本公開大體上關(guān)于流體及其在地下處理操作(例如，碳?xì)浠衔镩_采操作)中的使用方法。

處理液可在多種地下處理中使用。如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“處理”指代將流體與所需的功能一起使用和/或?qū)⒘黧w用于所需目的的任何地下操作。如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“處理”不一定暗示流體或其任何特定組分的任何特定作用。本領(lǐng)域中用于提高地下地層的傳導(dǎo)性的一種類型的處理是水力壓裂。水力壓裂操作大體上涉及以足夠的水壓或高于所述水壓泵送處理液(例如，壓裂液或“緩沖液”)到穿透地下地層的井筒中，以在地下地層中創(chuàng)建或增加一個(gè)或多個(gè)路徑或“裂縫”。這些裂縫大體上提高地層的所述裂縫部分的滲透性和/或傳導(dǎo)性。其它類型的處理尤其包括：注水、酸化處理、阻垢、阻蝕、減阻、CO₂驅(qū)油、水合物抑制、防蠟和發(fā)泡。所述處理可尤其被用于促成或提高從地下地層(例如，油井和/或氣井)的碳?xì)浠衔锘蚱渌繕?biāo)材料的開采。

在某些情況下，可基于使用處理液的地下地層的性質(zhì)(例如，巖石物理性質(zhì)，諸如地層中的巖石的孔隙大小、可濕性、孔隙度和滲透性，地層的溫度和/或巖石和/或嵌在地層內(nèi)的流體的組成，包括油類型(如果有油存在)、地層中的物質(zhì)的堿性和/或酸性等)的變化對(duì)處理液的組成進(jìn)行定制。在可對(duì)高效的處理液進(jìn)行選擇和使用之前，獲得與這些性質(zhì)相關(guān)的數(shù)據(jù)可導(dǎo)致鉆井操作的顯著延遲(例如，幾小時(shí)或甚至幾天)。在其它情況下，可在不考慮地層的一些性質(zhì)或所有性質(zhì)的情況下使用處理液，由此帶來從地下地層的碳水化合物或其它目標(biāo)材料的次佳開采風(fēng)險(xiǎn)。

附圖簡(jiǎn)述

圖1是示出制作片上蓄液裝置的工藝的一個(gè)實(shí)例的圖示。

圖2是一組圖示，每一圖示示出樣本多孔介質(zhì)模擬裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)。

圖3是執(zhí)行根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的方法的系統(tǒng)設(shè)置的示意性圖示。

圖4是執(zhí)行根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的方法的系統(tǒng)設(shè)置的示意性圖示。

圖5是示出根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的小型蓄液裝置中的流體飽和度的視覺分析的一組圖像。

圖6是示出根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的小型蓄液裝置中的流體飽和度的視覺分析的一組圖像。

圖7是示出納米通道中的水包油乳液的一個(gè)實(shí)例的圖像。

圖8是示出示例性小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)的一組圖像。

圖9a至圖9d是根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的示出候選流體滲透到小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中的處理圖像。

圖10a至圖10c是根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的示出候選流體滲透到小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中的處理圖像。

圖11a是根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的使用候選流體的原油驅(qū)替的光學(xué)顯微照片。

圖11b是根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的使用不同的候選流體的原油驅(qū)替的光學(xué)顯微照片。

圖11c是在根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案實(shí)施的實(shí)例期間記錄的乳化油滴的圖像。

圖12a至圖12b是根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的示出候選流體滲透到小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中的處理圖像。

圖13是根據(jù)本公開的某些實(shí)施方案的一組生產(chǎn)數(shù)據(jù)圖表，每一圖表示出來自各種井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

圖14是根據(jù)本公開的某些實(shí)施方案的一組生產(chǎn)數(shù)據(jù)圖表，每一圖表示出來自各種井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

圖15是根據(jù)本公開的某些實(shí)施方案的一組生產(chǎn)數(shù)據(jù)圖表，每一圖表示出來自各種井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

圖16是根據(jù)本公開的某些實(shí)施方案的一組生產(chǎn)數(shù)據(jù)圖表，每一圖表示出來自各種井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

雖然已經(jīng)描繪和描述了本公開的實(shí)施方案，并且通過參考示例性實(shí)施方案對(duì)本公開的實(shí)施方案進(jìn)行限定，但是所述參考并不暗示對(duì)本公開的限制，并且不應(yīng)推斷所述限制。本領(lǐng)域且受益于本公開的技術(shù)人員將想到，所公開的主題能夠在形式和功能上存在相當(dāng)多的修改、變更和等效形式。本公開所描繪和所描述的實(shí)施方案僅僅是實(shí)例，而并非是對(duì)本公開的范圍的詳盡說明。

具體實(shí)施方式

本文中詳細(xì)描述了本公開的說明性實(shí)施方案。為了清楚起見，可能并未在本說明書中描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式的所有特征。當(dāng)然，應(yīng)了解，在開發(fā)任何所述實(shí)際實(shí)施方案時(shí)，可做出眾多實(shí)現(xiàn)方式特定的決定以實(shí)現(xiàn)特定實(shí)現(xiàn)方式目標(biāo)，所述特定實(shí)現(xiàn)方式目標(biāo)可彼此不同。此外應(yīng)了解，這種開發(fā)工作可能復(fù)雜且費(fèi)時(shí)，但盡管如此，對(duì)受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也只是常規(guī)的任務(wù)。

為了促進(jìn)對(duì)本公開的更好理解，給出某些實(shí)施方案的以下實(shí)例。以下實(shí)例不應(yīng)被理解成限制或限定本發(fā)明的范圍。本公開的實(shí)施方案可適用于任何類型的地下地層、岸上或離岸中的水平井筒、垂直井筒、斜井筒或其它非線性井筒。實(shí)施方案可適用于注入井、監(jiān)控井和生產(chǎn)井，包括碳?xì)浠衔锞虻責(zé)峋?/p>

如本文所使用的術(shù)語(yǔ)“耦接”意在指代間接或直接連接或合并。因此，如果第一裝置耦接至第二裝置，那么所述連接或合并可利用直接連接，或利用經(jīng)由其它裝置和連接的間接機(jī)械、聲學(xué)或電氣連接。類似地，如本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“通信地耦接”意在指代直接或間接的通信連接。所述連接可以是有線連接或無線連接，諸如像以太網(wǎng)或LAN。所述有線連接和無線連接對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是眾所周知的，并且因此本文中將不會(huì)進(jìn)行詳細(xì)討論。因此，如果第一裝置通信地耦接至第二裝置，那么所述連接可利用直接連接，或利用經(jīng)由其它裝置和連接的間接通信連接。

出于本公開的目的，信息處理系統(tǒng)可包括任何工具或工具的集合，所述工具可操作用于計(jì)算、分類、加工、傳輸、接收、檢索、發(fā)起、切換、存儲(chǔ)、顯示、證明、檢測(cè)、記錄、復(fù)制、處置或利用用于商業(yè)、科學(xué)、控制或其它目的任何形式的信息、情報(bào)或數(shù)據(jù)。舉例來說，信息處理系統(tǒng)可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)裝置或任何其它合適的裝置，并且大小、形狀、性能、功能和價(jià)格可不同。所述信息處理系統(tǒng)可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、諸如中央處理單元(CPU)或硬件或軟件控制邏輯的一個(gè)或多個(gè)處理資源、ROM和/或其它類型的非易失性存儲(chǔ)器。信息處理系統(tǒng)的額外組件可包括一個(gè)或多個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器；用于與外部裝置通信的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口；以及各種輸入和輸出(I/O)裝置，諸如鍵盤、鼠標(biāo)和視頻顯示器。所述信息處理系統(tǒng)還可包括可操作用于在各種硬件組件之間傳輸通信的一個(gè)或多個(gè)總線。其還可包括能夠?qū)⒁粋€(gè)或多個(gè)信號(hào)傳輸至控制器、致動(dòng)器或類似裝置的一個(gè)或多個(gè)接口單元。

如受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，一個(gè)或多個(gè)信息處理系統(tǒng)可用于實(shí)現(xiàn)本文所公開的方法。具體地說，一個(gè)或多個(gè)信息處理系統(tǒng)可包括用以執(zhí)行本文所公開的方法的機(jī)器可讀指令。在某些實(shí)施方案中，不同的信息處理系統(tǒng)可利用有線系統(tǒng)或無線系統(tǒng)通信地耦接，以促進(jìn)不同子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。所述有線通信系統(tǒng)或無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作對(duì)于受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是眾所周知的，且因此本文將不會(huì)進(jìn)行詳細(xì)討論。此外，每一信息處理系統(tǒng)可包括存儲(chǔ)媒體和/或存儲(chǔ)器，并且可為永久地或暫時(shí)地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任何計(jì)算機(jī)可讀媒體。

出于本公開的目的，存儲(chǔ)媒體和/或存儲(chǔ)器可包括適合于存儲(chǔ)信息的易失性或非易失性的本地或遠(yuǎn)程裝置中的任何一個(gè)或組合。例如，存儲(chǔ)媒體和/或存儲(chǔ)器可包括直接存取存儲(chǔ)裝置(例如，硬盤驅(qū)動(dòng)器或軟盤驅(qū)動(dòng)器)、順序存取存儲(chǔ)裝置(例如，磁帶盤驅(qū)動(dòng)器)、光盤、CD-ROM、DVD、RAM、ROM、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(“EEPROM”)、固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(“SSD”)、快閃存儲(chǔ)器、磁性存儲(chǔ)裝置、光學(xué)存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備、云存儲(chǔ)裝置或任何其它合適的信息存儲(chǔ)裝置或這些裝置的組合。

本公開大體上關(guān)于流體及其在地下處理操作(例如，碳?xì)浠衔镩_采操作)中的使用方法。更具體地說，本公開關(guān)于確定處理液的組成的方法和系統(tǒng)。在一些實(shí)施方案中，以此方式確定組成的處理液可在諸如地下地層的多孔網(wǎng)絡(luò)的多孔網(wǎng)絡(luò)中使用。

更具體地說，本公開提供至少部分基于結(jié)合將兩個(gè)或兩個(gè)以上流體成分流動(dòng)通過小型蓄液裝置的分析來確定處理液的組成，所述裝置可任選地包括一個(gè)或多個(gè)注入的化合物(諸如像，液態(tài)和/或氣態(tài)碳?xì)浠衔铮淇杀活A(yù)注入，注入作為分析的準(zhǔn)備步驟，和/或與處理液的注入一起注入(以連續(xù)流方式注入，或同時(shí)或相繼分批注入))。在一些實(shí)施方案中，所述分析可包括兩個(gè)或兩個(gè)以上流體成分中的每一個(gè)的流體的視覺分析。根據(jù)一些實(shí)施方案的視覺分析的合適實(shí)例在下面更為詳細(xì)地討論。在其它實(shí)施方案中，分析還可包括或代替地包括對(duì)多個(gè)廢液中的每一個(gè)的分析，每一廢液包括流體成分中的一個(gè)，并且可任選地包括從小型蓄液裝置離開的任何內(nèi)嵌化學(xué)物。廢液分析可包括例如廢液的一個(gè)或多個(gè)性質(zhì)(諸如廢液的組成、密度、粘度、極性、乳化程度和/或任何其它性質(zhì))的表征。廢液分析可通過本領(lǐng)域已知的用于分析廢液的任何方法實(shí)施。

在某些實(shí)施方案中，在本公開的方法和系統(tǒng)的許多益處和優(yōu)點(diǎn)中，尤其可對(duì)處理液進(jìn)行選擇，以便促成或提高從地下地層的石油、天然氣和/或其它碳?xì)浠衔镩_采。如果在一段給定的時(shí)間上利用處理液開采的碳?xì)浠衔锏牧扛哂谠谙嗤囊欢谓o定的時(shí)間上未使用處理液開采的碳?xì)浠衔锏牧?，那么所述特定處理液可“提高”碳?xì)浠衔镩_采。提高的開采可由許多效應(yīng)引起，包括但不限于以下實(shí)例：移除諸如污垢或腐蝕等流障礙；提高地層和/或井筒內(nèi)碳?xì)浠衔锏囊苿?dòng)性；提高地下地層對(duì)于碳?xì)浠衔锖?或其它流體的滲透性和/或傳導(dǎo)性(例如，通過利用壓裂操作來在地下地層內(nèi)創(chuàng)建或增加一個(gè)或多個(gè)裂縫；和/或通過對(duì)地層的一部分進(jìn)行蝕刻，諸如通過酸蝕作用)；等等。

例如，在處理液中加入表面活性劑添加劑和/或甚至加入與其它種類不同的特定種類的表面活性劑與使用不具有表面活性劑的處理液或使用不具有相同種類的表面活性劑的處理液相比，可能會(huì)引起提高的碳?xì)浠衔镩_采。舉特定實(shí)例來說，在壓裂液中加入弱乳化的表面活性劑添加劑與在壓裂液中使用非乳化的表面活性劑添加劑相比，可提供從致密頁(yè)巖地層的提高的碳?xì)浠衔镩_采。同樣地，在另一實(shí)例中，使用具有特定組成的阻垢劑與在相同的地層中使用不同的阻垢劑相比，可提供提高的碳?xì)浠衔镩_采(例如，通過有效地抑制特定地層中的污垢形成)(盡管在不同的地層中結(jié)果可能相反)。因此，一些實(shí)施方案的方法可使得能夠?qū)μ峁┧鎏岣叩奶細(xì)浠衔镩_采的處理液的組成進(jìn)行確定。

如所指出，在某些實(shí)施方案中，處理液可在諸如地下地層的多孔網(wǎng)絡(luò)的多孔網(wǎng)絡(luò)中使用。所述處理液可在例如石油、天然氣和/或其它碳?xì)浠衔镩_采操作中具有應(yīng)用(諸如，直接或間接地提供提高的碳?xì)浠衔镩_采)。確切地說，某些實(shí)施方案可涉及確定在地下地層中使用的處理液。在特定實(shí)施方案中，所述處理液可至少部分基于以下中的一個(gè)從多個(gè)候選處理液中進(jìn)行選擇：視覺分析、廢液分析以及其組合。根據(jù)某些實(shí)施方案的方法可包括確定將包括在處理液中的組分。在一些實(shí)施方案中，所述組分可從多個(gè)候選組分中進(jìn)行選擇。根據(jù)一些實(shí)施方案，組分可以是以下中的任何一個(gè)或多個(gè)：添加劑；基液；溶劑；以及以上的組分。更大體而言，其它實(shí)施方案不一定涉及多個(gè)候選處理液和/或候選組分。事實(shí)上，其它實(shí)施方案可包括：對(duì)一個(gè)或多個(gè)流體成分的分析，引起每一個(gè)流體成分流動(dòng)通過小型蓄液裝置；以及在處理液中后續(xù)加入物質(zhì)；和/或至少部分基于對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)流體成分的分析對(duì)處理液的組成進(jìn)行修改。所述物質(zhì)不一定是或不一定包括在所述分析的流體成分的任何一個(gè)或多個(gè)中。舉例來說，所述物質(zhì)可以是例如基于其它流體組成的分析識(shí)別的表面活性劑、阻蝕劑，和/或另一添加劑或物質(zhì)。

受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，這些僅僅是至少部分基于對(duì)流動(dòng)通過小型蓄液裝置的處理液流的分析確定處理液的組成的方法的實(shí)例。可以實(shí)踐的其它方法也在本公開和本文所闡述的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。

小型蓄液裝置

如上面所討論，根據(jù)一些實(shí)施方案的方法可采用“小型蓄液裝置”。根據(jù)一些實(shí)施方案的小型蓄液裝置可以是包括孔隙網(wǎng)絡(luò)的合成薄板或芯片。所述芯片可由任何合適的材料組成。在一些實(shí)施方案中，所述芯片可包括硅或基于硅石的襯底，諸如石英；在其它實(shí)施方案中，所述芯片可包括基于聚合物的襯底，諸如聚二甲硅氧烷(PDMS)和/或熱塑性彈性體(TPE)。在特定實(shí)施方案中，可對(duì)小型蓄液裝置內(nèi)的孔隙網(wǎng)絡(luò)的表面進(jìn)行定制，以具有特定表面化學(xué)性質(zhì)。例如，可能夠?qū)π⌒托钜貉b置的表面的可濕性進(jìn)行細(xì)調(diào)。舉例來說，表面可具有較之空氣更喜歡油的可濕性，或者所述表面可偏好水濕潤(rùn)。例如，硅化學(xué)處理(諸如硅氣相沉積、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)等)可引起更強(qiáng)的水濕潤(rùn)，而硅烷化學(xué)沉積可引起表面上的油濕潤(rùn)性質(zhì)。在一些實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)材料可引起特定的可濕性。舉例來說，基于PDMS的裝置可具有優(yōu)先的油濕潤(rùn)性質(zhì)，而基于硅的裝置可偏好水濕潤(rùn)。除此以外或代替地，可通過各種沉積方法對(duì)表面電荷進(jìn)行細(xì)調(diào)，諸如對(duì)表面進(jìn)行二氧化硅的PECVD可引起負(fù)表面電荷，而通過氣相沉積對(duì)不同化合物(諸如硅烷，例如氨丙基三甲氧基硅烷(3-APTMS))的功能化可引起正表面電荷。

可基于以下兩個(gè)方法論中的一個(gè)對(duì)孔隙網(wǎng)絡(luò)(包括孔隙和連接所述孔隙的喉道)進(jìn)行蝕刻或以其它方式將其壓印至芯片中：(1)所述孔隙網(wǎng)絡(luò)可能是對(duì)從實(shí)際巖芯樣本掃描到的孔隙網(wǎng)絡(luò)的近似，在所述情況下小型蓄液裝置可被稱作“片上蓄液”(“ROC”)裝置；或者(2)所述孔隙網(wǎng)絡(luò)可能是對(duì)以計(jì)算方式或以其它方式合成設(shè)計(jì)的孔隙網(wǎng)絡(luò)的壓印，在所述情況下小型蓄液裝置可稱作“多孔介質(zhì)模擬”(“PMA”)裝置。在一些實(shí)施方案中，任一種類型的小型蓄液裝置(ROC或PMA)可被配置用于對(duì)地下地層內(nèi)的孔隙網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行近似(通過復(fù)制，或者通過生成具有諸如與地下地層類似的滲透性和/或孔隙度等特征的結(jié)構(gòu)，或者通過其它近似方法)。每一類型的裝置在下面更為詳細(xì)地討論。

如一些實(shí)施方案的方法中所采用的片上蓄液可由用于將巖芯樣本的孔隙結(jié)構(gòu)的近似傳遞到芯片上的任何合適的方法形成。在一些實(shí)施方案中，所述近似可將收縮成二維孔隙網(wǎng)絡(luò)的巖芯樣本構(gòu)成巖芯樣本的三維孔隙網(wǎng)絡(luò)。例如，可根據(jù)圖1中示出的流程圖對(duì)ROC進(jìn)行設(shè)計(jì)和構(gòu)建。巖芯栓105可從地層101提取?？稍趲r芯栓105上實(shí)施圖像處理的各種方法，以便提取和以視覺方式重新構(gòu)建所述栓的孔隙網(wǎng)絡(luò)110的三維模型。例如，可在第一點(diǎn)處以及在所述第一點(diǎn)處掃描(例如，通過聚焦粒子束掃描電鏡(“FIB-SEM”))的其截面處對(duì)巖芯進(jìn)行切片；可從巖芯以及從在該點(diǎn)處掃描的第二截面取下第二薄(例如，納米級(jí)或微米級(jí))切片；以及如此迭代，以創(chuàng)建巖芯栓的孔隙網(wǎng)絡(luò)的一系列截面掃描，所述截面掃描可重組在一起(例如，堆疊)以對(duì)巖芯樣本的三維孔隙網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模。在另一實(shí)例中，可通過微計(jì)算機(jī)斷層掃描術(shù)對(duì)巖芯進(jìn)行掃描，以獲得內(nèi)部孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的模型。然后使用以下合適的方法將三維孔隙網(wǎng)絡(luò)模型110平整為對(duì)應(yīng)的二維孔隙網(wǎng)絡(luò)模型115：諸如Delauney三角測(cè)量或者Gunda等人的Reservoir-on-a-Chip(ROC):A new paradigm in reservoir engineering，Lab on a Chip，2011年11月第3785-3792頁(yè)(下文中稱作“Gunda等人”)以及本文所引用的參考文獻(xiàn)中所描述的任何方法。根據(jù)所述方法形成的二維孔隙網(wǎng)絡(luò)模型115的孔隙度、滲透性、孔隙大小和可濕性(連同其它特征一起)可密切近似三維孔隙網(wǎng)絡(luò)模型110的這些特征。二維孔隙網(wǎng)絡(luò)模型115然后可用于構(gòu)建掩模(例如，玻璃掩模)，以用于將二維孔隙網(wǎng)絡(luò)115的復(fù)制品蝕刻至襯底(例如，用于芯片的硅、PDMS或其它襯底)上，由此在芯片125上形成蝕刻的孔隙網(wǎng)絡(luò)120。用于將流體流動(dòng)通過蝕刻的孔隙網(wǎng)絡(luò)120的入口通道和出口通道可能與孔隙網(wǎng)絡(luò)呈流體連通?？晌g刻或以其它方式將所述通道添加至芯片125，和/或所述通道可耦接至所述芯片上的入口點(diǎn)和出口點(diǎn)。最終，玻璃透明襯底或另一透明襯底可嫁接至芯片，以便允許芯片125上的蝕刻的孔隙網(wǎng)絡(luò)120的目測(cè)，從而形成最終的ROC 125?；蛘?，ROC可由各種其它方法和/或上述方法的變化形式形成，例如Gupta等人和/或其中的引文中所描述的方法。

PMA裝置可由類似的方法論構(gòu)建，不同之處在于，二維孔隙網(wǎng)絡(luò)模型以合成方式生成，而不是源自于對(duì)實(shí)際巖芯樣本的掃描或其它成像。合成生成可通過任何合適的方法，諸如計(jì)算機(jī)生成輸入?yún)?shù)的孔隙網(wǎng)絡(luò)，所述輸入?yún)?shù)諸如孔隙度、滲透性、孔徑大小和可濕性。在一些實(shí)施方案中，所述生成可對(duì)地下地層進(jìn)行近似。圖2是由顯微鏡以100x物鏡捕獲的圖像，示出呈現(xiàn)在小型蓄液裝置上的計(jì)算機(jī)生成的孔隙網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)實(shí)例。所述網(wǎng)絡(luò)可以是固定結(jié)構(gòu)，諸如在實(shí)例201和205中示出的格子，或者所述網(wǎng)絡(luò)可如實(shí)例210和215中所示是隨機(jī)的。PMA(或ROC)裝置可全部或部分由以下方法形成，如Gupta等人所描述的方法，和/或如在Mao和Han的Fabrication and characterization of 20nm planar nanofluidic channels by glass-glass and glass-silicon bonding，Lab on a Chip，2011年5月(8)第837至844頁(yè)(下文中稱作“Mao和Han 2011”)中所描述的方法；和/或如在Wu等人的Single-and Two-phase Flow in Microfluidics Porous Media Analogs based on Voronoi Tessellation，Lab on a Chip，12(2)第253至261頁(yè)(下文中稱作“Wu等人2012”)中所描述的方法。

在一些實(shí)施方案中，任一種類型的小型蓄液裝置(ROC或PMA)可包括多孔網(wǎng)絡(luò)，所述多孔網(wǎng)絡(luò)包括微孔、納米孔或二者。微孔是具有大體微米級(jí)直徑(例如，約1μm至約1,000μm)的孔隙、通道和/或喉道結(jié)構(gòu)；納米孔是具有大體納米級(jí)直徑(例如，約1nm至約1,000nm，或約1nm至約400nm，或約1nm至約300nm，或約1nm至約250nm)的孔隙、通道和/或喉道結(jié)構(gòu)。包括與微孔一樣小的孔隙的小型蓄液裝置(ROC或PMA)可被稱作“微流體裝置”，并且包括與納米孔一樣小的孔隙的小型蓄液裝置可被稱作“納流體裝置”。特定實(shí)施方案可采用納流體裝置，例如以確定在具有低滲透性和/或孔隙度的地層中使用的處理液的組成，所述地層諸如非常規(guī)地層(例如，致密頁(yè)巖地層)。

根據(jù)某些實(shí)施方案的小型蓄液裝置可包括多個(gè)孔隙網(wǎng)絡(luò)。在所述實(shí)施方案中，每一網(wǎng)絡(luò)可能是分開的(即，裝置上的一個(gè)孔隙網(wǎng)絡(luò)可能不與裝置上的任何其它孔隙網(wǎng)絡(luò)流體連通)。在這些實(shí)施方案的某些實(shí)施方案中，每一孔隙網(wǎng)絡(luò)可能大致相同。所述裝置可允許對(duì)大致類似的孔隙網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)不同流體或流體組中的每一個(gè)進(jìn)行并行測(cè)試。在其它實(shí)施方案中，單個(gè)小型蓄液裝置中的孔隙網(wǎng)絡(luò)中的任何兩個(gè)或兩個(gè)以上可彼此不同。

使用小型蓄液裝置的測(cè)試可包括注入一個(gè)或多個(gè)流體(例如，氣體和/或液體)到小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中。如前面所指出，小型蓄液裝置被構(gòu)造，以使得其可允許對(duì)例如通過小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)的注入流體流進(jìn)行視覺分析。如本文所使用的視覺分析包括對(duì)流動(dòng)通過小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)的至少一部分的流體(和/或與小型蓄液裝置中存在流體相關(guān)的另一特征)進(jìn)行分析的任何方法，所述分析方法至少部分基于：直接觀察；對(duì)一個(gè)或多個(gè)圖像和/或圖像數(shù)據(jù)和/或視頻進(jìn)行觀察或分析；以及其組合。視覺分析可包括獲得視覺數(shù)據(jù)，諸如像：直接目測(cè)(例如，對(duì)一個(gè)或多個(gè)圖像進(jìn)行觀察和/或自動(dòng)化處理，和/或?qū)π⌒托钜貉b置進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察)，對(duì)視覺圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄等?？蓪⒁曈X分析全部或部分自動(dòng)化(即，全部或部分由實(shí)行機(jī)器可讀指令的信息處理系統(tǒng)執(zhí)行)。例如，可通過類似顯微鏡的成像裝置獲得通過小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)的流體流的視覺數(shù)據(jù)，特別是在觀察到微孔網(wǎng)絡(luò)和/或納孔網(wǎng)絡(luò)的地方。確切地說，諸如顯微鏡的成像裝置可定位靠近小型蓄液裝置，以便允許對(duì)裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的流體流進(jìn)行目測(cè)。目測(cè)可以是例如利用經(jīng)由成像裝置的直接觀察。也可以或代替地將其全部或部分自動(dòng)化。例如，成像裝置任選地可進(jìn)一步包括和/或耦接至圖像捕獲裝置，諸如適合于捕獲流動(dòng)通過小型蓄液裝置的流體的視覺圖像數(shù)據(jù)的攝像機(jī)或其它類似裝置(例如，以用于一個(gè)或多個(gè)圖像的后續(xù)觀察和/或視頻的后續(xù)播放)。特定實(shí)施方案可采用例如配備電控平移臺(tái)和高速、高分辨率攝像機(jī)的顯微鏡。在一些實(shí)施方案中，高速攝像機(jī)可允許對(duì)流體流的詳細(xì)分析。

除此以外或代替地，捕獲視覺圖像數(shù)據(jù)可包括對(duì)當(dāng)前可觀察的圖像和/或一個(gè)或多個(gè)捕獲的圖像或視頻進(jìn)行圖像處理(例如，自動(dòng)化圖像識(shí)別)。那么在某些實(shí)施方案中，成像裝置和/或圖像捕獲裝置可電子耦接至信息處理系統(tǒng)。信息處理系統(tǒng)可包括存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器包括機(jī)器可讀指令，當(dāng)所述機(jī)器可讀指令被實(shí)行時(shí)引起所述信息處理系統(tǒng)捕獲微流體裝置(和裝置內(nèi)的任何流體)的一個(gè)或多個(gè)圖像。除此以外或代替地，所述存儲(chǔ)器可包括機(jī)器可讀指令，當(dāng)所述機(jī)器可讀指令被實(shí)行時(shí)引起所述信息處理系統(tǒng)執(zhí)行小型蓄液裝置的圖像數(shù)據(jù)的視覺分析。所述視覺分析的實(shí)例可包括例如在任何兩個(gè)或兩個(gè)以上圖像之間(和/或任何兩個(gè)或兩個(gè)以上視頻之間)對(duì)小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)或多個(gè)流體的體積進(jìn)行比較。舉例來說，圖像相減可允許兩個(gè)不同的時(shí)間對(duì)孔隙網(wǎng)絡(luò)中的給定流體的相對(duì)體積的自動(dòng)化(至少部分)確定。

另外，為了幫助或以其它方式伴隨視覺分析，可將一個(gè)或多個(gè)染料或其它對(duì)比劑添加至將流動(dòng)通過所述裝置的任何一個(gè)或多個(gè)流體(碳?xì)浠衔锘蚱渌?。所述染料或?qū)Ρ葎┛稍鰪?qiáng)流動(dòng)通過所述裝置的兩個(gè)或兩個(gè)以上流體(和/或兩個(gè)或兩個(gè)以上相態(tài))之間的對(duì)比度，從而允許更加清楚的視覺分析。舉例來說，可同時(shí)將食品著色染料添加至流動(dòng)通過小型蓄液裝置的流體作為碳?xì)浠衔锪黧w，以便更好地允許對(duì)與碳?xì)浠衔锪黧w和/或小型蓄液裝置形成對(duì)比的染色流體進(jìn)行觀察。在一些實(shí)施方案中，對(duì)流動(dòng)通過所述裝置的一個(gè)或多個(gè)流體進(jìn)行染色可允許對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上流體之間的相互作用進(jìn)行視覺分析，所述相互作用諸如乳液的形成。

在根據(jù)一些實(shí)施方案的方法中，與諸如巖芯樣本測(cè)試的其它測(cè)試方法相比，小型蓄液裝置可允許測(cè)試的最大再現(xiàn)性。舉例來說，在一些實(shí)施方案中，可制作各自具有相同的孔隙結(jié)構(gòu)的兩個(gè)或兩個(gè)以上小型蓄液裝置，從而允許并行實(shí)施對(duì)多個(gè)流體成分的測(cè)試。在一些實(shí)施方案中，使用之后可將小型蓄液裝置丟棄(由于例如夾帶的流體成分、測(cè)試期間裝置孔隙損壞等)，以便確保分析數(shù)據(jù)的最大精確度。因此，多個(gè)小型蓄液裝置的制作不一定需要對(duì)流體組成的并行測(cè)試；相反，在一些實(shí)施方案的方法中，兩個(gè)或兩個(gè)以上連續(xù)步驟可簡(jiǎn)單地需要多個(gè)小型蓄液裝置。然而在其它實(shí)施方案中，小型蓄液裝置可重復(fù)利用，每次使用后任選地進(jìn)行清潔(例如，通過氮?dú)庾⑷牖蚱渌线m的方法)。

使用小型蓄液裝置的測(cè)試方法

根據(jù)一些示例性實(shí)施方案的方法可部分參考圖3進(jìn)行描述。圖3是示出根據(jù)一些實(shí)施方案的在確定處理液的組成的方法中使用的設(shè)備的示例性系統(tǒng)300的圖示。小型蓄液裝置301包括與兩個(gè)入口(305和306)以及兩個(gè)出口(315和316)中的每一個(gè)流體連通的孔隙網(wǎng)絡(luò)。每一入口-出口對(duì)(305加上315以及306加上316)的管路分別形成第一通道355和第二通道366。成像裝置310定位靠近小型蓄液裝置301。雖然圖3中未示出，但是在一些實(shí)施方案中，成像裝置310可以可通信地耦接至如前面所討論的信息處理系統(tǒng)。根據(jù)前面關(guān)于視覺分析的討論，成像裝置可幫助或允許對(duì)流動(dòng)通過小型蓄液裝置301的流體的視覺分析。第一毛細(xì)管325和第二毛細(xì)管326與每一相應(yīng)通道355和366流體連通，并且可容納用于分析的流體(例如，候選處理液、候選添加劑或其它流體)和液態(tài)和/或氣態(tài)碳?xì)浠衔?例如，天然氣、原油等)中的任何一個(gè)或二者。每一毛細(xì)管325和326可進(jìn)一步包括用于接受額外流體的入口或其它裝置(未示出)。驅(qū)動(dòng)氣體源370利用第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管(分別是375和376)連接至毛細(xì)管325和326中的每一個(gè)，每一導(dǎo)管分別包括用于獨(dú)立地對(duì)進(jìn)入每一毛細(xì)管325和326的驅(qū)動(dòng)氣體的流進(jìn)行調(diào)節(jié)的第一壓力調(diào)節(jié)器385和第二壓力調(diào)節(jié)器386(以及用于切斷或促成流量的壓力開關(guān)383和384)，以便在可控壓力下將每一毛細(xì)管中的每一流體驅(qū)動(dòng)至通道355和366中。第一壓力計(jì)395和第二壓力計(jì)396可允許對(duì)驅(qū)動(dòng)壓力進(jìn)行監(jiān)控。

第一毛細(xì)管325可裝有液態(tài)碳?xì)浠衔铮⑶业诙?xì)管326可裝有候選添加劑，諸如表面活性劑。在一些實(shí)施方案中，液態(tài)碳?xì)浠衔锟蔀樵?、天然氣、其它液態(tài)碳?xì)浠衔锛捌浣M合。液態(tài)碳?xì)浠衔锟蓙碓从谔囟ǖ南嚓P(guān)地下地層(例如，多個(gè)候選添加劑中的一個(gè)被研究使用的地下地層)?？蓪?duì)第一壓力調(diào)節(jié)器385進(jìn)行設(shè)置，以允許壓縮氣體(例如，壓縮氮?dú)?從氣體源370流動(dòng)通過第一導(dǎo)管375并且進(jìn)入第一毛細(xì)管325，從而經(jīng)由第一入口305將液態(tài)碳?xì)浠衔飻D壓到第一通道355中，擠壓到小型蓄液裝置301中并且轉(zhuǎn)而通過第一出口315。如所指出，在一些實(shí)施方案中，可對(duì)小型蓄液裝置內(nèi)的孔隙網(wǎng)絡(luò)的表面進(jìn)行制作，以使得所述表面具有較之空氣更喜歡油的可濕性。因此，液態(tài)碳?xì)浠衔锟山?jīng)由第一通道355滲入孔隙網(wǎng)絡(luò)，而不是僅傳遞通過通道355以及經(jīng)由第一出口315傳出。在根據(jù)一些實(shí)施方案的方法中，可允許液態(tài)碳?xì)浠衔镞_(dá)到連續(xù)流和/或穩(wěn)定狀態(tài)流，于是第二壓力調(diào)節(jié)器386允許氣體流入第二導(dǎo)管376中，以便經(jīng)由第二入口306將候選添加劑從第二毛細(xì)管326擠壓通過第二通道366進(jìn)入小型蓄液裝置301中，并且經(jīng)由第二出口316離開所述裝置。在裝置301優(yōu)選地為油濕潤(rùn)的實(shí)施方案中，候選流體的低初始驅(qū)動(dòng)壓力可引起候選流體流動(dòng)通過第二通道366并且流出第二出口316，不穿透小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)(即，不在穿過孔隙網(wǎng)絡(luò)中的至少一些的路徑中流動(dòng)，以便抵達(dá)相對(duì)的通道，也就是此處的第一通道365)。在某些其它實(shí)施方案中，另一方面，小型蓄液裝置可代替地偏好由水相進(jìn)行濕潤(rùn)，且所述候選流體可為水相，因而允許候選流體更為容易地穿透(但是使得注入的油更加難以穿透)。受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員將識(shí)別出特定應(yīng)用何時(shí)需要小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)表面的優(yōu)選油濕潤(rùn)或水濕潤(rùn)(例如基于地層的性質(zhì)或當(dāng)前正在研究的其它孔隙網(wǎng)絡(luò))?？筛鶕?jù)任何合適的方法對(duì)諸如偏好可濕性等表面性質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)并將其內(nèi)置到小型蓄液裝置中，所述合適的方法包括本文前面所討論的方法。除此以外，在一些實(shí)施方案中，可將出口315和316中的任何一個(gè)或二者關(guān)閉，以便以所需的方式引導(dǎo)任何一個(gè)流體的流動(dòng)(例如，可將第二出口316關(guān)閉，以幫助引導(dǎo)候選流體從第二通道366通過小型蓄液裝置301的孔隙網(wǎng)絡(luò)并且從第一出口315流出)。

所述示例性方法的其余部分將根據(jù)小型蓄液裝置301偏好油濕潤(rùn)的實(shí)施方案進(jìn)行描述，并且將進(jìn)一步根據(jù)候選流體為水相流體的實(shí)施方案進(jìn)行描述。因此，候選流體的初始驅(qū)動(dòng)壓力可能不會(huì)引起穿透。一些實(shí)施方案的方法可因此包括對(duì)注入小型蓄液裝置中的流體的驅(qū)動(dòng)壓力進(jìn)行改變。舉例來說，該示例性實(shí)施方案中的候選流體的驅(qū)動(dòng)壓力可向上變化(例如，直至發(fā)生穿透)。然后可任選地對(duì)所述壓力進(jìn)行進(jìn)一步改變。舉例來說，所述壓力可被進(jìn)一步增加，以便實(shí)現(xiàn)所需的效果和/或獲得所需的觀察。確切地說，驅(qū)動(dòng)壓力可增加，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)嵌在小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中的碳?xì)浠衔锵鄳B(tài)的更為完全(或大致完全)的驅(qū)替。驅(qū)動(dòng)壓力可增加，以便實(shí)現(xiàn)候選流體對(duì)孔隙網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的孔隙和/或喉道的完全滲透或近乎完全滲透。

在上面所討論的流程(在該示例性實(shí)施方案中是碳?xì)浠衔锖?或候選流體的流程)的任何一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)期間，成像裝置310可允許對(duì)流動(dòng)通過小型蓄液裝置的流體的即時(shí)圖像的觀察。其還可以或代替地捕獲流的一個(gè)或多個(gè)圖像和/或視頻，并且可進(jìn)一步引起一個(gè)或多個(gè)圖像和/或視頻中的任何一個(gè)被記錄(例如，存儲(chǔ)在所耦接的信息處理系統(tǒng)(圖3中未示出)中的機(jī)器可讀媒體上)。所述圖像和/或視頻(即時(shí)的或后續(xù)查看的)的視覺分析可提供對(duì)各種參數(shù)的洞察，所述參數(shù)諸如穿透壓力、碳?xì)浠衔矧?qū)替、傳遞通過小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)的任何一個(gè)或多個(gè)流體的流動(dòng)特征等。在某些實(shí)施方案中，如前面所指出，可將所述分析全部或部分自動(dòng)化。舉例來說，圖像處理軟件或類似裝置可存儲(chǔ)在信息處理系統(tǒng)的機(jī)器可讀媒體上，并且可能夠例如對(duì)任何一個(gè)或多個(gè)給定的時(shí)間的每一個(gè)上小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所夾帶的碳?xì)浠衔锘蚱渌黧w的體積進(jìn)行確定。多個(gè)圖像之間的比較可允許例如圖像相減，所述圖像相減用于確定任何一個(gè)或多個(gè)流體與時(shí)間相比的體積差。

另外，可以類似的方式對(duì)多個(gè)流體中的每一個(gè)進(jìn)行跟蹤和/或分析。舉例來說，回到使用諸如圖3中所示出的設(shè)備的示例性實(shí)施方案，可在相同方法內(nèi)的不同步驟期間注入兩個(gè)或兩個(gè)以上候選流體中的每一個(gè)。即，可注入第一候選流體(例如，通過第二毛細(xì)管326注入第二通道366中，以及從所述第二通道366注入小型蓄液裝置301中，以及經(jīng)由第一出口315和第二出口316中的任何一個(gè)或二者流出)，可將所述第一候選流體的注入停止，此后可以類似的方式注入第二候選流體，其后任選地注入第三候選流體等。其它實(shí)施方案可涉及將每一候選流體注入多個(gè)小型蓄液裝置的每一個(gè)中(以并行步驟注入或相繼注入或部分重疊地注入)。類似地，其它實(shí)施方案可涉及將每一候選流體注入單個(gè)小型蓄液裝置中的多個(gè)孔隙網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)中。那么在涉及并行方法論的所述實(shí)施方案中，可將交叉污染(例如，先前注入留下的候選流體)的可能性降至最低，從而允許僅僅基于當(dāng)前注入的候選流體進(jìn)行更好的控制和更準(zhǔn)確的分析。

將進(jìn)一步了解的是，可使用根據(jù)一些實(shí)施方案的各種設(shè)置。舉例來說，圖4展示包括用于將候選流體和/或流體碳?xì)浠衔镒⑷胄⌒托钜貉b置301中的注射泵401的另一示例性設(shè)置，所述示例性設(shè)置可設(shè)置在顯微鏡410的電控平移臺(tái)405上。廢液可收集在任何合適的容器415中。當(dāng)然，可對(duì)圖3和圖4的任何一個(gè)或多個(gè)要素進(jìn)行組合以得到用于實(shí)施本文所描述的方法的更多示例性配置(例如，顯微鏡和電控平移臺(tái)組件可用作成像裝置310；和/或具有壓力開關(guān)和/或壓力調(diào)節(jié)器的氣源可在圖4的組件400中的注射泵401的位置中使用)。另外，本文中所使用的這些示例性組件300和400僅用以展示適合用于執(zhí)行本文所描述的方法的組件的實(shí)例。受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易識(shí)別可與本公開的方法一起使用的任何變化形式或其它組件。

另外，如所指出，在一些實(shí)施方案中，驅(qū)動(dòng)壓力可隨時(shí)間變化。確切地說，注入期間的驅(qū)動(dòng)壓力(如在小型蓄液裝置的入口處或入口前方測(cè)量)可從約1psig至約5,000psig變化。在特定實(shí)施方案中，其范圍可為約1psig至約100psig，并且在其它實(shí)施方案中，其范圍可為約1至約50psig。在某些其它實(shí)施方案中，驅(qū)動(dòng)壓力可從約1至約60psig變化；從約1至約40psig變化；從約1至約20psig變化。在某些實(shí)施方案中，壓力可隨時(shí)間增加，以使得注入以初始驅(qū)動(dòng)壓力P₁開始，并且其后變化成更高的驅(qū)動(dòng)壓力P₂。在一些實(shí)施方案中，根據(jù)各種實(shí)施方案的初始驅(qū)動(dòng)壓力(碳?xì)浠衔?、候選流體和/或被注入小型蓄液裝置中的任何流體)的范圍可為約1psig至約5,000psig。在某些實(shí)施方案中，初始驅(qū)動(dòng)壓力可大約是1與100psig之間的任何整數(shù)值。因此，例如，根據(jù)所述實(shí)施方案的初始驅(qū)動(dòng)壓力可為以下中的任何一個(gè)：約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50等等直到100psig。在一些實(shí)施方案中，在初始驅(qū)動(dòng)壓力之后達(dá)到的第二、第三、第四、第五或更多的注入驅(qū)動(dòng)壓力中的每一個(gè)可高于初始驅(qū)動(dòng)壓力，并且可以是在1與100psig之間的任何整數(shù)值。在某些實(shí)施方案中，每一相繼驅(qū)動(dòng)壓力可高于前一驅(qū)動(dòng)壓力。然而，在某些其它實(shí)施方案中，相繼驅(qū)動(dòng)壓力可較低，并且在一些實(shí)施方案中，任何一個(gè)或多個(gè)連續(xù)驅(qū)動(dòng)壓力可低于初始驅(qū)動(dòng)壓力。

分析

可在一個(gè)或多個(gè)注入(任何組件中的注入)之后進(jìn)行分析，并且可至少部分基于所述分析從候選流體(例如，在相關(guān)地下地層中使用)的群組中選擇處理液、添加劑或其它流體。分析可包括視覺分析(如上所述)，和/或其可包括對(duì)來自過程的一個(gè)或多個(gè)廢液的分析(例如，在所述過程的至少一部分期間，對(duì)被驅(qū)逐通過第一出口315和/或第二出口316的一個(gè)或多個(gè)流體的至少一部分進(jìn)行分析)。

可參考圖5對(duì)根據(jù)一些實(shí)施方案的視覺分析的實(shí)例進(jìn)行描述。圖5是以20x物鏡取得的一組示例性顯微圖像，每一圖像示出通過三個(gè)相同小型蓄液裝置上的三個(gè)相同孔隙網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)的不同候選處理液的分布。在將每一單獨(dú)候選處理液注入每一相應(yīng)的小型蓄液裝置中期間，這些圖像由諸如成像裝置310的成像裝置捕獲。候選處理液以黑色示出。圖像易于幫助進(jìn)行視覺分析，通過直接觀察或通過全部或部分自動(dòng)化。舉例來說，示例性圖像502示出與第一候選處理液(圖像501)或第三候選處理液(圖像503)相比，第二候選處理液至孔隙網(wǎng)絡(luò)的更為深入的滲透(由網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的更多數(shù)量的孔隙和通道展示出，所述孔隙和通道中設(shè)置有被示出為黑色的處理液)。

可參考圖6對(duì)根據(jù)一些實(shí)施方案的視覺分析的另一實(shí)例進(jìn)行描述。圖6是在至同一小型蓄液裝置的一組相同注入期間的不同時(shí)間以20x物鏡取得的一系列顯微圖像。首先，以充分的驅(qū)動(dòng)壓力將準(zhǔn)備流體(preliminary fluid)(諸如鹽水或其它水相流體)注入小型蓄液裝置中，以使得所述準(zhǔn)備流體使小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)的很大一部分飽和，并獲取所述飽和的圖像601。通過所述鹽水使孔隙網(wǎng)絡(luò)部分飽和由圖像601中的暗色孔隙和通道示出。然后將油注入小型蓄液裝置，并取得第二圖像602。第二圖像602中的暗點(diǎn)示出一些殘余的夾帶鹽水。然后，將候選處理液(在該實(shí)例中為表面活性劑)注入小型蓄液裝置中，并獲得第三圖像603。第三圖像603的暗色區(qū)域示出表面活性劑使孔隙網(wǎng)絡(luò)飽和的位置。如前面所指出，為了幫助進(jìn)行視覺分析，在一些實(shí)施方案中，在至小型蓄液裝置的注入期間，候選流體可混合或可包括染料、對(duì)比劑等。所述染料、對(duì)比劑等可幫助對(duì)任何一個(gè)或多個(gè)圖像中的流體的識(shí)別(如由圖像601至603中的實(shí)例所示，其中所述流體相對(duì)于圖像的其余部分以更深的黑色示出)。

根據(jù)這些圖像，圖像601中示出的準(zhǔn)備流體(例如，鹽水)體積可用于確定孔隙網(wǎng)絡(luò)的初始水飽和度S_iw；圖像602中的剩余鹽水體積可用于確定束縛水飽和度S_wt；并且圖像603中示出的候選處理液的體積可用于確定處理液飽和度S_f。在一些實(shí)施方案中，可通過圖像處理來確定這些值，諸如通過存儲(chǔ)在位于信息處理系統(tǒng)中或耦接至所述信息處理系統(tǒng)的機(jī)器可讀媒體上的軟件程序，當(dāng)所述軟件程序被實(shí)行時(shí)能夠識(shí)別每一圖像的黑色(流體飽和)區(qū)域，和/或基于這些區(qū)域計(jì)算相對(duì)飽和度。例如，可例如使用公眾可獲得的軟件ImageJ(可從國(guó)立衛(wèi)生研究院獲得的公共域圖像處理程序)(具有或不具有被適應(yīng)用于捕獲、記錄和/或處理顯微圖像或其它圖像的用戶修改)。代替地或除此以外，可使用可從MathWorks,Inc.獲得的程序中的代碼。在處理確定S_iw、S_wt和S_f中的每一個(gè)后，可如下計(jì)算油采收率(RF)：

RF＝(S_f-S_wt)/(S_iw-S_wt) (方程式1)

在根據(jù)一些實(shí)施方案的方法中，可跳過初始準(zhǔn)備流體飽和度步驟，并且可在油或其它碳?xì)浠衔镒⑷?對(duì)應(yīng)于第二圖像602)之后代替地使用圖像的視覺分析來確定油或其它碳?xì)浠衔镲柡投萐_o。在某些實(shí)施方案中，如前面所指出，染料或?qū)Ρ葎┛膳c注入的油或其它碳?xì)浠衔锘旌弦詭椭曈X識(shí)別。在所述實(shí)施方案中，仍然可如下計(jì)算RF：

RF＝S_f/S_o (方程式2)

這些僅僅是確定RF的實(shí)例；可采用根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的其它方法。

在更多的示例性實(shí)施方案中，分析還可能包括或代替地包括視覺分析，以識(shí)別所需的性質(zhì)。例如，如果希望對(duì)候選表面活性劑進(jìn)行測(cè)試以確定哪一種(如果有)將會(huì)使多孔網(wǎng)絡(luò)中的油乳化，那么可從以上流程獲得一個(gè)或多個(gè)圖像，并對(duì)所述圖像進(jìn)行觀察以確定乳化是否發(fā)生。舉例來說，圖7是以50x物鏡獲得的可對(duì)納米孔705中的乳化油滴701進(jìn)行觀察的光學(xué)顯微照片，示出在圖7中觀察到的表面活性劑確實(shí)將納米級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)中的油乳化。因此，如果對(duì)候選處理液的要求是其能夠?qū)⒓{米級(jí)孔隙中的油乳化，那么圖7的分析可引起對(duì)在圖7中成像的候選流體進(jìn)行使用的決定。在沿類似軌跡的更多實(shí)例中，一些實(shí)施方案中的視覺分析可包括將兩個(gè)或兩個(gè)以上流體中的每一個(gè)的乳化趨勢(shì)進(jìn)行比較。例如，可對(duì)每一流體對(duì)碳?xì)浠衔镞M(jìn)行乳化的趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)估和/或比較。乳化趨勢(shì)估計(jì)可包括對(duì)流體是否能夠形成乳液(例如，其是否能夠?qū)⒂腿榛?，或者換句話說是否能夠形成水包油乳液)的估計(jì)。其還可能包括或代替地包括對(duì)相分離速率和/或乳液液滴粒度和液滴粒度分布的量化。所述量化可至少部分基于在將一個(gè)或多個(gè)流體流動(dòng)通過小型蓄液裝置期間獲得的視覺數(shù)據(jù)。包括所述乳化趨勢(shì)分析的方法可進(jìn)一步包括當(dāng)小型蓄液裝置中包含一個(gè)或多個(gè)流體時(shí)晃動(dòng)或以其它方式對(duì)小型蓄液裝置進(jìn)行攪動(dòng)，以便允許對(duì)乳化趨勢(shì)的觀察。

另外，如前面所討論，分析的另一實(shí)例可包括廢液分析。廢液分析可包括例如對(duì)來自小型蓄液裝置的廢液的組成和/或一個(gè)或多個(gè)其它性質(zhì)(密度、粘度、pH等)的表征。在一些實(shí)施方案中，可對(duì)測(cè)試和選擇步驟進(jìn)行定制，以獲得特定廢液。例如，廢液可包括一部分候選流體和注入所述候選流體期間由所述候選流體驅(qū)替的一部分碳?xì)浠衔铩Ａ硪环矫?，在其它?shí)例中，廢液可包括流動(dòng)通過小型蓄液裝置的全部碳?xì)浠衔锖秃蜻x流體?？赏ㄟ^諸如UV、IR、NMR、色譜分析法等任何合適的化學(xué)分析技術(shù)和/或任何其它化學(xué)分析技術(shù)對(duì)廢液進(jìn)行分析。

在一些實(shí)施方案中，分析(視覺分析、廢液分析或其它分析)可包括將兩個(gè)或兩個(gè)以上候選流體中的每一個(gè)的相對(duì)特征進(jìn)行比較。舉例來說，可根據(jù)以上描述實(shí)施分析和/或計(jì)算，并且根據(jù)所述分析，可對(duì)例如兩個(gè)或兩個(gè)以上候選流體之間的相對(duì)油采收率、相對(duì)效率、相對(duì)乳化和/或其它相對(duì)特征進(jìn)行比較。確切地說，例如對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上流體中的每一個(gè)的相對(duì)特征進(jìn)行比較可包括對(duì)以下流體進(jìn)行確定：產(chǎn)生最高油采收率的流體，和/或產(chǎn)生孔隙網(wǎng)絡(luò)的最大觀察飽和度的流體，和/或在孔隙網(wǎng)絡(luò)表面產(chǎn)生最少腐蝕的流體，和/或在孔隙網(wǎng)絡(luò)中形成最少沉淀物或其它固體顆粒的流體。

組成的確定

以上方法論和分析是可用于確定流體(例如，處理液)組成的方法的一些實(shí)例。舉例來說，在一些實(shí)施方案中，其可用于確定將包括在處理液中的添加劑的組成，或者確定添加劑的身份。

在一些實(shí)施方案中，所述確定方法可包括從多個(gè)候選處理液中選擇處理液，所述選擇至少部分基于分析(例如，對(duì)流特征的分析，和/或?qū)ψ⑷胍粋€(gè)或多個(gè)小型蓄液裝置中的候選處理液的一個(gè)或多個(gè)的廢液特征的分析)。所選擇的處理液可在例如地下地層(諸如地下地層中的碳?xì)浠衔镩_采過程)中使用。同樣地，在一些實(shí)施方案中，確定的方法可包括從多個(gè)候選添加劑中選擇添加劑，所述選擇的添加劑被并入處理液或其它流體中(例如，在地下地層中的碳?xì)浠衔镩_采或其它操作中使用)。

在其它實(shí)施方案中，所述確定方法可包括至少部分基于對(duì)被注入通過小型蓄液裝置的一個(gè)或多個(gè)流體的分析確定處理液的組成。

在其它實(shí)施方案中，確定方法可包括至少部分基于對(duì)注入一個(gè)或多個(gè)小型蓄液裝置中的一種或多種處理液(或一種或多種添加劑)的分析確定不使用處理液或添加劑。

處理液

多個(gè)候選流體中的每一個(gè)可包括不同類型和/或不同組成的候選流體。例如，第一候選添加劑可以是弱乳化表面活性劑，第二候選添加劑可以是非乳化表面活性劑，且第三候選添加劑可以是強(qiáng)乳化表面活性劑。弱乳化表面活性劑可包括能夠形成相對(duì)暫時(shí)的或短暫的酸包油、水包油或其它水相包油乳液的任何表面活性劑。在一些實(shí)施方案中，合適的弱乳化表面活性劑的特征可在于其形成一個(gè)或多個(gè)水相包油乳液的能力，所述乳液當(dāng)承受剪切力時(shí)斷裂和重組。因此，在一些實(shí)施方案中，在地層中選擇包括弱乳化表面活性劑的處理液可引起乳液在遭受地層中的剪切流時(shí)分裂和重組。

在更多的實(shí)施方案中，可在多個(gè)表面活性劑之間進(jìn)行選擇，以便例如對(duì)最好地展示所需的性質(zhì)的表面活性劑進(jìn)行選擇，諸如從候選表面活性劑中選擇大部分弱乳化的表面活性劑，或者諸如選擇最少乳化(即，大部分“非乳化”)的表面活性劑。在一些實(shí)施方案中，視覺分析可幫助識(shí)別弱乳化或非乳化表面活性劑。舉例來說，可對(duì)在給定時(shí)間段上取得的多個(gè)圖像進(jìn)行分析，以確定水相包油乳液的形成和分裂是否發(fā)生，如可與弱乳化表面活性劑相一致。另一方面，在其它實(shí)施方案中，可對(duì)圖像進(jìn)行分析以確定不存在乳液，以便選擇非乳化表面活性劑。所選擇的表面活性劑可包括在處理液中。例如，在一些實(shí)施方案中，其可包括在壓裂液中。類似地，根據(jù)一些實(shí)施方案的方法可包括從候選壓裂液中選擇壓裂液，每一候選壓裂液包括不同的表面活性劑。

在根據(jù)一些實(shí)施方案的另一實(shí)例中，第一候選處理液可包括弱乳化表面活性劑；第二候選處理液可包括非乳化表面活性劑；第三候選處理液可包括強(qiáng)乳化表面活性劑；并且第四候選處理液可大致不包括表面活性劑?？筛鶕?jù)本文所描述的實(shí)施方案將四個(gè)候選處理液中的每一個(gè)注入小型蓄液裝置中并對(duì)其進(jìn)行分析。分析可包括例如對(duì)油采收率進(jìn)行計(jì)算，并且可選擇產(chǎn)生最高油采收率的候選表面活性劑在地下地層中使用。

在另一示例性實(shí)施方案中，兩個(gè)或兩個(gè)以上候選處理液和/或候選添加劑中的每一個(gè)可各自包括弱乳化表面活性劑。可對(duì)每一候選流體進(jìn)行注入和分析，以便對(duì)例如乳化趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)估。在一些情況下，相同的候選流體可在不同的地下地層中展示出不同的性質(zhì)；因此，可在多個(gè)測(cè)試的每一個(gè)中對(duì)一組相同的候選流體進(jìn)行測(cè)試，每一測(cè)試包括使用不同的小型蓄液裝置(例如，每一裝置可具有不同的構(gòu)造、表面化學(xué)性質(zhì)等，以便反映不同的地下地層中的差異，如本文其它地方所討論)。

可根據(jù)其它實(shí)施方案對(duì)其它候選流體進(jìn)行評(píng)估和/或選擇。例如，在某些實(shí)施方案中，候選流體(例如，候選處理液和/或候選添加劑)可各自包括選自由以下組成的組的物質(zhì)：酸；阻垢劑；阻蝕劑；減阻劑；用于氣體注入的氣體；水合物抑制劑；防蠟劑；起泡劑；稠化劑；破乳劑；滅微生物劑；以及其組合。

另外，術(shù)語(yǔ)“候選添加劑”、“候選處理液”、“候選流體”等不一定意在暗示任何特定程度或者甚至是考慮將所述添加劑或處理液用于任何特定目的。事實(shí)上，所述術(shù)語(yǔ)僅意在幫助在一組測(cè)試的流體與從所述一組測(cè)試的流體和/或從所述組的子集中實(shí)際選擇的流體之間進(jìn)行區(qū)別(在從群組進(jìn)行選擇適用的實(shí)施方案中)。類似地，在一些實(shí)施方案中，選擇的流體不一定來自那些被測(cè)試的群組；事實(shí)上，對(duì)候選處理液和/或添加劑的分析可引起不使用所述流體和/或添加劑的決定。同樣地，所述分析可引起完全使用另一流體或添加劑的決定。候選流體等可替代地被簡(jiǎn)單描述成第二流體、第三流體、第四流體等，以便將其從可同時(shí)、事先和/或隨后被注入正在、已經(jīng)或?qū)⒈蛔⑷牒蜻x流體的小型蓄液裝置中的碳?xì)浠衔锪黧w區(qū)別開。

盡管如此，對(duì)根據(jù)一些實(shí)施方案的多個(gè)候選流體(和/或處理液、添加劑等)的參考可識(shí)別被測(cè)試的或考慮引入到地下地層中的一組流體；和/或所述參考可識(shí)別可適合于引入到地下地層中的一組流體。在特定實(shí)施方案中，所述一組合適的流體可以是那些適合于特定目的的流體(例如，一組合適的表面活性劑、破乳劑、防蠟劑、水合物抑制劑、稠化劑、減阻劑、阻蝕劑、阻垢劑、酸、滅微生物劑、起泡劑等)。

上面所描述的示例性方法和分析包括僅根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的方法論的特定和具體實(shí)例。根據(jù)各種實(shí)施方案的其它系統(tǒng)和方法是可能的，并且一些實(shí)施方案可包括更多的一般方法，所述方法不一定受到特定注入方式或特定分析等的限制。

例如，可通過任何合適的方式將液態(tài)碳?xì)浠衔镒⑷胄⌒托钜貉b置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中，諸如通過合適的高驅(qū)動(dòng)壓力和出口位置，以使得液態(tài)碳?xì)浠衔锉仨殏鬟f通過孔隙網(wǎng)絡(luò)以抵達(dá)出口。因此，不一定將小型蓄液裝置構(gòu)建成較之空氣偏好被碳?xì)浠衔餄駶?rùn)。除此以外，液態(tài)碳?xì)浠衔锏尿?qū)動(dòng)壓力不必保持不變；其可能會(huì)在所述方法期間變化。另外，在液態(tài)碳?xì)浠衔锎笾聦⒖紫毒W(wǎng)絡(luò)的通道濕潤(rùn)后可將一個(gè)或多個(gè)出口關(guān)閉(如果存在一個(gè)以上出口)，和/或可中斷至液態(tài)碳?xì)浠衔锏尿?qū)動(dòng)力(例如，可將驅(qū)動(dòng)氣體調(diào)節(jié)器關(guān)閉)，從而在小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生內(nèi)嵌碳?xì)浠衔??；蛘?，可在切斷液態(tài)碳?xì)浠衔锏尿?qū)動(dòng)力的同時(shí)留下一個(gè)打開的出口，從而允許孔隙網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的液態(tài)碳?xì)浠衔锏闹辽僖徊糠?而不一定是全部)保持在孔隙網(wǎng)絡(luò)中。因此一般來說，在一些實(shí)施方案中，將液態(tài)碳?xì)浠衔镒⑷胄⌒托钜貉b置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中可包括：(1)穩(wěn)態(tài)和/或連續(xù)流注入，或(2)分批注入。在一些實(shí)施方案中，相同的方法論可同等地適用于任何其它注入流體(例如，候選添加劑、候選處理液或注入小型蓄液裝置中的其它物質(zhì))，以使得注入任何流體到小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中可同樣地包括穩(wěn)態(tài)和/或連續(xù)流注入或分批注入。另外，如所描述，分批注入可與出口的關(guān)閉相耦接。受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員將識(shí)別出各種注入類型中的任何一個(gè)或多個(gè)可合適的情況。

將進(jìn)一步顯而易見的是，這些明顯的注入子類型可引起根據(jù)更多實(shí)施方案的更多方法論，諸如液態(tài)碳?xì)浠衔锖推渌黧w至小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中的離散注入。即，一些實(shí)施方案的方法可包括：將液態(tài)碳?xì)浠衔镒⑷肟紫毒W(wǎng)絡(luò)中；停止液態(tài)碳?xì)浠衔锏淖⑷?；并且之后將候選處理液(和/或候選添加劑或其它流體)注入孔隙網(wǎng)絡(luò)中。另一方面，其它實(shí)施方案的方法可類似于上面參考圖3的詳細(xì)描述，包括液態(tài)碳?xì)浠衔锖秃蜻x流體的至少部分同時(shí)注入。即，在至少一些時(shí)間段期間，液態(tài)碳?xì)浠衔锖秃蜻x流體二者可大致同時(shí)注入小型蓄液裝置中(雖然將了解的是，所述注入可能具有或可能不具有同等的驅(qū)動(dòng)壓力和/或同等的流率)。

因此，受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，可根據(jù)各種實(shí)施方案的方法對(duì)許多不同的碳?xì)浠衔镩_采過程(連同其它流程一起)進(jìn)行模擬。例如，根據(jù)上面結(jié)合圖3所討論的方法的實(shí)施方案，且尤其是涉及兩個(gè)或兩個(gè)以上流體的至少部分同時(shí)注入的那些實(shí)施方案，可提供對(duì)共同碳開采過程的模擬的實(shí)例(例如，諸如注水的過程，其中處理液和碳?xì)浠衔镌谙嗤较蛏狭鲃?dòng)，如可在例如包括生產(chǎn)井和注入井的兩個(gè)井設(shè)置中出現(xiàn))。根據(jù)其它實(shí)施方案的其它方法可對(duì)反碳生產(chǎn)方法進(jìn)行模擬，諸如可在液壓和/或酸壓裂過程(例如，處理液從井筒流到地下地層中的處理液，并且碳?xì)浠衔飶牡叵碌貙恿鞒鲋镣痪仓?，大體上是與關(guān)于處理液的流動(dòng)方向的逆流)中見到。舉例來說，涉及在將碳?xì)浠衔锴度胄⌒托钜貉b置中之后注入一個(gè)或多個(gè)其它流體的方法可用于對(duì)諸如液壓壓裂的反碳過程進(jìn)行模擬。

另外，如已經(jīng)指出，可由根據(jù)本公開的各種實(shí)施方案的方法對(duì)各種流體進(jìn)行評(píng)估。舉例來說，可對(duì)用于處理液的多個(gè)候選處理液和/或候選添加劑中的每一個(gè)進(jìn)行評(píng)估。確切地說，候選添加劑可以是或可包括以下中的任何一個(gè)或多個(gè)(和/或候選處理液可包括以下中的任何一個(gè)或多個(gè))：表面活性劑、阻蝕劑、阻垢劑、用于氣體注入的氣體、水合物抑制劑、防蠟劑、起泡劑、減阻劑、稠化劑、滅微生物劑、破乳劑以及其組合。

為了促成對(duì)本公開的更好理解，下面討論根據(jù)各種實(shí)施方案的額外示例性方法。一般而言，除了下面另外指出，否則對(duì)以下方法的各種特定方面的先前描述(諸如潛在候選流體的范圍、分析類型、關(guān)于注入的各種方法論等)同等地適用于下面討論的實(shí)施方案。例如，下面討論的方法對(duì)注入等的參考可包括與上面所討論的將液態(tài)碳?xì)浠衔锖推渌黧w注入小型蓄液裝置的多孔網(wǎng)絡(luò)中相一致的任何注入方法。

根據(jù)一些示例性實(shí)施方案的方法可包括：將碳?xì)浠衔锪黧w的第一部分注入小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中；將第二流體注入孔隙網(wǎng)絡(luò)中；對(duì)通過小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)的第二流體流進(jìn)行分析；以及至少部分基于對(duì)第二流體流的分析確定在地下地層中使用的處理液的組成。在一些實(shí)施方案中，所述方法可進(jìn)一步包括將第二碳?xì)浠衔锪黧w注入第二小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中；將第四流體注入第二小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中；以及對(duì)通過第二小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)的第四流體流進(jìn)行分析。確定所述實(shí)施方案中的處理液的組成可進(jìn)一步至少部分基于對(duì)第四流體流的分析。在某些實(shí)施方案中，第二流體或第四流體中的任何一個(gè)可獨(dú)立地選自由以下組成的組：候選處理液、候選添加劑及其組合。就這些實(shí)施方案而言，確定處理液的組成可包括選擇第二流體或第三流體用作處理液或用于包括在處理液中。其它實(shí)施方案可類似地涉及將第三碳?xì)浠衔锪黧w注入第三小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中，以及將第六流體注入第三小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中等等，其中包含對(duì)每一注入的第二、第四、第六等流體的分析(并且在一些實(shí)施方案中，包括對(duì)第二、第四、第六等流體的相對(duì)特征進(jìn)行比較)。

第1實(shí)施方案可包括一種方法，所述方法包括：將第一候選流體注入第一小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中；將第二候選流體注入第二小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中；獲得通過第一小型蓄液裝置的第一候選流體流的第一視覺數(shù)據(jù)；獲得通過第二小型蓄液裝置的第二候選流體流的第二視覺數(shù)據(jù)；以及至少部分基于所述第一視覺數(shù)據(jù)和所述第二視覺數(shù)據(jù)的視覺分析選擇用于引入地下地層中的流體。

第2實(shí)施方案可包括根據(jù)第一實(shí)施方案的方法，其中所述第一候選流體和所述第二候選流體來自多個(gè)候選流體；所述多個(gè)候選流體中的每一個(gè)包括選自由以下組成的組的物質(zhì)：處理液、添加劑和其任意組合；并且用于引入地下地層中的流體從多個(gè)候選流體中進(jìn)行選擇。

第3實(shí)施方案可包括根據(jù)第1和第2實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，所述方法進(jìn)一步包括：將第一碳?xì)浠衔锪黧w注入第一小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中；以及將第二碳?xì)浠衔锪黧w注入第二小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中。

第4實(shí)施方案可包括根據(jù)第3實(shí)施方案的方法，其中在注入第一候選流體之前注入第一碳?xì)浠衔锪黧w；并且另外其中，在注入第二候選流體之前注入第二碳?xì)浠衔锪黧w。

第5實(shí)施方案可包括根據(jù)第4實(shí)施方案的方法，其中分批注入第一碳?xì)浠衔锪黧w和第二碳?xì)浠衔锪黧w中的每一個(gè)；其中在注入第一候選流體之前大致完成第一碳?xì)浠衔锪黧w的注入；并且其中，在注入第二候選流體之前大致完成第二碳?xì)浠衔锪黧w的注入。

第6實(shí)施方案可包括根據(jù)第3至第5實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中至少部分與第一碳?xì)浠衔锪黧w同時(shí)注入第一候選流體；并且另外其中，至少部分與第二碳?xì)浠衔锪黧w同時(shí)注入第二候選流體。

第7實(shí)施方案可包括根據(jù)第3至第6實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中以連續(xù)流方式注入第一碳?xì)浠衔锪黧w和第二碳?xì)浠衔锪黧w中的每一個(gè)。

第8實(shí)施方案可包括根據(jù)前述實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中在大致相同的時(shí)間注入第一候選流體和第二候選流體中的每一個(gè)。

第9實(shí)施方案可包括根據(jù)前述實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中在以大約同等的驅(qū)動(dòng)壓力將第一候選流體和第二候選流體中的每一個(gè)注入小型蓄液裝置的同時(shí)獲得第一視覺數(shù)據(jù)和第二視覺數(shù)據(jù)中的每一個(gè)。

第10實(shí)施方案可包括根據(jù)前述實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中第一小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)包括納米孔；并且另外其中，第二小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)包括納米孔。

第11實(shí)施方案可包括根據(jù)第3至第7實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中第一碳?xì)浠衔锪黧w和第二碳?xì)浠衔锪黧w中的每一個(gè)具有大致類似的組成。

第12實(shí)施方案可包括根據(jù)第3至第7和第11實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中第一碳?xì)浠衔锪黧w和第二碳?xì)浠衔锪黧w中的每一個(gè)具有大致類似的組成。

第13實(shí)施方案可包括根據(jù)前述實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中每一候選流體包括表面活性劑。

第14實(shí)施方案可包括根據(jù)前述實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其進(jìn)一步包括在壓裂液中將選擇的流體引入地下地層中。

第15實(shí)施方案可包括根據(jù)第13和第14實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中選擇用于引入地下地層中的流體包括對(duì)包括弱乳化表面活性劑的候選流體進(jìn)行選擇。

第16實(shí)施方案可包括根據(jù)前述實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中第一視覺數(shù)據(jù)和第二視覺數(shù)據(jù)的視覺分析包括對(duì)乳化趨勢(shì)進(jìn)行估計(jì)。

第17實(shí)施方案可包括根據(jù)第16實(shí)施方案的方法，所述方法進(jìn)一步包括：當(dāng)?shù)谝恍⌒托钜貉b置中包含一個(gè)或多個(gè)流體時(shí)攪動(dòng)第一小型蓄液裝置；以及當(dāng)所述第二小型蓄液裝置中包含一個(gè)或多個(gè)流體時(shí)攪動(dòng)所述第二小型蓄液裝置。

第18實(shí)施方案可包括一種方法，所述方法包括：將碳?xì)浠衔锪黧w注入小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中；將第二流體注入孔隙網(wǎng)絡(luò)中；確定注入孔隙網(wǎng)絡(luò)中的碳?xì)浠衔锪黧w的飽和度；確定注入孔隙網(wǎng)絡(luò)中的第二流體的飽和度；以及至少部分基于對(duì)碳?xì)浠衔锪黧w和第二流體中的每一個(gè)的飽和度的確定，確定與第二流體相關(guān)聯(lián)的油采收率。

第19實(shí)施方案可包括根據(jù)第18實(shí)施方案的方法，所述方法進(jìn)一步包括將準(zhǔn)備流體注入孔隙網(wǎng)絡(luò)中以及確定注入孔隙網(wǎng)絡(luò)中的準(zhǔn)備流體的飽和度；其中對(duì)與第二流體相關(guān)聯(lián)的油采收率的確定進(jìn)一步至少部分基于對(duì)準(zhǔn)備流體的飽和度的確定。

第20實(shí)施方案可包括根據(jù)第18和第19實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，所述方法進(jìn)一步包括：將碳?xì)浠衔锪黧w的額外部分注入第二小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中；將第三流體注入第二小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中；確定注入第二小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中的碳?xì)浠衔锪黧w的額外部分的飽和度；確定注入第二小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中的第三流體的飽和度；以及至少部分基于碳?xì)浠衔锪黧w的額外部分和第三流體中的每一個(gè)的飽和度的確定，確定第二油采收率，所述第二油采收率與第三流體相關(guān)聯(lián)。

第21實(shí)施方案可包括根據(jù)第20實(shí)施方案的方法，其中第二流體和第三流體中的每一個(gè)是來自多個(gè)候選處理液的候選處理液。

第22實(shí)施方案可包括根據(jù)第21實(shí)施方案的方法，所述方法進(jìn)一步包括：至少部分基于對(duì)油采收率和第二油采收率的確定，從多個(gè)候選處理液中選擇在地下地層中使用的處理液。

第23實(shí)施方案可包括根據(jù)第22實(shí)施方案的方法，其中選擇的處理液包括弱乳化表面活性劑。

第24實(shí)施方案可包括一種方法，所述方法包括：將碳?xì)浠衔锪黧w注入多個(gè)小型蓄液裝置中的每一個(gè)中，每一小型蓄液裝置包括孔隙網(wǎng)絡(luò)；將多個(gè)候選流體中的每一個(gè)注入多個(gè)小型蓄液裝置的相應(yīng)一個(gè)中；觀察每一相應(yīng)小型蓄液裝置中的多個(gè)候選流體中的每一個(gè)的相對(duì)特征；以及至少部分基于觀察的相對(duì)特征，從多個(gè)候選流體中選擇在地下地層中使用的候選流體。

第25實(shí)施方案可包括根據(jù)第24實(shí)施方案的方法，其中每一候選流體包括選自由以下組成的組的物質(zhì)：表面活性劑；阻蝕劑；阻垢劑；用于氣體注入的氣體；減阻劑；起泡劑；水合物抑制劑；防蠟劑；滅微生物劑；稠化劑；破乳劑；以及其組合。

第26實(shí)施方案可包括一種方法，所述方法包括：將第一候選流體注入小型蓄液裝置的第一孔隙網(wǎng)絡(luò)中；將第二候選流體注入小型蓄液裝置的第二孔隙網(wǎng)絡(luò)中；獲得通過第一孔隙網(wǎng)絡(luò)的第一候選流體流的第一視覺數(shù)據(jù)；獲得通過第二孔隙網(wǎng)絡(luò)的第二候選流體流的第二視覺數(shù)據(jù)；以及至少部分基于所述第一視覺數(shù)據(jù)和所述第二視覺數(shù)據(jù)的視覺分析選擇用于引入地下地層中的流體。

第27實(shí)施方案可包括根據(jù)第26實(shí)施方案的方法，所述方法進(jìn)一步包括：將第一碳?xì)浠衔锪黧w注入第一孔隙網(wǎng)絡(luò)中；以及將第二碳?xì)浠衔锪黧w注入第二孔隙網(wǎng)絡(luò)中。

第28實(shí)施方案可包括根據(jù)第27實(shí)施方案的方法，其中在注入第一候選流體之前注入第一碳?xì)浠衔锪黧w；并且另外其中，在注入第二候選流體之前注入第二碳?xì)浠衔锪黧w。

第29實(shí)施方案可包括根據(jù)第27和第28實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中第一碳?xì)浠衔锪黧w和第二碳?xì)浠衔锪黧w中的每一個(gè)來源于相同的地下地層。

第30實(shí)施方案可包括根據(jù)第26至第29實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中每一候選流體包括表面活性劑。

第31實(shí)施方案可包括根據(jù)第30實(shí)施方案的方法，其中從多個(gè)候選流體選擇用于引入地下地層中的流體。

第32實(shí)施方案可包括根據(jù)第26至第31實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中在大致相同的時(shí)間注入第一候選流體和第二候選流體。

第33實(shí)施方案可包括根據(jù)第1至第17實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中對(duì)第一小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)和第二小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)進(jìn)行配置，以近似地下地層內(nèi)的孔隙網(wǎng)絡(luò)。

第34實(shí)施方案可包括根據(jù)第18至第23實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中對(duì)小型蓄液裝置的孔隙網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置，以近似地下地層內(nèi)的孔隙網(wǎng)絡(luò)。

第35實(shí)施方案可包括根據(jù)第24至第25實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中對(duì)每一小型蓄液裝置的每一孔隙網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置，以近似地下地層內(nèi)的孔隙網(wǎng)絡(luò)。

第36實(shí)施方案可包括根據(jù)第26至第32實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中對(duì)第一孔隙網(wǎng)絡(luò)和第二孔隙網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)進(jìn)行配置，以近似地下地層內(nèi)的孔隙網(wǎng)絡(luò)。

第37實(shí)施方案可包括根據(jù)第1、第3至第17、第24至第33和第35至第36實(shí)施方案中的任何一個(gè)的方法，其中每一候選流體來自多個(gè)候選流體。

為了促進(jìn)對(duì)本公開的更好理解，呈現(xiàn)根據(jù)一些示例性實(shí)施方案的以下實(shí)例。所述實(shí)例不應(yīng)被理解成將本發(fā)明的范圍限制為僅下面提供的實(shí)例。

實(shí)例

在該實(shí)例中，將兩種不同類型的候選表面活性劑進(jìn)行相互比較以及與不包括表面活性劑的對(duì)照流體(此處為4％KCl溶液)進(jìn)行比較。基于流動(dòng)通過基于硅石的納流體多孔介質(zhì)模擬(PMA)裝置對(duì)相對(duì)油采收能力進(jìn)行分析。

A.設(shè)置

從鷹灘頁(yè)巖地層(位于德克薩斯州)獲得的原油具有41.8的API數(shù)。油組成分析顯示其具有0.01的總酸值和1.97的總堿值，表明其包含較多的堿性化合物，所述堿性化合物的性質(zhì)是其通常帶有正電荷。實(shí)驗(yàn)期間使用具有顯著不同的化學(xué)性質(zhì)的兩種表面活性劑。一種是通常不會(huì)與油生成乳液的領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)非乳化表面活性劑；另一種是通常會(huì)生成暫時(shí)的水包油(水外部)乳液的弱乳化表面活性劑。兩種表面活性劑均在具有2000ppm或大約2gal/1,000gal濃度的4％KCl中制備。

納流體PMA裝置根據(jù)由Mao和Han 2011所描述的方法制作。圖8是在該實(shí)例中使用的納流體芯片的一系列4個(gè)電子顯微照片。多孔網(wǎng)絡(luò)具有約400x 600μm²的面積。圖像801給出裝置的概觀；圖像802示出隨機(jī)多孔網(wǎng)絡(luò)的俯視圖；圖像803示出隨機(jī)多孔網(wǎng)絡(luò)的30°傾斜視圖；且圖像804示出孔隙結(jié)構(gòu)的一部分的高度放大視圖。

孔隙結(jié)構(gòu)界定在兩側(cè)上具有低應(yīng)力氮化硅(～100nm)的雙面拋光<100>硅片(厚度＝250μm)上。首先，使用基于由Wu等人2012所描述的Voronoi隨機(jī)模型方法的深反應(yīng)離子蝕刻對(duì)由具有400×600μm²的面積和3μm的通道寬度的納米通道組成的隨機(jī)多孔網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行定義。納米通道深度為大約300nm，其被定義成孔隙喉道大小，且估計(jì)的孔隙度為20％。接著，將具有10μm寬度的兩個(gè)微通道定義在隨機(jī)多孔網(wǎng)絡(luò)的兩側(cè)上。最后，執(zhí)行穿過硅片的背面深反應(yīng)離子蝕刻，以在微通道的四個(gè)末端處生成入口孔和出口孔。然后將制作的裝置陽(yáng)極結(jié)合至薄Pyrex蓋玻片(Pyrex 7740，40×20×0.25mm)并使用硅烷化學(xué)進(jìn)行處理，產(chǎn)生油濕潤(rùn)均勻性。為了防止表面污染，使用去離子(DI)水和甲醇對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行沖洗，并且然后在使用前使用氮?dú)膺M(jìn)行干燥。

使用與圖3中所描述的設(shè)置類似的設(shè)置。經(jīng)由壓力調(diào)節(jié)器將氮源連接至兩個(gè)毛細(xì)管。毛細(xì)管充當(dāng)該實(shí)例中所使用的各種流體(油，4％KCl溶液，2000ppm弱乳化表面活性劑溶液和2000ppm非乳化表面活性劑溶液)的容器。毛細(xì)管經(jīng)由具有150μm的內(nèi)直徑和360μm的外直徑的管路連接至納流體裝置。各步驟在環(huán)境溫度下執(zhí)行。每次使用后對(duì)裝置進(jìn)行清潔。

B.方法

使用0.22μm尼龍過濾器對(duì)原油進(jìn)行預(yù)過濾，然后以10psi的壓力將其注入，以填充微通道和微通道之間的納通道。通道表面具有較之空氣更喜歡油的可濕性。因此，該過程并未在納流體裝置中留下被困的空氣。

通過在微通道(油微通道)的入口與出口之間維持10psi的壓差建立通過兩個(gè)微通道中的一個(gè)的恒定原油流量。使用連接至氮?dú)馄康木_壓力調(diào)節(jié)器對(duì)入口壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述氮?dú)馄坑蓴?shù)字壓力計(jì)進(jìn)行監(jiān)控。出口對(duì)大氣開放。該流在納通道與油微通道接合處建立5psig的壓力，因?yàn)樵摻雍咸幎ㄎ辉谟臀⑼ǖ赖娜肟谂c出口之間。對(duì)三個(gè)裝置中的每一個(gè)重復(fù)該設(shè)置和該流。

以10psig的壓力將KCI和每一表面活性劑溶液分別地注入其它微通道(水微通道)中。水微通道的出口也向大氣開放。在建立恒定表面活性劑溶液流之后，納通道與水微通道接合處的壓力也是5psig，因?yàn)樗鼋雍咸幵谟臀⑼ǖ赖娜肟谂c出口之間。因?yàn)榧{通道中的流體動(dòng)力學(xué)阻力比微通道中的流體動(dòng)力學(xué)阻力高得多，所以注入的流體中的大部分移動(dòng)通過微通道。因此，納通道中的流在微通道中的流中的比例可忽略，并且可在微通道中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的壓力梯度和流率。

雖然原油至油微通道中的流被維持在10psi，但是水通道的入口壓力逐步增加，這使得納通道與水微通道接合處的壓力升高。例如，當(dāng)入口壓力升高20psi時(shí)，納通道與水微通道接合處的壓力升高至10psi，并且微通道上從水側(cè)到油側(cè)的的壓差為5psi。當(dāng)壓差超出毛細(xì)壓力時(shí)，從納通道對(duì)油進(jìn)行排放。使用具有10X物鏡和50X物鏡的BX60顯微鏡(諸如可從Olympus America Inc.獲得)對(duì)驅(qū)替模式和效率進(jìn)行監(jiān)控和測(cè)量。

C.圖像處理

為了將油采收可視化以及對(duì)油驅(qū)替效率進(jìn)行比較，使用可從MathWorks,Inc.獲得的軟件執(zhí)行圖像處理。在該過程期間，使用圖像相減來突出油相與水相之間的對(duì)比度。通常來說，當(dāng)對(duì)納通道填充油時(shí)取得參考圖像(圖像A，tiff格式)。隨著驅(qū)替不斷進(jìn)展，取得另一圖像(圖像B,tiff格式)，并且可利用圖像A與新圖像B的直接相減檢測(cè)油飽和度的變化。

D.結(jié)果

1.KCl流體驅(qū)油

將不包含表面活性劑的流體4％KCl溶液注入納流體裝置，以對(duì)原油進(jìn)行驅(qū)替。圖9示出由KCI在圖9a、圖9b、圖9c和圖9d中的每一個(gè)中的以下給定驅(qū)動(dòng)壓力(在入口側(cè)測(cè)量)38、40、45和50psig的每一個(gè)下執(zhí)行的原油驅(qū)替的處理的顯微照片。每一驅(qū)動(dòng)壓力分別對(duì)應(yīng)于隨機(jī)多孔網(wǎng)絡(luò)上的11.5、12.5、15和17.5psi的壓差。KCl穿透(即，當(dāng)對(duì)照流體抵達(dá)油通道時(shí))在38psi下發(fā)生。重要的是，根據(jù)觀察，當(dāng)將壓力保持恒定時(shí)穿透之后油飽和度并未降低。可能的情況是，驅(qū)替流體中的大部分簡(jiǎn)單地遵循具有最小阻力的路徑，并且留下大部分油。相反地，圖9a至圖9d還指示，油飽和度隨著升高壓力而降低，表明充分的壓力降低或壓力下移可能最終會(huì)克服毛細(xì)力并且利用300nm的孔隙喉道尺寸將大部分油從隨機(jī)多孔網(wǎng)絡(luò)驅(qū)出。

2.弱乳化表面活性劑驅(qū)油

將在4％KCl中制備的弱乳化表面活性劑注入納流體裝置中，以用于原油驅(qū)替。圖10示出在圖10a、圖10b和圖10c中的每一個(gè)中的20、30和40psi驅(qū)動(dòng)壓力(在入口側(cè)測(cè)量)(對(duì)應(yīng)于隨機(jī)多孔網(wǎng)絡(luò)上的壓差5、10和15)下的油驅(qū)替的處理的圖像。如圖11a和圖11b中所示，根據(jù)觀察，與對(duì)照流體相比原油與表面活性劑溶液之間的對(duì)比度非常低，并且?guī)缀跷礄z測(cè)出穿透模式。圖11a是在40psig的驅(qū)動(dòng)壓力下使用對(duì)照流體的原油驅(qū)替的光學(xué)顯微照片；圖11b示出弱乳化表面活性劑在30psig驅(qū)動(dòng)壓力下的原油驅(qū)替。該作用可能由附接至隨機(jī)多孔網(wǎng)絡(luò)的表面上的乳化油滴或薄油膜引起(參見圖11c)，從而降低對(duì)比度。當(dāng)使用WES而不是對(duì)照流體對(duì)油進(jìn)行驅(qū)替時(shí)驅(qū)替模式更加統(tǒng)一，這指示表面活性劑大大降低毛細(xì)壓力且更多地修改了驅(qū)油流體的前沿移動(dòng)，因此所述前沿移動(dòng)是活塞式的。另外，已示出的是，在40psi下使用WES比使用對(duì)照流體采收的原油更多。

3.非乳化表面活性劑驅(qū)油

將在4％KCl中制備的非乳化表面活性劑注入納流體裝置中，以對(duì)原油進(jìn)行驅(qū)替。圖12a和圖12b示出在20和30psi的驅(qū)動(dòng)壓力(對(duì)應(yīng)于隨機(jī)多孔網(wǎng)絡(luò)上的壓差5和10psi)下的油驅(qū)替的處理的圖像。這就說明穿透可能在30psi下發(fā)生；然而，由于超低的對(duì)比度，20與30psi之間的油飽和度變化幾乎看不出來。

納流體裝置上的三個(gè)測(cè)試結(jié)果指示，表面活性劑可大大降低毛細(xì)壓力，從而更多地對(duì)驅(qū)替前緣進(jìn)行修改，因此所述驅(qū)替前緣更像是活塞式的。在相同的驅(qū)動(dòng)壓力下，與不包含表面活性劑的對(duì)照流體相比，弱乳化表面活性劑得到較高的油采收率。弱乳化表面活性劑驅(qū)油的活塞式驅(qū)替模式可轉(zhuǎn)化成較高的油采收效率。因此，所述方法為在取得原油的鷹灘頁(yè)巖地層中使用的弱乳化表面活性劑的選擇提供依據(jù)。

E.驗(yàn)證研究

對(duì)鷹灘頁(yè)巖的被分成兩個(gè)區(qū)域的45個(gè)井中的弱乳化表面活性劑和非乳化表面活性劑的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室結(jié)果。對(duì)這些井進(jìn)行仔細(xì)選擇，并且認(rèn)為這些井的地層幾何結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)具有微小差異。壓裂工藝的策略也是類似的。使用弱乳化表面活性劑對(duì)第一區(qū)域中的井1至井7進(jìn)行處理。使用非乳化表面活性劑對(duì)井8至井23(也在第一區(qū)域中)進(jìn)行處理。使用弱乳化表面活性劑對(duì)第二區(qū)域中的井24至井31進(jìn)行處理；使用非乳化表面活性劑對(duì)井32至井45(也在第二區(qū)域中)進(jìn)行處理。圖13示出針對(duì)每一表面活性劑的關(guān)于在至多30天里鷹灘中的兩個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)中的這些井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。圖14類似地示出針對(duì)每一表面活性劑的關(guān)于在至多90天里這些井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。圖13和圖14中示出的數(shù)據(jù)被橫向長(zhǎng)度和壓裂階段歸一化，使得生產(chǎn)井尺寸和表面活性劑用途的作用分離。為了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)性能進(jìn)行比較，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行計(jì)算。如圖15和圖16中所示出(分別示出30天生產(chǎn)數(shù)據(jù)和90天生產(chǎn)數(shù)據(jù)中的每一個(gè)的平均生產(chǎn)數(shù)據(jù))，弱乳化表面活性劑在關(guān)于兩個(gè)不同區(qū)域的兩組生產(chǎn)數(shù)據(jù)中得到更好的性能。

因此，本發(fā)明充分適用于實(shí)現(xiàn)所提及的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)以及其中固有的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。上面所公開的特定實(shí)施方案只是說明性的，因?yàn)榭梢园凑帐芤嬗诒窘淌镜谋绢I(lǐng)域技術(shù)人員所明白的不同但等效的方式來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改和實(shí)踐。另外，除非所附權(quán)利要求書中另有描述，否則無意限制本文所示的構(gòu)造或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。因此，明顯的是，可對(duì)上文公開的特定說明性實(shí)施方案進(jìn)行變更或修改，且所有所述變化被視為在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。具體地說，本文所公開的每一個(gè)值的范圍(其形式為“從約a至約b”或等效形式“從大約a至b”或等效形式“從大約a-b”)應(yīng)理解成是指相應(yīng)值范圍的冪集(所有子集的集合)，并且闡釋涵蓋在更寬的值范圍內(nèi)的每一個(gè)范圍。另外，除非專利權(quán)所有人另外明確地和清楚地定義，否則權(quán)利要求書中的術(shù)語(yǔ)具有其一般的普通含義。