Оценка адгезии углеводородов к матрице образца керна горной породы методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.
Характеризация адгезии углеводородов к матрице образца является крайне важной информации для оценки объема потенциально извлекаемых углеводородов.
Принципиально, по степени взаимодействия, можно выделить 2 типа углеводородов на границе «минерал-углеводород»:
• Адсорбированные углеводороды;
• Хемосорбированные углеводороды;
Адсорбция - увеличение концентрации растворенного вещества у поверхности раздела двух фаз (твердая фаза — жидкость, конденсированная фаза — газ) вследствие нескомпенсированности сил межмолекулярного взаимодействия на разделе фаз. Причиной адсорбции являются неспецифические (то есть не зависящие от природы вещества) Ван-дер-Ваальсовы силы.
Хемосорбция – адсорбция, осложнённая химическим взаимодействием между адсорбентом и адсорбатом, является особым случаем. Явления такого рода называют хемосорбцией и химической адсорбцией.
В отличие от адсорбции хемосорбция обычно является необратимой и локализова
Данные, полученные в результате исследований также могут быть использованы при планировании воздействия ПАВ (для адресной подборки реагентов).
Образцы для проведения исследований:
Для проведения исследований методом Рентгеновской Фотоэлектронной Спектроскопии образцы помещаются в установку вакуумирования Struers CitoVac, где выдерживались в течение 12 часов с целью высвобождения их от летучей фракции органического вещества. Данная процедура была необходима ввиду того, что при исследовании методом РФЭС образцы анализируются в сверхглубоком вакууме не хуже 10-6 Па.
Решение:
Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) —спектроскопический метод исследования элементного состава, химического и электронного состояния атомов, на поверхности изучаемого материала. Он основан на явлении внешнего фотоэффекта. Спектры РФЭС получают облучением материала пучком рентгеновских лучей с регистрацией зависимости количества испускаемых электронов от их кинетической энергии. Исследуемые электроны эмиттируются по всей глубине проникновения используемого мягкого рентгеновского излучения в исследуемый образец.
Разделение химических связей к производиться исходя из различных значений химических сдвигов и энергетических положений фотоэлектронных линий.
Полученные результаты позволяют:
- Проводить типизацию различных типов связей углеводород-матрица
- Оценивать количество потенциально извлекаемых и долю неизвлекаемых запасов углеводородов
- Осуществлять адресный подбор ПАВов для проведения воздействия на пласт
Используемое оборудование:
Для проведения исследований используется рентгеновский фотоэлектронный спектрометр PHI VersaProbe 2.
Предел обнаружения ≈ 0,1 ат.% = 1000 ppm Наибольшая область анализа ≈ 5 см на 5 см (карта) Разрешение анализа по глубине <10 нм Определяемые элементы – от Li до U |
Двулучевая аналитическая система FEI Versa 3D
Ускоряющее напряжение – от 200 V до 30 кV Разрешение в режиме высокого вакуума при 30 кV (HiVac) - 1,2 нм Разрешение в режиме низкого вакуума при 30 кV (LoVac) - 2,5 нм Разрешение в режиме «естественной среды» при 30 кV (ESEM) - 1,5 нм Детекторы – ETD, ICE, DBS, ICD, EDX Определяемые элементы – от Be до U |