في البداية عند حقن معلقات NP، على وجه التحديد، بتركيز أعلى. تظهر بياناتنا أن مجموعات النفط تصبح أصغر بكثير مع واجهة سائلة/سائلة أكبر نتيجة لحقن NP عالي التركيز. توضح هذه الورقة أن استخدام الصور الشعاعية ثنائية الأبعاد التي تم جمعها أثناء حقن السوائل يسمح بمراقبة ديناميكيات التدفق في الوقت المناسب وصولاً إلى بضع ثوانٍ باستخدام ماسحات μCT التقليدية القائمة على المختبر. هنا، كآلية أساسية لإعادة تعبئة النفط، نقدم أول دليل رباعي الأبعاد على التكوين في الموقع لمستحلب النفط في الماء الناجم عن الجسيمات النانوية.Translated Description (French)
Ce travail fournit de nouvelles informations sur la dynamique de l'élimination des fluides organiques à base de nanoparticules de silice (ici de l'huile) à partir de milieux poreux naturels. Nous avons utilisé l'imagerie 4D (3D résolue en temps) à l'échelle des pores en utilisant la technique de micro-tomographie par rayons X (μCT). Les données de la série temporelle tomographique 3D capturées révèlent la dynamique du déplacement d'huile immiscible à partir d'une roche carbonatée lors de l'injection de suspensions de nanoparticules (NP) (0,06 et 0,12 % en poids de SiO2 dans de l'eau désionisée). Notre analyse montre une remobilisation importante à l'échelle des pores de l'huile initialement piégée lors de l'injection des suspensions de NP, en particulier à une concentration plus élevée. Nos données montrent que les grappes d'huile deviennent significativement plus petites avec une interface fluide/fluide plus grande en raison de l'injection de NP à concentration plus élevée. Cet article démontre que l'utilisation de radiogrammes 2D collectés lors des injections de fluide permet de surveiller la dynamique de l'écoulement à des résolutions temporelles allant jusqu'à quelques secondes à l'aide de scanners μCT conventionnels en laboratoire. Ici, en tant que mécanisme sous-jacent à la remobilisation du pétrole, nous présentons les premières preuves 4D de la formation in situ d'une émulsion huile dans eau induite par des nanoparticules.Translated Description (Spanish)
Este trabajo proporciona nuevos conocimientos sobre la dinámica de la eliminación basada en nanopartículas de sílice de fluidos orgánicos (aquí aceite) de medios porosos naturales. Hemos utilizado imágenes 4D (3D resuelto en el tiempo) a escala de poros utilizando la técnica de microtomografía computarizada de rayos X (μCT). Los datos de series de tiempo tomográficas 3D capturados revelan la dinámica del desplazamiento de aceite inmiscible de una roca de carbonato tras la inyección de suspensiones de nanopartículas (NP) (0.06 y 0.12% en peso de SiO2 en agua desionizada). Nuestro análisis muestra una removilización significativa a escala de poros del aceite inicialmente atrapado tras la inyección de las suspensiones de NP, específicamente, a una concentración más alta. Nuestros datos muestran que los grupos de aceite se vuelven significativamente más pequeños con una mayor interfaz fluido/fluido como resultado de la inyección de NP de mayor concentración. Este documento demuestra que el uso de radiogramas 2D recopilados durante las inyecciones de fluidos permite monitorear la dinámica de flujo en resoluciones de tiempo de hasta unos pocos segundos utilizando escáneres μCT convencionales basados en laboratorio. Aquí, como mecanismo subyacente para la removilización de aceite, presentamos la primera evidencia 4D de la formación in situ de una emulsión de aceite en agua inducida por nanopartículas.Files
s41598-018-29569-2.pdf.pdf
Files
(4.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:1dd231b012efed7f5d4db72d16c011d4
|
4.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- ديناميكيات إزاحة السوائل المحسنة بالجسيمات النانوية في الوسائط المسامية - دراسة على نطاق المسام
- Translated title (French)
- The Dynamics of Nanoparticle-enhanced Fluid Displacement in Porous Media - A Pore-scale Study
- Translated title (Spanish)
- La dinámica del desplazamiento de fluidos mejorado con nanopartículas en medios porosos: un estudio a escala de poros
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2885004369
- DOI
- 10.1038/s41598-018-29569-2
References
- https://openalex.org/W1752061138
- https://openalex.org/W1966820575
- https://openalex.org/W1992963154
- https://openalex.org/W2001940415
- https://openalex.org/W2002063000
- https://openalex.org/W2007399539
- https://openalex.org/W2008080414
- https://openalex.org/W2015805989
- https://openalex.org/W2038576881
- https://openalex.org/W2039427240
- https://openalex.org/W2041995828
- https://openalex.org/W2052021745
- https://openalex.org/W2052407405
- https://openalex.org/W2055180419
- https://openalex.org/W2056525479
- https://openalex.org/W2059582758
- https://openalex.org/W2064987376
- https://openalex.org/W2073120193
- https://openalex.org/W2075213792
- https://openalex.org/W2097055177
- https://openalex.org/W2103891764
- https://openalex.org/W2122625849
- https://openalex.org/W2124260943
- https://openalex.org/W2129321165
- https://openalex.org/W2143912906
- https://openalex.org/W2167577902
- https://openalex.org/W2169850451
- https://openalex.org/W2314386201
- https://openalex.org/W2464903416
- https://openalex.org/W2617634995
- https://openalex.org/W2726733518
- https://openalex.org/W2783832365
- https://openalex.org/W4235155262
- https://openalex.org/W4241218155
- https://openalex.org/W4256068510