Application des techniques de microtomographie et de pétrographie à la caractérisation de la porosité des minéraux de roches carbonatées synthétiques avant et après les processus d'acidification

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 17026 (2022) Citer cet article

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L'objectif de ce travail est de caractériser physiquement et d'analyser les roches carbonatées synthétiques par des techniques de microtomographie et de pétrographie, en mettant l'accent sur une analyse comparative avant et après dégradation avec un fluide réactif. Pour cette étude, une analyse de caractérisation physique par microtomographie et pétrographie informatisée sur les échantillons avant et après la procédure d'acidification a été réalisée. L'analyse pétrographique a vérifié une augmentation des porosités intergranulaires et intragranulaires après dissolution. L'analyse microtomographique a quantifié l'augmentation maximale de la porosité, de 11,8 à 41,3 % dans l'analyse bidimensionnelle et de 31,6 à 52 % dans l'analyse tridimensionnelle des structures poreuses. De plus, les pores ont été quantifiés en fonction de leur superficie et des données ont été obtenues sur l’orientation des pores, donnant ainsi un aperçu des chemins préférés d’écoulement des fluides. Il a également été observé que la technique de microtomographie était un outil efficace pour caractériser les fractures des échantillons avant et après dissolution. De telles analyses sont cruciales pour l'extraction et l'injection de fluides à grande profondeur en raison des risques mécaniques et physiques liés à la dissolution des minéraux ainsi qu'aux changements de pression, de température et de saturation, qui affectent tous l'état de contrainte de la roche réservoir. .

Les ressources énergétiques telles que l’eau, le gaz et le pétrole remplissent les espaces vides contenus dans les roches. La connaissance des caractéristiques liées aux pores est essentielle dans l'étude des réservoirs. La porosité des roches est un sujet d'étude important en raison de plusieurs implications génétiques. Les techniques expérimentales d'analyse de porosité permettant une approximation quantitative mais ne produisant pas de visualisation de la charpente poreuse, l'analyse pétrophysique a motivé la recherche de nouvelles techniques analytiques pour l'étude des pores. L'analyse pétrographique par microscopie optique permet la visualisation et la quantification des pores intergranulaires ; cependant, elle est limitée à l'espace bidimensionnel (2D), la quantification étant moins représentative. Les données quantitatives liées à la porosité et à la distribution de la taille des pores dans les roches sont déterminées directement dans la lame pétrographique et indirectement à l'aide d'injections de gaz ou de mercure dans des pycnomètres1,2,3.

Une autre technique permettant de visualiser en détail les microstructures rocheuses est la microtomographie. La microtomographie par rayons X (μCT) a été développée sur la base de la procédure de tomographie traditionnelle, mais en mettant l'accent sur l'analyse de petits échantillons. Il s'agit d'une méthode d'analyse non destructive qui consiste à obtenir plusieurs coupes micrographiques et la construction interne tridimensionnelle (3D) des échantillons, permettant ainsi d'en déterminer la surface et le volume. Cette technique a été développée pour faciliter l'analyse d'échantillons de sols et de roches non perturbés, principalement en évaluant la répartition des pores et des minéraux. En outre, il démontre la configuration spatiale et la nature des échantillons et comment ils peuvent influencer le comportement des sols et des roches ainsi que les processus de transport des fluides.

Grâce à la microtomographie, des données qualitatives et quantitatives 3D liées à la forme, à la taille, à la distribution, au volume, à la surface et à la répartition spatiale des minéraux, ainsi qu'aux pores et aux fractures à l'échelle microscopique, peuvent être obtenues4,5,6,7,8,9. . La porosité spatiale et la répartition minérale des matériaux géologiques influencent considérablement les processus de transport des fluides. Ces processus sont cruciaux dans les projets axés sur l’extraction et l’injection de fluides à grande profondeur, en raison de l’augmentation des risques mécaniques et physiques liés à la dissolution des minéraux et aux changements de pression, de température et de saturation10. Ces phénomènes peuvent endommager la roche et, par conséquent, empêcher une exploitation durable des ressources naturelles11,12,13,14,15.