FR3111706A1 - Method for determining the pore volume of a sample of porous medium - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé pour déterminer au moins le volume poreux d'un échantillon d'un milieu poreux, mis en œuvre au moyen au moins d'un dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne du volume poreux de l'échantillon et de deux fluides différenciables par le moyen de mesure de la saturation moyenne. Le procédé comprend au moins les étapes suivantes : (i) on calibre le dispositif pour la mesure de la saturation moyenne pour les deux fluides ; (ii) On réalise une pluralité d'injections successives de volumes prédéterminés du deuxième fluide, préalablement saturé par le premier fluide, et on mesure, pour chacun de ces volumes, la saturation moyenne du volume poreux en deuxième fluide ; (iii) on détermine au moins le volume poreux de l'échantillon en déterminant la pente d'une courbe représentative de l'évolution du volume en deuxième fluide en fonction de la saturation moyenne du volume poreux en deuxième fluide. Figure 4 à publier. .The invention relates to a method for determining at least the pore volume of a sample of a porous medium, implemented by means of at least one device for measuring an average saturation of the pore volume of the sample and of two fluids which can be distinguished by means of measuring the average saturation. The method comprises at least the following steps: (i) the device is calibrated for measuring the average saturation for the two fluids; (ii) A plurality of successive injections of predetermined volumes of the second fluid, previously saturated with the first fluid, are carried out and the average saturation of the porous volume with second fluid is measured for each of these volumes; (iii) at least the pore volume of the sample is determined by determining the slope of a curve representative of the change in the volume of second fluid as a function of the average saturation of the pore volume in second fluid. Figure 4 to be published. .

Description

Procédé pour déterminer le volume poreux d'un échantillon de milieu poreuxMethod for determining the pore volume of a sample of porous medium

La présente invention concerne de manière générale le domaine de la caractérisation d’un milieu poreux, notamment la caractérisation du volume poreux d’un milieu poreux, et en particulier la caractérisation de la porosité d’un milieu poreux.The present invention generally relates to the field of the characterization of a porous medium, in particular the characterization of the porous volume of a porous medium, and in particular the characterization of the porosity of a porous medium.

Le milieu poreux selon l’invention peut être un échantillon de roche provenant d’une formation souterraine : dans ce cas, le procédé selon l’invention peut trouver son application dans le domaine de l'exploration et de l’exploitation des gisements pétroliers ou de sites de stockage géologique de gaz, tels que du CO2ou du méthane. L'invention est en particulier avantageusement appliquée dans le cadre de la récupération assistée d’hydrocarbures (EOR : de l’anglais « Enhanced Oil Recovery »). Mais le milieu poreux selon l’invention peut également concerner un catalyseur, un polymère, du béton, ou encore des membranes filtrantes.The porous medium according to the invention can be a sample of rock from an underground formation: in this case, the method according to the invention can find its application in the field of exploration and exploitation of oil or geological storage sites for gases, such as CO 2 or methane. The invention is in particular advantageously applied in the context of enhanced oil recovery (EOR: “Enhanced Oil Recovery”). But the porous medium according to the invention can also relate to a catalyst, a polymer, concrete, or even filter membranes.

De manière générale, la porosité d’un milieu poreux désigne sa fraction de volume de vide (c'est-à-dire le volume poreux) sur son volume total. C’est une caractéristique d’un milieu poreux, exprimée en pourcentage ou en fraction. Pour calculer la porosité d’un milieu poreux, il faut donc connaitre les dimensions de l'échantillon et le volume poreux.Generally speaking, the porosity of a porous medium refers to its fraction of void volume (i.e. pore volume) over its total volume. It is a characteristic of a porous medium, expressed as a percentage or as a fraction. To calculate the porosity of a porous medium, it is therefore necessary to know the dimensions of the sample and the pore volume.

On peut toutefois distinguer la porosité "totale" (ou encore porosité "intrinsèque") de la porosité "utile". La porosité totale correspond au rapport du volume de vide dans l’échantillon de milieu poreux sur le volume total de l’échantillon. La porosité totale correspond ainsi au volume de l’ensemble des pores d’un milieu poreux, qu’ils soient connectés ou isolés. La porosité utile correspond au rapport du volume de vide accessible à des fluides (c'est-à-dire pouvant contribuer à l'écoulement de ces fluides) dans l’échantillon de milieu poreux sur le volume total de l’échantillon. La porosité utile tient donc uniquement compte des pores connectés entre eux. L'estimation du volume poreux connecté et/ou de la porosité utile est particulièrement importante dans les applications du domaine de l'exploitation des hydrocarbures d'un réservoir géologique car ces propriétés contribuent à estimer le volume d'hydrocarbures en place dans le réservoir géologique.We can, however, distinguish "total" porosity (or even "intrinsic" porosity) from "useful" porosity. The total porosity corresponds to the ratio of the volume of voids in the sample of porous medium to the total volume of the sample. The total porosity thus corresponds to the volume of all the pores of a porous medium, whether they are connected or isolated. The useful porosity corresponds to the ratio of the void volume accessible to fluids (i.e. able to contribute to the flow of these fluids) in the sample of porous medium to the total volume of the sample. The useful porosity therefore only takes account of the pores connected to each other. The estimation of the connected porous volume and/or of the useful porosity is particularly important in applications in the field of the exploitation of hydrocarbons from a geological reservoir because these properties contribute to estimating the volume of hydrocarbons in place in the geological reservoir. .

On connait plusieurs méthodes pour mesurer une porosité.Several methods are known for measuring porosity.

On connait notamment le document WO 2013/154854 A1, qui concerne une méthode pour déterminer la porosité d'un échantillon de roche, en multipliant une mesure du volume poreux de l'échantillon par la densité apparente ("bulk density" en anglais) qui elle-même résulte de la mesure d'une masse de l'échantillon.Document WO 2013/154854 A1 is known in particular, which relates to a method for determining the porosity of a rock sample, by multiplying a measurement of the pore volume of the sample by the bulk density which itself results from the measurement of a mass of the sample.

On connait aussi la méthode décrite dans le document EP 0871045 A1, qui repose sur la quantification par une mesure RMN de la quantité d’eau comprise dans un échantillon de roche, lorsque cet échantillon.The method described in the document EP 0871045 A1 is also known, which is based on the quantification by an NMR measurement of the quantity of water included in a rock sample, when this sample.

On connait aussi le procédé décrit dans le document (WO 2011/089367 A1) qui détermine la porosité à partir de l'interprétation des régimes transitoires dans un échantillon soumis à un écoulement d'un fluide.The method described in the document (WO 2011/089367 A1) which determines the porosity from the interpretation of the transient states in a sample subjected to a flow of a fluid is also known.

Ces méthodes présentent au moins l’un des inconvénients suivants, pouvant fausser ou complexifier la mesure de la porosité :These methods have at least one of the following drawbacks, which can distort or complicate the measurement of porosity:

- la mesure de la porosité ne peut pas être réalisée dans des conditions réelles de pression, de température et de confinement, qui peuvent être très différentes des conditions atmosphériques dans le cas d'une application EOR. Or ces conditions réelles peuvent changer significativement la porosité d’une roche. Cela concerne au moins les méthodes décrites dans les documents WO 2011/089367 A1, WO 2013/154854 A1 et EP 0871045 A1- the measurement of porosity cannot be carried out under real conditions of pressure, temperature and confinement, which can be very different from atmospheric conditions in the case of an EOR application. However, these real conditions can significantly change the porosity of a rock. This concerns at least the methods described in the documents WO 2011/089367 A1, WO 2013/154854 A1 and EP 0871045 A1

- la porosité ‘totale’ est mesurée, et non la porosité ‘utile’ à écoulement. Tous les espaces vides (ou qui contiennent du fluide) ne sont pas nécessairement connectés entre eux, et ne contribuent donc pas à l’écoulement d’une fluide qu’on chercherait à injecter dans la roche. Cela concerne au moins les méthodes décrites dans les documents WO 2011/089367 A1 et EP 0871045 A1.- the 'total' porosity is measured, and not the 'useful' flow porosity. All empty spaces (or spaces that contain fluid) are not necessarily connected to each other, and therefore do not contribute to the flow of a fluid that one would seek to inject into the rock. This concerns at least the methods described in the documents WO 2011/089367 A1 and EP 0871045 A1.

- les fluides injectés dans la roche se limitent au gaz, et ne permettent pas d’utiliser des fluides classiquement présents dans un gisement pétrolier. Cela concerne les méthodes décrites dans les documents WO 2011/089367 A1, WO 2013/154854 A1 et EP 0871045 A1.- the fluids injected into the rock are limited to gas, and do not allow the use of fluids conventionally present in an oil field. This concerns the methods described in the documents WO 2011/089367 A1, WO 2013/154854 A1 and EP 0871045 A1.

Le procédé selon l'invention vise à pallier ces inconvénients. Notamment, le procédé selon l'invention permet de mesurer au moins le volume poreux accessible à un fluide d'un milieu poreux, et par exemple d'en déduire la porosité utile. De plus, le procédé selon l'invention peut être mis en œuvre au moyen d'un système de mesure pouvant reproduire des conditions de pression, température, et confinement ) correspondant aux conditions in situ, par exemple les conditions de pression, température, et confinement d'un réservoir géologique situé à plusieurs kilomètres de profondeur. Le procédé selon l'invention peut aussi avantageusement être mis en œuvre au moyen de fluides d'intérêt pour l'application visée, tels que des saumures et/ou des huiles impliquées dans le domaine de la récupération assistée d'hydrocarbures.The method according to the invention aims to overcome these drawbacks. In particular, the method according to the invention makes it possible to measure at least the porous volume accessible to a fluid of a porous medium, and for example to deduce the useful porosity therefrom. In addition, the method according to the invention can be implemented by means of a measurement system that can reproduce pressure, temperature, and confinement conditions) corresponding to the in situ conditions, for example the pressure, temperature, and confinement conditions. containment of a geological reservoir several kilometers deep. The method according to the invention can also advantageously be implemented using fluids of interest for the intended application, such as brines and/or oils involved in the field of enhanced hydrocarbon recovery.

L'invention concerne un procédé pour déterminer d’au moins une propriété relative au volume poreux d'un échantillon d'un milieu poreux, ledit procédé étant mis en œuvre au moyen au moins d'un dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne dudit volume poreux dudit échantillon, au moyen d'un premier fluide et d'un deuxième fluide différenciables par ledit dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne dudit volume poreux dudit échantillon lorsque lesdits premier et deuxième fluide sont injectés de manière séquentielle dans ledit échantillon. Le procédé selon l'invention comprend au moins les étapes suivantes :The invention relates to a method for determining at least one property relating to the pore volume of a sample of a porous medium, said method being implemented by means of at least one device for measuring an average saturation said pore volume of said sample, by means of a first fluid and a second fluid distinguishable by said device for measuring an average saturation of said pore volume of said sample when said first and second fluids are injected sequentially into said sample . The method according to the invention comprises at least the following steps:

A) On calibre ledit dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne dudit volume poreux dudit échantillon, au moins en saturant complètement ledit échantillon par ledit premier fluide, puis par ledit deuxième fluide, et en mesurant une variation de réponse dudit moyen pour la mesure de ladite saturation moyenne pour ledit échantillon saturé complètement en ledit premier fluide et pour ledit échantillon saturé complètement en ledit deuxième fluide ;A) Said device is calibrated for a measurement of an average saturation of said porous volume of said sample, at least by completely saturating said sample with said first fluid, then with said second fluid, and by measuring a response variation of said means for measuring said average saturation for said sample fully saturated with said first fluid and for said sample fully saturated with said second fluid;

B) On réalise une pluralité d'injections successives dans ledit échantillon de volumes prédéterminés dudit deuxième fluide, ledit échantillon étant, préalablement à chacune desdites injections successives, saturé complètement en ledit premier fluide, et on mesure, pour chacun desdits volumes prédéterminés en ledit deuxième fluide, ladite saturation moyenne dudit volume poreux en ledit deuxième fluide au moyen dudit dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne dudit volume poreux dudit échantillon calibré ;B) A plurality of successive injections into said sample of predetermined volumes of said second fluid are carried out, said sample being, prior to each of said successive injections, completely saturated in said first fluid, and measurement is made, for each of said predetermined volumes in said second fluid, said average saturation of said pore volume in said second fluid by means of said device for measuring an average saturation of said pore volume of said calibrated sample;

C) à partir desdites mesures de saturation moyenne dudit volume poreux en ledit deuxième fluide réalisées pour chacun desdits volumes prédéterminés dudit deuxième fluide injectés dans ledit échantillon, on détermine au moins ledit volume poreux dudit échantillon en déterminant une pente d'une courbe représentative de l'évolution dudit volume en ledit deuxième fluide en fonction de ladite saturation moyenne dudit volume poreux en ledit deuxième fluide.C) from said average saturation measurements of said pore volume in said second fluid carried out for each of said predetermined volumes of said second fluid injected into said sample, at least said pore volume of said sample is determined by determining a slope of a curve representative of the evolution of said volume in said second fluid as a function of said average saturation of said porous volume in said second fluid.

Selon une mise en œuvre de l'invention, ledit dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne dudit volume poreux dudit échantillon peut comprendre un moyen pour une mesure d'une intensité d'un signal ayant traversé ledit échantillon.According to an implementation of the invention, said device for measuring an average saturation of said porous volume of said sample can comprise means for measuring an intensity of a signal having passed through said sample.

Selon une mise en œuvre de l'invention, ladite calibration peut consister à mesurer une première différence entre une intensité moyenne dudit signal ayant traversé ledit échantillon saturé complètement par ledit premier fluide et une intensité moyenne dudit signal ayant traversé ledit échantillon saturé complètement par ledit deuxième fluide.According to one implementation of the invention, said calibration may consist in measuring a first difference between an average intensity of said signal having passed through said sample completely saturated by said first fluid and an average intensity of said signal having passed through said sample completely saturated by said second fluid.

Selon une mise en œuvre de l'invention, on peut déterminer ladite saturation moyenne dudit volume poreux en ledit deuxième fluide en mesurant une deuxième différence entre une intensité moyenne dudit signal ayant traversé ledit échantillon saturé complètement par ledit premier fluide et une intensité moyenne dudit signal ayant traversé ledit échantillon comprenant ledit volume prédéterminé dudit deuxième fluide, ladite deuxième différence d'intensité moyenne étant normalisée par ladite première différence d'intensité moyenne.According to one implementation of the invention, said average saturation of said porous volume with said second fluid can be determined by measuring a second difference between an average intensity of said signal having passed through said sample completely saturated by said first fluid and an average intensity of said signal having passed through said sample comprising said predetermined volume of said second fluid, said second average intensity difference being normalized by said first average intensity difference.

Selon une mise en œuvre de l'invention, ledit moyen pour la mesure d'une intensité d'un signal ayant traversé ledit échantillon peut comprendre un moyen de radiographie à rayons X, ledit moyen de radiographie à rayons X comprenant au moins une source de rayons X et un détecteur de rayons X.According to an implementation of the invention, said means for measuring an intensity of a signal having passed through said sample may comprise means for X-ray radiography, said means for X-ray radiography comprising at least one source of X-rays and an X-ray detector.

Selon une mise en œuvre de l'invention, ledit moyen pour la mesure d'une intensité d'un signal ayant traversé ledit échantillon peut comprendre un moyen de mesure par rayons neutron.According to one implementation of the invention, said means for measuring an intensity of a signal having passed through said sample may comprise a means for measuring by neutron rays.

Selon une mise en œuvre de l'invention, ledit premier fluide peut être une saumure et ledit deuxième fluide peut être une huile.According to an implementation of the invention, said first fluid can be a brine and said second fluid can be an oil.

Selon une mise en œuvre de l'invention, lesdits premier et deuxième fluides peuvent être des saumures de salinités éloignées d'au moins 50 g/L.According to one implementation of the invention, said first and second fluids can be brines with salinities at least 50 g/L apart.

Selon une mise en œuvre de l'invention, ladite pluralité d'injections successives, peut comprendre au moins 5 injections successives, de préférence 10 injections successives.According to one implementation of the invention, said plurality of successive injections may comprise at least 5 successive injections, preferably 10 successive injections.

Selon une mise en œuvre de l'invention, à l'étape C), on peut déterminer en outre une porosité dudit échantillon dudit milieu poreux, à partir dudit volume poreux et de dimensions dudit échantillon dudit milieu poreux.According to an implementation of the invention, in step C), it is also possible to determine a porosity of said sample of said porous medium, from said porous volume and dimensions of said sample of said porous medium.

D'autres caractéristiques et avantages du procédé selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.Other characteristics and advantages of the method according to the invention will appear on reading the following description of non-limiting examples of embodiments, with reference to the appended figures and described below.

Liste des figuresList of Figures

La figure 1 illustre un exemple non limitatif de système de mesure pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention.FIG. 1 illustrates a non-limiting example of a measurement system for implementing the method according to the invention.

La figure 2 présente, pour un exemple d'application, l'évolution de la saturation moyenne en une saumure mesurée au cours du temps dans un échantillon d'un milieu poreux, et l'évolution du volume de cette saumure injecté dans cet échantillon au cours du temps.Figure 2 shows, for an example of application, the evolution of the average saturation in a brine measured over time in a sample of a porous medium, and the evolution of the volume of this brine injected into this sample at course of time.

La figure 3 présente, pour l'exemple d'application de la figure 2, une courbe représentative de l'évolution du volume de saumure injecté dans l'échantillon pendant l'étape 1, en fonction de la saturation moyenne mesurée.FIG. 3 presents, for the application example of FIG. 2, a curve representative of the evolution of the volume of brine injected into the sample during stage 1, as a function of the average saturation measured.

La figure 4 présente, pour l'exemple d'application de la figure 2, des points de mesure et une courbe représentatifs de l'évolution du volume de saumure injecté dans l'échantillon pendant l'étape 2, en fonction de la saturation moyenne mesurée.Figure 4 presents, for the application example of figure 2, measurement points and a curve representative of the evolution of the volume of brine injected into the sample during step 2, as a function of the average saturation measured.

La figure 5 présente, pour l'exemple d'application de la figure 2, des radiographies à rayons X ainsi que des profils de saturation pour 4 exemples de volumes prédéterminés de saumure injectés dans l'échantillon.Figure 5 presents, for the application example of Figure 2, X-ray radiographs as well as saturation profiles for 4 examples of predetermined volumes of brine injected into the sample.

L’invention concerne un procédé pour déterminer au moins une propriété relative au volume poreux d’un échantillon d'un milieu poreux. Par propriété relative au volume poreux, on entend le volume poreux lui-même, mais cela peut aussi comprendre la porosité (et en l'espèce la porosité utile), la perméabilité, la densité de la structure poreuse (autrement dit la matrice poreuse) etc.The invention relates to a method for determining at least one property relating to the pore volume of a sample of a porous medium. By property relating to the porous volume, we mean the porous volume itself, but it can also include the porosity (and in this case the useful porosity), the permeability, the density of the porous structure (in other words the porous matrix) etc

Le milieu poreux peut être une roche issue d’une formation souterraine (telle qu'une roche issue d'un réservoir pétrolier par exemple), ou bien un matériau poreux de type polymère, du béton, une membrane filtrante ou tout matériau présentant un volume poreux. Par échantillon de milieu poreux, on entend un morceau du milieu poreux. Dans le cas d'une roche issue d'une formation souterraine, l'échantillon peut avoir été prélevé par carottage.The porous medium can be a rock from an underground formation (such as a rock from an oil reservoir for example), or else a porous material of the polymer type, concrete, a filtering membrane or any material having a volume porous. By sample of porous medium is meant a piece of the porous medium. In the case of a rock from an underground formation, the sample may have been taken by coring.

La présente invention est décrite ci-après de manière non limitative dans le cadre du domaine de la caractérisation pétrophysique d’une roche provenant d’une formation souterraine, en particulier dans le domaine de l'exploitation des hydrocarbures d'une formation souterraine, et en particulier de la récupération assistée des hydrocarbures d'une formulation souterraineThe present invention is described below in a non-limiting manner in the context of the field of the petrophysical characterization of a rock originating from an underground formation, in particular in the field of the exploitation of hydrocarbons from an underground formation, and in particular enhanced oil recovery from a subterranean formulation

Le procédé selon l'invention est mis en œuvre au moyen au moins d'un dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne du volume poreux de l'échantillon. Par saturation, on entend la fraction du volume poreux occupée par un fluide. Par saturation moyenne, on entend une moyenne de la saturation d'un fluide dans l'ensemble du volume poreux de l'échantillon considéré, ou encore une moyenne de la saturation d'un fluide en tout point de l'échantillon.The method according to the invention is implemented by means of at least one device for measuring an average saturation of the pore volume of the sample. Saturation means the fraction of the pore volume occupied by a fluid. Mean saturation means an average of the saturation of a fluid in the whole of the pore volume of the sample considered, or even an average of the saturation of a fluid at any point of the sample.

Selon une variante principale de l'invention, le dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne du volume poreux de l'échantillon peut être un moyen pour la mesure d'une intensité d'un signal ayant traversé l'échantillon considéré. Selon une mise en œuvre de cette variante principale de l'invention, le dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne du volume poreux de l'échantillon peut comprendre un moyen de radiographie à rayons X, et/ou un moyen de mesure par rayons neutron. A noter que selon l'invention, on exploite une intensité moyenne d'un signal ayant traversé l'échantillon considéré. Par intensité moyenne, on entend une moyenne de l'intensité mesurée par le moyen de mesure de l'intensité pour l'ensemble du volume de l'échantillon. Par exemple, un moyen de mesure par radiographie 2D à rayons X conduit à une image 2D de l'intensité du signal s'étant propagé dans l'échantillon. L'intensité moyenne est alors la moyenne des intensités locales mesurées en tout point de la surface de l'image 2D issue de la radiographie 2D à rayons X.According to a main variant of the invention, the device for measuring an average saturation of the pore volume of the sample can be a means for measuring an intensity of a signal having passed through the sample considered. According to an implementation of this main variant of the invention, the device for measuring an average saturation of the pore volume of the sample can comprise means for X-ray radiography, and/or means for measuring by X-rays neutron. It should be noted that according to the invention, an average intensity of a signal having passed through the sample considered is exploited. By average intensity is meant an average of the intensity measured by the means for measuring the intensity for the entire volume of the sample. For example, a means of measurement by 2D X-ray radiography leads to a 2D image of the intensity of the signal having propagated in the sample. The average intensity is then the average of the local intensities measured at any point on the surface of the 2D image resulting from the 2D X-ray radiography.

Mais le dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne du volume poreux de l'échantillon peut être tout moyen de mesure de la saturation, non basé sur la mesure d'une intensité d'un signal ayant traversé l'échantillon, tel que des moyens de mesure par RMN (Résonance Magnétique Nucléaire).But the device for measuring an average saturation of the pore volume of the sample can be any means of measuring the saturation, not based on the measurement of an intensity of a signal having passed through the sample, such as means of measurement by NMR (Nuclear Magnetic Resonance).

Le procédé selon l'invention est mis en œuvre au moins au moyen d'un premier fluide et d'un deuxième fluide, ces deux fluides devant être différenciables par le dispositif pour la mesure de la saturation moyenne lorsque les premier et deuxième fluide sont injectés de manière séquentielle dans l'échantillon. Autrement dit, les deux fluides sont choisis de manière à ce qu'on puisse les distinguer par le dispositif pour la mesure de la saturation moyenne lorsqu'ils sont présents tous les deux dans l'échantillon, après avoir été injectés de manière séquentielle. Par exemple, lorsque le dispositif pour la mesure de la saturation moyenne correspond à un moyen de radiographie à rayons X, les deux fluides doivent avoir un numéro atomique moyen suffisamment éloignés, notamment éloignées d'au moins 3% préférentiellement 6%. Selon une mise en œuvre de l'invention, le couple de fluides peut être une saumure et une huile, notamment typiques de celles rencontrées dans un réservoir géologique d'hydrocarbures. Cela permet de se rapprocher des conditions in situ, et ainsi d'estimer une propriété relative au volume poreux réaliste. Alternativement, le couple de fluides peut être deux saumures de salinités différentes, c'est-à-dire ayant des salinités éloignées de préférence d'au moins 50 g/L, très préférentiellement d'au moins 100 g/L.The method according to the invention is implemented at least by means of a first fluid and a second fluid, these two fluids having to be distinguishable by the device for measuring the average saturation when the first and second fluids are injected. sequentially in the sample. In other words, the two fluids are chosen so that they can be distinguished by the device for measuring the average saturation when they are both present in the sample, after having been injected sequentially. For example, when the device for measuring the average saturation corresponds to an X-ray radiography means, the two fluids must have an average atomic number that is sufficiently far apart, in particular far apart by at least 3%, preferably 6%. According to one implementation of the invention, the couple of fluids can be a brine and an oil, in particular typical of those encountered in a geological reservoir of hydrocarbons. This makes it possible to get closer to the in situ conditions, and thus to estimate a property relating to the realistic porous volume. Alternatively, the pair of fluids can be two brines of different salinities, that is to say having salinities far apart, preferably at least 50 g/L, very preferably at least 100 g/L.

Selon une mise en œuvre particulière mais non limitative de la variante principale de l'invention, le dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne du volume poreux comprend un moyen de radiographie à rayons X. De manière classique, un moyen de radiographie à rayons X comprend une source de rayons X, et un détecteur de rayons X. De manière classique, l'intensité du signal mesurée par le moyen de radiographie à rayons X varie de manière log-linéaire avec la saturation. Ainsi mis en œuvre, le procédé exploite un contraste d’atténuation des rayons X entre deux fluides injectés dans l'échantillon de milieu poreux étudié. Avantageusement, l'échantillon de milieu poreux peut être positionné de manière à ce que la source de rayons X, l'échantillon de milieu poreux et le détecteur de rayons X soient sensiblement alignés. Avantageusement, les moyens de radiographie à rayons X sont aptes à réaliser une pluralité de radiographies, par exemple à intervalles réguliers pendant la mise en œuvre du procédé selon l'invention. L’intervalle régulier peut être compris entre 0,1 et 5 secondes, et peut valoir par exemple 1 seconde. Ainsi, la réalisation de radiographies à intervalles réguliers permet de suivre régulièrement et en temps réel l'évolution des fluides injectés dans l’échantillon.According to a particular but non-limiting implementation of the main variant of the invention, the device for measuring an average saturation of the pore volume comprises X-ray radiography means. Conventionally, X-ray radiography means X-ray comprises an X-ray source, and an X-ray detector. Typically, the signal intensity measured by the X-ray radiography means varies log-linearly with saturation. Thus implemented, the process exploits an X-ray attenuation contrast between two fluids injected into the porous medium sample studied. Advantageously, the porous medium sample can be positioned so that the X-ray source, the porous medium sample and the X-ray detector are substantially aligned. Advantageously, the X-ray radiography means are capable of performing a plurality of radiographs, for example at regular intervals during the implementation of the method according to the invention. The regular interval can be between 0.1 and 5 seconds, and can be equal to 1 second, for example. Thus, the production of X-rays at regular intervals makes it possible to monitor regularly and in real time the evolution of the fluids injected into the sample.

Avantageusement, le procédé selon l'invention peut être mis en œuvre au moyen d'un système de mesure comprenant, en sus du dispositif de mesure de la saturation moyenne du volume poreux de l'échantillon, au moins une cellule pour contenir l'échantillon de milieu poreux, et des moyens d’injection de fluide dans l'échantillon placé dans la cellule. Avantageusement, la cellule permet d'appliquer des conditions de pression, de température et de confinement qui sont proches des conditions in situ, par exemple les conditions de pression, température, et confinement d'un réservoir géologique situé à plusieurs kilomètres de profondeur. Un exemple d'un tel système de mesure est décrit dans le document WO 2017/129312 A1.Advantageously, the method according to the invention can be implemented by means of a measuring system comprising, in addition to the device for measuring the average saturation of the pore volume of the sample, at least one cell to contain the sample of porous medium, and means for injecting fluid into the sample placed in the cell. Advantageously, the cell makes it possible to apply pressure, temperature and confinement conditions which are close to in situ conditions, for example the pressure, temperature and confinement conditions of a geological reservoir located at a depth of several kilometers. An example of such a measurement system is described in document WO 2017/129312 A1.

Avantageusement, le système de mesure comprend en outre des moyens de traitement et d'analyse des mesures, par exemple par voie informatique à l’aide d’un microprocesseur, pour déterminer au moins une propriété relative au volume poreux de l'échantillon de milieu poreux. De préférence, on injecte les fluides du procédé selon l'invention au moyen de moyens d’injection de fluide configurés pour une injection séquentielle de fluides dans la cellule de manière automatique. Cela permet d’accélérer la mise en œuvre des étapes 1) et 2) du procédé selon l'invention décrites ci-après, et ainsi d'obtenir des propriétés relatives au volume poreux d'un échantillon de milieu poreux de manière plus rapide.Advantageously, the measurement system further comprises means for processing and analyzing the measurements, for example by computer using a microprocessor, to determine at least one property relating to the pore volume of the medium sample porous. Preferably, the fluids of the process according to the invention are injected by means of fluid injection means configured for a sequential injection of fluids into the cell automatically. This makes it possible to accelerate the implementation of steps 1) and 2) of the method according to the invention described below, and thus to obtain properties relating to the pore volume of a sample of porous medium more quickly.

La figure 1 illustre, de manière schématique et non limitative, un exemple de réalisation d'un système de mesure pouvant être mis en œuvre pour réaliser les étapes du procédé selon l'invention. Le système de mesure 1 comporte une cellule 3 qui contient un échantillon de milieu poreux (non représenté), un moyen pour la mesure d'une saturation moyenne 4 du volume poreux de l'échantillon, des moyens d’injection de fluide 2 dans la cellule 3. En outre, le système de mesure selon cette réalisation comporte des moyens de traitement et d'analyse des mesures sous la forme d'un ordinateur 1. Selon cette réalisation, l'ordinateur 1 peut aussi commander les moyens d'injection de fluide 2. Le système de mesure selon cette réalisation comprend en outre un moyen de mesure des débits volumiques 5 et un conduit 6 permettant de purger la ligne entre les moyens d'injection de fluide 2 et la cellule 3.FIG. 1 illustrates, in a schematic and non-limiting manner, an embodiment of a measurement system that can be implemented to carry out the steps of the method according to the invention. The measurement system 1 comprises a cell 3 which contains a sample of porous medium (not shown), a means for measuring an average saturation 4 of the pore volume of the sample, means 2 for injecting fluid into the cell 3. In addition, the measurement system according to this embodiment comprises means for processing and analyzing the measurements in the form of a computer 1. According to this embodiment, the computer 1 can also control the means for injecting fluid 2. The measuring system according to this embodiment further comprises a means of measuring the volume flow rates 5 and a pipe 6 allowing the line between the fluid injection means 2 and the cell 3 to be purged.

Le procédé selon l'invention comprend au moins les étapes suivantes :The method according to the invention comprises at least the following steps:

1) Calibration du dispositif pour la mesure de la saturation moyenne1) Calibration of the device for the measurement of the average saturation

2) Mesure de la saturation moyenne pour plusieurs volumes prédéterminés du deuxième fluide2) Measurement of the average saturation for several predetermined volumes of the second fluid

3) Détermination d'au moins le volume poreux de l'échantillon3) Determination of at least the pore volume of the sample

Les étapes du procédé selon l'invention sont détaillées ci-après.The steps of the method according to the invention are detailed below.

1) Calibration du dispositif pour la mesure de la saturation moyenne1) Calibration of the device for the measurement of the average saturation

Au cours de cette étape, on calibre le dispositif pour la mesure de la saturation moyenne du volume poreux de l'échantillon, au moins en saturant complètement (c'est-à-dire totalement) l'échantillon par le premier fluide puis par le deuxième fluide, et en mesurant une variation de réponse du dispositif pour la mesure de la saturation moyenne en fonction du fluide saturant complètement l'échantillon.During this step, the device is calibrated for measuring the average saturation of the pore volume of the sample, at least by completely (i.e. totally) saturating the sample with the first fluid then with the second fluid, and by measuring a variation in response of the device for measuring the average saturation as a function of the fluid completely saturating the sample.

Autrement dit, au cours de cette étape, on calibre le moyen de mesure de la saturation moyenne à partir de la variation de réponse du moyen de mesure de la saturation moyenne pour deux états de saturation totale en chacun des deux fluides impliqués dans la mise en œuvre du procédé selon l'invention.In other words, during this step, the means for measuring the average saturation is calibrated from the variation in response of the means for measuring the average saturation for two states of total saturation in each of the two fluids involved in the commissioning. implementation of the method according to the invention.

Selon la variante principale de l'invention selon laquelle le dispositif pour la mesure de la saturation moyenne du volume poreux d'un échantillon est un moyen pour la mesure d'une intensité d'un signal ayant traversé l'échantillon, on calibre le dispositif pour la mesure de la saturation moyenne en mesurant une différence de l'intensité moyenne (ou encore une variation d'intensité moyenne) entre le signal ayant traversé l'échantillon saturé totalement par le premier fluide et le signal ayant traversé l'échantillon saturé totalement par le deuxième fluide. Cette différence est, dans la suite du procédé, appelée "différence d'intensité de calibration" et est utilisée à des fins de normalisation des mesures issues du dispositif pour la mesure de la saturation moyenne, comme cela sera décrit dans l'étape 2).According to the main variant of the invention according to which the device for measuring the average saturation of the pore volume of a sample is a means for measuring an intensity of a signal having passed through the sample, the device is calibrated for measuring the average saturation by measuring a difference in the average intensity (or even a variation in average intensity) between the signal having passed through the sample totally saturated by the first fluid and the signal having passed through the sample totally saturated by the second fluid. This difference is, in the rest of the process, called "calibration intensity difference" and is used for the purpose of normalizing the measurements from the device for measuring the average saturation, as will be described in step 2) .

Selon un mode de réalisation de la variante principale de l'invention selon laquelle le procédé est mis en œuvre au moyen d'un moyen de radiographie à rayons X, on peut mesurer une différence d’intensité (ou encore une variation d'intensité) moyenne entre le signal ayant traversé l'échantillon saturé complètement par le premier fluide et par le deuxième fluide, exprimée en une unité propre au moyen de mesure par radiographie aux rayons X. Par exemple, la différence d'intensité moyenne entre deux saumures de salinités différentes peut être par exemple de 100 points de niveau de gris.According to one embodiment of the main variant of the invention according to which the method is implemented by means of X-ray radiography means, it is possible to measure a difference in intensity (or even a variation in intensity) average between the signal having passed through the sample saturated completely by the first fluid and by the second fluid, expressed in a proper unit by means of measurement by X-ray radiography. For example, the difference in average intensity between two brines of salinities different can be for example 100 gray level points.

Selon une mise en œuvre selon laquelle les deux fluides sont miscibles (cas de deux saumures par exemple), il suffit d’injecter chacun des fluides l'un après l'autre, de manière séquentielle.According to an implementation according to which the two fluids are miscible (case of two brines for example), it suffices to inject each of the fluids one after the other, sequentially.

Selon une mise en œuvre selon laquelle les deux fluides (dits principaux) ne sont pas miscibles (cas d'une saumure et d'une huile par exemple), on peut utiliser un ou plusieurs fluides intermédiaires permettant des miscibilités successives des deux fluides principaux, entre chaque injection des fluides principaux. Selon une mise en œuvre selon laquelle le premier fluide est une saumure et le deuxième fluide est une huile, on peut par exemple utiliser comme fluide intermédiaire de l’alcool iso-propylique, miscible avec la saumure lorsqu’en contact avec la saumure, et miscible avec certaines l’huiles, lorsqu’en contact avec elles.According to an implementation according to which the two fluids (called main) are not miscible (case of a brine and an oil for example), one can use one or more intermediate fluids allowing successive miscibility of the two main fluids, between each injection of the main fluids. According to an implementation according to which the first fluid is a brine and the second fluid is an oil, one can for example use as intermediate fluid isopropyl alcohol, miscible with the brine when in contact with the brine, and miscible with certain oils, when in contact with them.

Avantageusement, pour atteindre la saturation totale en chacun des deux fluides (principaux), chaque fluide est injecté avec des volumes importants, par exemple au moins 5 fois le volume total Vt total de l’échantillon pour chaque fluide. Cette injection de chacun des fluides jusqu'à saturation totale de l'échantillon peut avantageusement être réalisée de manière continue dans le temps.Advantageously, to achieve total saturation in each of the two (main) fluids, each fluid is injected with large volumes, for example at least 5 times the total volume Vt of the sample for each fluid. This injection of each of the fluids until total saturation of the sample can advantageously be carried out continuously over time.

Selon un mode de réalisation avantageux, au cours de cette étape, on mesure la saturation moyenne du volume poreux en deuxième fluide à plusieurs instants de la phase d'injection du deuxième fluide (de préférence de manière régulière dans le temps), au moyen du dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne du volume poreux. A ce stade de l'étape, le dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne du volume poreux n'est pas encore calibré, mais les mesures peuvent être calibrées a posteriori. Par exemple, selon la variante principale de l'invention selon laquelle le dispositif pour la mesure de la saturation moyenne du volume poreux d'un échantillon est un moyen pour la mesure d'une intensité d'un signal ayant traversé l'échantillon, on normalise les mesures de saturation moyenne par la différence d'intensité de calibration telle que définie ci-dessus.According to an advantageous embodiment, during this step, the average saturation of the pore volume with second fluid is measured at several instants of the injection phase of the second fluid (preferably in a regular manner over time), by means of the device for measuring an average saturation of the porous volume. At this stage of the step, the device for measuring an average saturation of the porous volume is not yet calibrated, but the measurements can be calibrated a posteriori. For example, according to the main variant of the invention according to which the device for measuring the average saturation of the porous volume of a sample is a means for measuring an intensity of a signal having passed through the sample, normalizes the average saturation measurements by the calibration intensity difference as defined above.

2) Mesure de la saturation moyenne pour plusieurs volumes prédéterminés du deuxième fluide2) Measurement of the average saturation for several predetermined volumes of the second fluid

Au cours de cette étape, on réalise une pluralité d'injections successives de volumes prédéterminés du deuxième fluide dans l'échantillon, et, pour chacun des volumes prédéterminés injectés dans l'échantillon, on mesure la saturation moyenne du volume poreux en deuxième fluide, au moyen du dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne du volume poreux calibré. Selon l'invention, l'échantillon est, préalablement à chacune des injections successives, saturé complètement par le premier fluide. Autrement dit, on injecte des volumes maitrisés du deuxième fluide dans la structure poreuse de l'échantillon considéré, et on mesure la saturation moyenne pour chacun de ces volumes.During this step, a plurality of successive injections of predetermined volumes of the second fluid are carried out in the sample, and, for each of the predetermined volumes injected into the sample, the average saturation of the porous volume with second fluid is measured, by means of the device for a measurement of an average saturation of the calibrated pore volume. According to the invention, the sample is, prior to each of the successive injections, completely saturated with the first fluid. In other words, controlled volumes of the second fluid are injected into the porous structure of the sample considered, and the average saturation is measured for each of these volumes.

Selon l'invention, on réalise au moins deux injections successives de deux volumes distincts du deuxième fluide dans l'échantillon, de préférence au moins cinq injections successives et très préférentiellement dix injections successives. En effet, comme cela sera décrit dans l'étape 3), ces mesures sont destinées à déterminer une pente d'une courbe représentative de l'évolution du volume de deuxième fluide injecté en fonction de la saturation moyenne mesurée. Par conséquent, plus le nombre de points de mesure est grand, plus on s'affranchit des erreurs potentielles de mesure pour certains points de mesure.According to the invention, at least two successive injections of two distinct volumes of the second fluid are carried out in the sample, preferably at least five successive injections and very preferably ten successive injections. Indeed, as will be described in step 3), these measurements are intended to determine a slope of a curve representative of the evolution of the volume of second fluid injected as a function of the average saturation measured. Consequently, the greater the number of measurement points, the greater the freedom from potential measurement errors for certain measurement points.

Selon la variante principale de l'invention selon laquelle le dispositif pour la mesure de la saturation moyenne du volume poreux d'un échantillon est un moyen pour la mesure d'une intensité d'un signal ayant traversé l'échantillon, on peut déterminer la saturation moyenne du volume poreux en deuxième fluide en mesurant une différence (ou encore une variation) entre l'intensité moyenne du signal ayant traversé l'échantillon saturé complètement par le premier fluide et l'intensité moyenne du signal ayant traversé l'échantillon comprenant un volume prédéterminé du deuxième fluide, cette différence d'intensité étant normalisée par la différence d'intensité de calibration telle que déterminée à l'étape 1). Autrement dit, on détermine la saturation moyenne du volume poreux par un volume prédéterminé de deuxième fluide selon une formule du type :According to the main variant of the invention according to which the device for measuring the average saturation of the pore volume of a sample is a means for measuring an intensity of a signal having passed through the sample, it is possible to determine the average saturation of the pore volume with second fluid by measuring a difference (or even a variation) between the average intensity of the signal having passed through the sample completely saturated by the first fluid and the average intensity of the signal having passed through the sample comprising a predetermined volume of the second fluid, this intensity difference being normalized by the calibration intensity difference as determined in step 1). In other words, we determine the average saturation pore volume by a predetermined volume of second fluid according to a formula of the type:

(1) (1)

est une différence entre l'intensité moyenne du signal ayant traversé l'échantillon saturé complètement par le premier fluide et une intensité moyenne du signal ayant traversé l'échantillon comprenant un volume prédéterminé du deuxième fluide et est la différence d'intensité de calibration déterminée à l'étape 1) décrite ci-dessus.Or is a difference between the average intensity of the signal having passed through the sample completely saturated with the first fluid and an average intensity of the signal having passed through the sample comprising a predetermined volume of the second fluid and is the calibration intensity difference determined in step 1) described above.

Selon une mise en œuvre de la variante principale de l'invention selon laquelle on utilise un moyen de radiographies à rayons X pour mesurer la saturation moyenne du volume poreux de l'échantillon, on peut appliquer l'équation (1) ci-dessus avec correspondant à la différence d'intensité moyenne mesurée par le moyen de radiographie à rayons X mesurée à l'étape 1) entre un état de l'échantillon saturé totalement par le fluide 2 et un état de l'échantillon saturé totalement par le fluide 1, et la différence d'intensité moyenne mesurée par le moyen de radiographie à rayons X à l'étape 2) entre un état de l'échantillon saturé totalement par le fluide 1 et un état de l'échantillon saturé par un volume prédéterminé de fluide 2.According to an implementation of the main variant of the invention according to which a means of X-ray radiography is used to measure the average saturation of the pore volume of the sample, one can apply the equation (1) above with corresponding to the average intensity difference measured by the X-ray radiography means measured in step 1) between a state of the sample totally saturated with fluid 2 and a state of the sample totally saturated with fluid 1 , And the average intensity difference measured by the X-ray radiography means in step 2) between a state of the sample totally saturated with fluid 1 and a state of the sample saturated with a predetermined volume of fluid 2.

Selon une mise en œuvre de l'invention, le volume maximal du deuxième fluide injecté dans l'échantillon est prédéterminé de manière à ce que l’intégralité du volume du deuxième fluide injecté soit contenue dans la structure poreuse. Autrement dit, le volume maximal du deuxième fluide injecté dans l'échantillon est prédéterminé de manière à ce que le deuxième fluide ne perce pas (c'est-à-dire de manière à ce qu'il ne sorte pas de l'échantillon) lorsqu'il est injecté dans l'échantillon, car cela conduirait à une mesure faussée de la saturation moyenne pour le volume injecté. On peut avantageusement utiliser un moyen de mesures par radiographie à rayons X comme moyen de mesure de la saturation moyenne dans ce but, car ce moyen de mesure de la saturation permet une mesure locale (images 2D) qui peut être utilisée pour surveiller que le deuxième fluide ne perce pas pendant l’injection, comme cela sera montré dans l'exemple d'application ci-après.According to one implementation of the invention, the maximum volume of the second fluid injected into the sample is predetermined so that the entire volume of the second fluid injected is contained in the porous structure. In other words, the maximum volume of the second fluid injected into the sample is predetermined so that the second fluid does not pierce (i.e. so that it does not come out of the sample) when injected into the sample, as this would lead to a skewed measurement of the average saturation for the injected volume. One can advantageously use a means of measurement by X-ray radiography as means of measurement of the average saturation for this purpose, because this means of measurement of the saturation allows a local measurement (2D images) which can be used to monitor that the second fluid does not break through during injection, as will be shown in the application example below.

Selon une mise en œuvre selon laquelle on dispose d'une estimation a priori du volume poreux de l'échantillon (par exemple s'il a été préalablement déterminé par un autre procédé ou si des valeurs sont données dans la littérature pour cet échantillon ou pour des analogues géologiques) de l'échantillon considéré, le volume maximal du deuxième fluide injecté dans l'échantillon est inférieur à 0.8 fois le volume poreux de l’échantillon a priori. La valeur a priori du volume poreux pouvant être entachée d'erreur, cela permet d'éviter une percée du deuxième fluide si la valeur a priori du volume poreux est sous-estimée de moins de 20 %.According to an implementation according to which one has an a priori estimate of the pore volume of the sample (for example if it has been previously determined by another process or if values are given in the literature for this sample or for geological analogues) of the sample considered, the maximum volume of the second fluid injected into the sample is less than 0.8 times the pore volume of the sample a priori. Since the a priori value of the pore volume may be marred by error, this makes it possible to avoid a breakthrough of the second fluid if the a priori value of the pore volume is underestimated by less than 20%.

Selon le mode de réalisation avantageux selon lequel on a réalisé des mesures de la saturation moyenne en deuxième fluide au cours de l'étape 1) tel que décrit ci-dessus, une valeur a priori du volume poreux de l'échantillon peut être estimée à partir de ces mesures de la saturation moyenne réalisées au cours de l'injection continue du deuxième fluide, mesures à partir desquelles on peut déduire une estimation a priori du volume poreux en déterminant la pente d'une droite représentative de l'évolution du volume de deuxième fluide injecté en fonction de la saturation moyenne. Ce mode de réalisation avantageux sera illustré dans l'exemple d'application ci-après. A noter que le volume poreux déterminé par ce mode de réalisation peut être entaché d'erreur (il s'agit donc bien d'une estimation a priori). En effet, comme on injecte le deuxième fluide de manière continue et toujours au même débit selon ce mode de réalisation, si on fait une erreur sur le débit d’injection, l'estimation du volume est faussée, et par conséquent le calcul du volume poreux aussi. A noter que les mesures de saturation moyenne réalisées au cours de l'étape 2 permettent une détermination plus fiable du volume poreux selon l'étape 3), car ces mesures sont réalisées de manière indépendante les unes des autres, pour une succession de volumes de deuxième fluide injectés dans l'échantillon préalablement saturé complètement en premier fluide, ce qui réduit l'incertitude globale sur l'estimation d'une pente fonction du volume. Par ailleurs, l'avantage d’injecter une pluralité de volumes prédéterminés de deuxième fluide, après une saturation complète en premier fluide avant chaque injection du deuxième fluide, permet d'utiliser des débits et temps d’injection différents, et ainsi de réduire l'incertitude sur chaque point de mesure. En effet, on peut ainsi par exemple réduire le débit (i.e. augmenter le temps d’injection) pour l’injection des plus petits volumes, et inversement augmenter le débit (i.e. réduire le temps d’injection) pour l’injection des plus grands volumes.According to the advantageous embodiment according to which measurements of the average second fluid saturation were carried out during step 1) as described above, an a priori value of the pore volume of the sample can be estimated at from these measurements of the average saturation carried out during the continuous injection of the second fluid, measurements from which it is possible to deduce an a priori estimate of the porous volume by determining the slope of a straight line representative of the evolution of the volume of second fluid injected according to the average saturation. This advantageous embodiment will be illustrated in the application example below. It should be noted that the pore volume determined by this embodiment may be marred by error (it is therefore indeed an a priori estimate). Indeed, as the second fluid is injected continuously and always at the same rate according to this embodiment, if an error is made on the injection rate, the estimation of the volume is distorted, and consequently the calculation of the volume also porous. It should be noted that the average saturation measurements carried out during step 2 allow a more reliable determination of the pore volume according to step 3), because these measurements are carried out independently of each other, for a succession of volumes of second fluid injected into the sample previously completely saturated with the first fluid, which reduces the overall uncertainty in the estimation of a volume-dependent slope. Furthermore, the advantage of injecting a plurality of predetermined volumes of second fluid, after complete saturation with first fluid before each injection of the second fluid, makes it possible to use different flow rates and injection times, and thus to reduce the uncertainty on each measurement point. Indeed, it is thus possible, for example, to reduce the flow rate (i.e. increase the injection time) for the injection of smaller volumes, and conversely increase the flow rate (i.e. reduce the injection time) for the injection of larger volumes. volumes.

Selon une mise en œuvre de l'invention, le volume minimal du deuxième fluide injecté dans l'échantillon est prédéterminé en fonction de la précision des appareils de mesure utilisés pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention, par exemple l'incertitude sur les moyens de mesure du débit des fluides injectés dans l'échantillon et/ou l'incertitude sur le moyen de mesure de la saturation moyenne selon l'invention.According to an implementation of the invention, the minimum volume of the second fluid injected into the sample is predetermined according to the precision of the measuring devices used for the implementation of the method according to the invention, for example the uncertainty on the means for measuring the flow rate of the fluids injected into the sample and/or the uncertainty on the means for measuring the average saturation according to the invention.

Avantageusement, les volumes prédéterminés du deuxième fluide injectés dans l'échantillon de milieu poreux pendant la deuxième étape sont compris entre 0.05 à 0.8 fois d'une estimation a priori du volume poreux. On évite de cette manière les erreurs d'estimation de la saturation moyenne liées aux incertitudes sur la mesure et à une percée du deuxième fluide.Advantageously, the predetermined volumes of the second fluid injected into the sample of porous medium during the second step are between 0.05 and 0.8 times of an a priori estimate of the porous volume. In this way, the errors in estimating the average saturation linked to uncertainties in the measurement and to a breakthrough of the second fluid are avoided.

Selon une mise en œuvre de l'invention, l'injection d'un volume prédéterminé du deuxième fluide est maitrisée à l’aide d'un moyen de mesure du débit volumique.According to one implementation of the invention, the injection of a predetermined volume of the second fluid is controlled using a means of measuring the volume flow.

Selon une mise en œuvre de l'invention, on peut réaliser l'injection d'un volume prédéterminé de deuxième fluide dans l'échantillon de milieu poreux considéré de la manière suivante, au moyen par exemple du système de mesure décrit plus haut et notamment en Figure 1 :According to one implementation of the invention, it is possible to inject a predetermined volume of second fluid into the sample of porous medium considered in the following way, by means for example of the measurement system described above and in particular in Figure 1:

- on injecte le premier fluide dans le système de mesure pour purger les lignes de tout fluide entre la pompe du moyen d'injection et l'échantillon ;- the first fluid is injected into the measuring system to purge the lines of any fluid between the pump of the injection means and the sample;

- on injecte le premier fluide dans l'échantillon de manière à saturer totalement le volume poreux de l'échantillon, au moyen des moyens d'injection de fluide 2 ;- the first fluid is injected into the sample so as to completely saturate the pore volume of the sample, by means of the fluid injection means 2;

- au moyen des moyens d'injection de fluide 2, on injecte le deuxième fluide pour purger les lignes entre la pompe et la structure poreuse, au moyen par exemple du conduit 6 en Figure 1;- By means of fluid injection means 2, the second fluid is injected to purge the lines between the pump and the porous structure, for example by means of conduit 6 in Figure 1;

- on injecte un volume prédéterminé du deuxième fluide dans l'échantillon. Ce volume peut être quantifié à l’aide de la mesure de débit volumique, au moyen du moyen de mesure des débits volumiques 5, et de la durée d’injection.- A predetermined volume of the second fluid is injected into the sample. This volume can be quantified using the volume flow measurement, by means of the volume flow measuring means 5, and the injection time.

L'ensemble de ces étapes peut être répété pour chaque volume prédéterminé de deuxième fluide à injecter dans l'échantillon de milieu poreux.All of these steps can be repeated for each predetermined volume of second fluid to be injected into the sample of porous medium.

3) Détermination d'au moins le volume poreux de l'échantillon3) Determination of at least the pore volume of the sample

Au cours de cette étape, à partir des mesures réalisées à l'étape précédente, on détermine au moins le volume poreux de l'échantillon en déterminant une pente d'une courbe représentative de l'évolution du volume prédéterminé en deuxième fluide en fonction de la saturation moyenne en deuxième fluide mesurée à l'étape précédente.During this step, from the measurements carried out in the previous step, at least the pore volume of the sample is determined by determining a slope of a curve representative of the evolution of the predetermined volume of second fluid as a function of the average second fluid saturation measured in the previous step.

Autrement dit, on détermine le volume poreux de l' échantillon considéré selon une formule du type :In other words, the pore volume is determined of the sample considered according to a formula of the type:

(2) (2)

représente la pente d'une courbe représentative de l'évolution du volume prédéterminé en deuxième fluide en fonction de la saturation moyenne en deuxième fluide, cette courbe étant réalisée au moyen des mesures de l'étape 2, calibrées telles que décrit à l'étape 1.Or represents the slope of a curve representative of the evolution of the volume predetermined in second fluid according to the average saturation in the second fluid, this curve being produced using the measurements of step 2, calibrated as described in step 1.

Selon la variante principale de l'invention selon laquelle le moyen de mesure de la saturation moyenne du volume poreux d'un échantillon comprend un moyen de mesure de l'intensité d'un signal ayant traversé l'échantillon, en combinant les équations (1) et (2), on peut déterminer le volume poreux de l'échantillon selon une formule du type :According to the main variant of the invention according to which the means for measuring the average saturation of the porous volume of a sample comprises a means for measuring the intensity of a signal having passed through the sample, by combining the equations (1 ) and (2), the pore volume of the sample can be determined using a formula of the type:

[Math 3[Math 3

(3) (3)

Selon une mise en œuvre avantageuse de l'invention, on détermine la pente de la courbe représentative de l'évolution du volume prédéterminé en deuxième fluide en fonction de la saturation moyenne en deuxième fluide par une régression linéaire, par exemple mise en œuvre au moyen de moyens de traitement et d'analyse tels qu'un ordinateur.According to an advantageous implementation of the invention, the slope of the curve representative of the evolution of the predetermined volume of second fluid is determined as a function of the average saturation of second fluid by a linear regression, for example implemented by means processing and analysis means such as a computer.

Avantageusement, préalablement à la détermination de la pente de la courbe représentative de l'évolution du volume prédéterminé en deuxième fluide en fonction de la saturation moyenne en deuxième fluide, on présélectionne les mesures réalisées à l'étape 2 de manière à exclure les valeurs pour lesquelles, pour les volumes de deuxième fluide injectés les plus élevés, les mesures de la saturation moyenne en fonction du volume de deuxième fluide injecté s'écartent d'une droite passant par les mesures réalisées pour les volumes injectés les plus faibles. Cela permet de ne pas tenir compte des mesures de saturation réalisées à l'étape 2 alors que le volume de deuxième fluide injecté est supérieur au volume poreux (percée du fluide 2).Advantageously, prior to the determination of the slope of the curve representative of the evolution of the predetermined volume of second fluid as a function of the average saturation of second fluid, the measurements carried out in step 2 are pre-selected so as to exclude the values for which, for the highest volumes of second fluid injected, the measurements of the average saturation as a function of the volume of second fluid injected deviate from a straight line passing through the measurements made for the lowest volumes injected. This makes it possible to disregard the saturation measurements carried out in step 2 when the volume of second fluid injected is greater than the pore volume (breakthrough of fluid 2).

Avantageusement, à partir du volume poreux , on peut déterminer la porosité de l'échantillon de milieu poreux selon la formule ci-dessous :Advantageously, from the pore volume , we can determine the porosity of the sample of porous medium according to the formula below:

(4) (4)

est le volume total de l'échantillon considéré.Or is the total volume of the sample considered.

Selon une mise en œuvre de l'invention selon laquelle l'échantillon est de forme cylindrique, de longueur L et de diamètre D, on peut déterminer la porosité de l'échantillon de milieu poreux selon la formule ci-dessous :According to an implementation of the invention according to which the sample is of cylindrical shape, of length L and of diameter D, it is possible to determine the porosity of the sample of porous medium according to the formula below:

(5) (5)

Une telle formule est avantageusement utilisée pour des échantillons de roche, qui sont généralement prélevés par carottage et ont donc une forme cylindrique.Such a formula is advantageously used for rock samples, which are generally taken by coring and therefore have a cylindrical shape.

Selon une mise en œuvre de l'invention, on peut en outre déterminer la perméabilitéKde l'échantillon de milieu poreux à partir d'une loi de corrélation dite "loi de corrélationK-ϕ".Ces lois, qui sont généralement déterminées de manière empirique et se présentent sous la forme de tables de correspondance, permettent d'estimer une valeur de la perméabilité à partir d'une valeur de porosité.According to one implementation of the invention, it is also possible to determine the permeability K of the sample of porous medium from a correlation law called “ K-ϕ correlation law”. These laws, which are generally determined empirically and are in the form of correspondence tables, make it possible to estimate a permeability value from a porosity value.

Selon une mise en œuvre de l'invention, on peut en outre déterminer la densité de la matrice de l'échantillon de milieu poreux (c'est-à-dire la partie solide de la structure poreuse), à l’aide la masse sèche de l’échantillon ms, selon une formule du type :According to an implementation of the invention, it is also possible to determine the density of the matrix of the sample of porous medium (i.e. the solid part of the porous structure), using the dry mass of the sample m s , according to a formula of the type:

(6) ( 6)

ExemplesExamples

Les avantages du procédé selon l'invention sont présentés ci-après dans un exemple d'application.The advantages of the method according to the invention are presented below in an application example.

Pour cet exemple d'application, l'échantillon de milieu poreux considéré est un échantillon cylindrique de roche Bentheimer. Ses dimensions, mesurées au pied à coulisse, sont les suivantes : longueur L = 2.010 cm et diamètre D = 0.980 cm. On peut donc en déduire que l'échantillon a un volume total de 1.52cc avec une incertitude de +/- 0.01cc, en appliquant la formule :For this example of application, the sample of porous medium considered is a cylindrical sample of Bentheimer rock. Its dimensions, measured with a caliper, are as follows: length L = 2.010 cm and diameter D = 0.980 cm. It can therefore be deduced that the sample has a total volume of 1.52cc with an uncertainty of +/- 0.01cc, applying the formula:

[Math 7] (7)[Math 7] (7)

Pour cet exemple d'application, les deux fluides utilisés sont deux saumures : une saumure ayant une salinité de 10 g/L (saumure A) et une saumure ayant une salinité de 200 g/L de (saumure B).For this application example, the two fluids used are two brines: a brine having a salinity of 10 g/L (brine A) and a brine having a salinity of 200 g/L (brine B).

La mise en œuvre du procédé selon l'invention est réalisée au moyen du système de mesure présenté en figure 1, le dispositif pour la mesure de la saturation moyenne dans le volume poreux de l'échantillon correspondant à un moyen de radiographie par rayons X, une radiographie étant prise toutes les 10 secondes.The implementation of the method according to the invention is carried out by means of the measurement system presented in FIG. 1, the device for measuring the average saturation in the pore volume of the sample corresponding to an X-ray radiography means, an X-ray being taken every 10 seconds.

Par ailleurs, pour la mise en œuvre de l'étape 2 du procédé selon l'invention, les volumes prédéterminés de saumure B sont injectés à un débit de 0.05 cc/min, contrôlé par le moyen de mesure des débits volumiques 5 en figure 1.Furthermore, for the implementation of step 2 of the method according to the invention, the predetermined volumes of brine B are injected at a flow rate of 0.05 cc/min, controlled by the volume flow measurement means 5 in FIG. .

La courbe en trait plein en figure 2 représente l'évolution de la saturation moyenne S en saumure B dans l'échantillon au cours du temps T, pendant l'application des étapes 1 (t = 0 min à t = 50min) et 2 (t = 50min à t = 250 min) du procédé selon l'invention. La courbe en pointillés de la figure 2 représente l'évolution du volume V de saumure B dans l'échantillon au cours du temps T pendant ces mêmes étapes.The curve with a solid line in figure 2 represents the evolution of the mean saturation S in brine B in the sample over time T, during the application of steps 1 (t = 0 min to t = 50 min) and 2 ( t=50 min to t=250 min) of the process according to the invention. The dotted curve in FIG. 2 represents the evolution of the volume V of brine B in the sample over time T during these same stages.

Par ailleurs, les mesures ont été réalisées dans les conditions suivantes : pression de confinement de 30 bars, pression de pore de 10 bars, et température de 23°C.Furthermore, the measurements were carried out under the following conditions: confinement pressure of 30 bars, pore pressure of 10 bars, and temperature of 23°C.

La mise en œuvre des étapes 1 à 3 du procédé selon l'invention est détaillée ci-après.The implementation of steps 1 to 3 of the method according to the invention is detailed below.

Etape 1 :Step 1 :

Dans cet étape, un volume important de saumure B est injecté dans l’échantillon initialement saturé avec la saumure A, jusqu’à sa saturation complète. La saturation complète est repérée par la stabilisation dans le temps de la mesure de l'intensité moyenne du signal ayant traversé l'échantillon. La différence entre l'intensité moyenne mesurée lorsque l'échantillon est complètement saturé en saumure B et l'intensité moyenne mesurée lorsque l'échantillon est complètement saturé en saumure A est de 100 niveaux de gris. Cette différence d'intensité moyenne est utilisée pour la normalisation de toutes les mesures d'intensité réalisées au cours de la mise en œuvre du procédé. Cela se traduit par le plateau P à une valeur de saturation moyenne de 1 en figure 2.In this step, a large volume of brine B is injected into the sample initially saturated with brine A, until its complete saturation. Complete saturation is identified by the stabilization over time of the measurement of the average intensity of the signal having passed through the sample. The difference between the average intensity measured when the sample is completely saturated with brine B and the average intensity measured when the sample is completely saturated with brine A is 100 gray levels. This mean intensity difference is used for the normalization of all the intensity measurements carried out during the implementation of the method. This translates to the plateau P at an average saturation value of 1 in Figure 2.

Par ailleurs, au cours de cette étape, une première estimation du volume poreux peut être faite selon le mode de réalisation avantageux décrit ci-dessus. Plus précisément, on détermine la pente d'une courbe représentant l'évolution du volume de deuxième fluide injecté en fonction de la saturation moyenne en deuxième fluide mesurée pendant cette première étape, c'est-à-dire de t = 0 min à au plus t = 50 min. La figure 3 représente une telle courbe, pour des volumes de deuxième fluide injectés entre t=0 et 12 min environ (au-delà l'échantillon est totalement saturé). On peut observer sur la figure 3 que la courbe (en trait plein) représentant le volume injecté V varie de manière linéaire (la partie linéaire de la courbe est marquée en trait épais) en fonction de la saturation moyenne S pour des volumes jusqu'à environ 0.65cc. Plus précisément, la pente de la droite correspondante (en traits pointillés) est mesurée à 0.285 (+/- 0.062), permettant ainsi de calculer une estimation du volume poreux Vp = 0.285cc (+/- 0.062cc). Cette estimation n’est qu'approximative mais permet de prédéterminer les volumes de saumure B qui seront injectés dans la deuxième étape. Il n’est en effet pas nécessaire d’injecter des volumes de saumure B supérieurs à 0.285cc.Furthermore, during this step, a first estimate of the porous volume can be made according to the advantageous embodiment described above. More precisely, the slope of a curve representing the evolution of the volume of second fluid injected as a function of the average second fluid saturation measured during this first step, that is to say from t=0 min to at plus t = 50 min. FIG. 3 represents such a curve, for volumes of second fluid injected between t=0 and approximately 12 min (beyond the sample is completely saturated). It can be observed in FIG. 3 that the curve (in solid line) representing the injected volume V varies linearly (the linear part of the curve is marked in thick line) as a function of the average saturation S for volumes up to about 0.65cc. More precisely, the slope of the corresponding line (in dotted lines) is measured at 0.285 (+/- 0.062), thus making it possible to calculate an estimate of the pore volume Vp = 0.285cc (+/- 0.062cc). This estimate is only approximate but makes it possible to predetermine the volumes of brine B which will be injected in the second stage. It is in fact not necessary to inject volumes of brine B greater than 0.285cc.

Etape 2 :2nd step :

Une série de sept volumes prédéterminés de saumure B sont injectés, l'échantillon étant préalablement saturé complètement en saumure A. Les mesures d'intensité réalisées au cours du temps T sont normalisées par la valeur déterminée à l'étape 1. La saturation moyenne pour chaque volume prédéterminé de saumure B est donnée par les plateaux P1 à P7 de la courbe S de la figure 2. Les valeurs de saturation moyenne mesurées pour chacun des sept volumes V1 à V7 de saumure B injectés sont par ailleurs données dans le tableau 1. Ce tableau présente également une estimation des incertitudes (plus précisément des incertitudes élargies, telles que l'intervalle de confiance à 95 % IC95 soit égal à deux fois l'écart-type (soit C95=2*δ), déterminées en prenant une erreur standard relative sur la mesure du débitδ debit =0.001 cc/min, sur la mesure du tempsδ temps =10 s et sur la mesure de la saturationδ sat =0.01 (soit 1 point de saturation).A series of seven predetermined volumes of brine B are injected, the sample being completely saturated beforehand with brine A. The intensity measurements taken over time T are normalized by the value determined in step 1. The average saturation for each predetermined volume of brine B is given by plateaus P1 to P7 of curve S in figure 2. The average saturation values measured for each of the seven volumes V1 to V7 of brine B injected are also given in table 1. This table also presents an estimate of the uncertainties (more precisely expanded uncertainties, such that the 95% confidence interval IC95 is equal to twice the standard deviation (i.e. C95=2* δ ), determined by taking an error relative standard on the flow measurement δ flow = 0.001 cc/min, on the time measurement δ time = 10 s and on the saturation measurement δ sat = 0.01 (i.e. 1 saturation point).

SaturationSaturation
mesurée (frac.)measured (frac.)
VolumeVolume
injecté (cc)injected (cc)
IncertitudesUncertainties
2*δ2*δ satSat (frac.)(frac.) 2*δ2*δ volflight (cc)(CC) V1V1 0.0500.050 0.0500.050 0.0200.020 0.016790.01679 V2V2 0.1950.195 0.1020.102 0.0200.020 0.017140.01714 V3V3 0.3480.348 0.1530.153 0.0200.020 0.017710.01771 V4V4 0.5230.523 0.2040.204 0.0200.020 0.018490.01849 V5V5 0.6770.677 0.2550.255 0.0200.020 0.019440.01944 V6V6 0.8000.800 0.3070.307 0.0200.020 0.020540.02054 V7V7 0.8850.885 0.3480.348 0.0200.020 0.021770.02177

Etape 3 :Step 3:

La figure 4 présente sous la forme de losange les points de mesure du tableau 1, c'est-à-dire les valeurs de la saturation moyenne mesurées pour chacun des sept volumes V1 à V7 de saumure B, ainsi que les barres d'erreur sur la mesure du volume et sur la mesure de la saturation moyenne. On peut observer une linéarité entre les saturations mesurées et volumes injectés, sauf pour les points correspondants aux volumes V6 et V7, qui semblent s’écarter de la tendance linéaire.Figure 4 presents in the form of a diamond the measurement points of table 1, that is to say the values of the average saturation measured for each of the seven volumes V1 to V7 of brine B, as well as the error bars on the volume measurement and on the average saturation measurement. A linearity can be observed between the measured saturations and injected volumes, except for the points corresponding to volumes V6 and V7, which seem to deviate from the linear trend.

La figure 5 présente les radiographies R1, R3, R5, et R6 prises respectivement pour les volumes V1, V3, V5 et V6 injectés dans l'échantillon (qui est, pour cette représentation, disposé verticalement, avec une saumure B injectée par le bas de l'échantillon). La saumure B est ici représentée par la couleur noire et la saumure A par la couleur blanche. Les couleurs intermédiaires correspondent à un mélange entre ces deux fluides miscibles. Cette figure 5 présente également les profils de saturation S1, S3, S5 et S6 le long de l'échantillon, interprétés à partir des images issues de la radiographie à rayons X, la distance D = 0 désignant la sortie de l’échantillon et la distance D = 1 désignant l’entrée.Figure 5 shows the radiographs R1, R3, R5, and R6 taken respectively for the volumes V1, V3, V5 and V6 injected into the sample (which is, for this representation, arranged vertically, with a brine B injected from below of the sample). Brine B is here represented by the black color and brine A by the white color. The intermediate colors correspond to a mixture between these two miscible fluids. This figure 5 also presents the saturation profiles S1, S3, S5 and S6 along the sample, interpreted from the images obtained from the X-ray radiography, the distance D = 0 designating the outlet of the sample and the distance D = 1 designating the entrance.

Ces représentations permettent d'observer qu’à partir du volume V6, le volume de saumure B injectée est trop important par rapport au volume poreux, et perce à la sortie de l’échantillon. La percée est repérée par une saturation supérieure à 0 à la sortie de l’échantillon (indiquée par la flèche sur la figure 5). Cette analyse permet d’exclure les mesures relatives aux volumes V6 et V7 pour la détermination de la pente de la courbe représentative de l'évolution des volumes injectés en fonction de la saturation moyenne mesurée. On peut aussi constater que les volumes V6 et V7 sont supérieurs à l'estimation a priori du volume poreux (0.285 cc) réalisée à l'étape 1, ce qui confirme qu'il est préférable de ne pas prendre en compte ces points de mesure.These representations make it possible to observe that from volume V6, the volume of brine B injected is too large compared to the pore volume, and pierces at the exit of the sample. The breakthrough is marked by a saturation greater than 0 at the sample outlet (indicated by the arrow in Figure 5). This analysis makes it possible to exclude the measurements relating to the volumes V6 and V7 for the determination of the slope of the curve representative of the evolution of the volumes injected according to the average saturation measured. We can also see that the volumes V6 and V7 are greater than the a priori estimate of the porous volume (0.285 cc) carried out in step 1, which confirms that it is preferable not to take these measurement points into account. .

La courbe C en pointillés sur la figure 4 présente une droite obtenue par une régression linéaire appliquée aux points de mesure correspondant aux volumes V1 à V5. Comme les différences d'intensité mesurées à l'étape 2 sont normalisées par la différence d'intensité mesurée à l'étape 1, la pente de la droite donne directement le volume poreux de l’échantillon, en application de l'équation (2). En l'espèce, le volume poreux est égal à 0.323 cc.The dotted curve C in FIG. 4 presents a straight line obtained by a linear regression applied to the measurement points corresponding to the volumes V1 to V5. As the intensity differences measured in step 2 are normalized by the intensity difference measured in step 1, the slope of the line directly gives the pore volume of the sample, by applying equation (2 ). In this case, the pore volume is equal to 0.323 cc.

A partir de l’équation (4), on détermine la porosité :ϕ= 0.323 / 1.52 = 21.3%.From equation (4), the porosity is determined: ϕ = 0.323 / 1.52 = 21.3%.

Les incertitudes mesurées pour chaque point de mesure peuvent ensuite être utilisées pour évaluer l’incertitude sur la régression linéaire. L’objectif est de déterminer statistiquement toutes les droites de régression linéaire passant par les données mesurées en incluant leurs incertitudes. Pour ce faire, des séries de données synthétiques sont générées, dans lesquelles les points mesurés (volumes injectés et saturations mesurées) varient autour de leur valeur selon leur incertitude calculée précédemment et présentée dans le tableau 1. Une loi de distribution normale est utilisée pour distribuer statistiquement ces incertitudes. Une régression linéaire (pente et ordonnée à l’origine) est calculée pour chaque série synthétique obtenue. La distribution statistique des pentes ainsi déterminée est caractérisée par une erreur standardδ pente = 0.019, et donc une erreur standard sur le volume poreuxδ Vporeux =δ pente = 0.019cc. L’incertitude élargie sur la porosité est calculée par propagation àδ porosité = 0.025 ce qui conduit à une porositéϕ= 21.3% +/- 2.5%.The uncertainties measured for each measurement point can then be used to evaluate the uncertainty on the linear regression. The objective is to statistically determine all the linear regression lines passing through the measured data, including their uncertainties. To do this, synthetic data series are generated, in which the measured points (injected volumes and measured saturations) vary around their value according to their previously calculated uncertainty and presented in table 1. A normal distribution law is used to distribute these uncertainties statistically. A linear regression (slope and y-intercept) is calculated for each synthetic series obtained. The statistical distribution of the slopes thus determined is characterized by a standard error δ slope = 0.019, and therefore a standard error on the pore volume δ Vporous = δ slope = 0.019cc. The expanded uncertainty on the porosity is calculated by propagation at δ porosity = 0.025 which leads to a porosity ϕ = 21.3% +/- 2.5%.

Ainsi, le procédé selon l'invention permet de mesurer au moins le volume poreux accessible à un fluide d'un échantillon d'un milieu poreux, et ainsi de pouvoir en déduire notamment la porosité utile. De plus, le procédé selon l'invention peut être avantageusement mis en œuvre au moyen d'un système de mesure pouvant reproduire des conditions de pression, température, et confinement) correspondant à des conditions in situ, par exemple les conditions de pression, température, et confinement d'un réservoir géologique situé à plusieurs kilomètres de profondeur. Le procédé selon l'invention peut aussi avantageusement être mis en œuvre au moyen de fluides d'intérêt pour le domaine d'application visé, tels que des saumures et/ou des huiles impliquées dans le domaine de la récupération assistée d'hydrocarbures.Thus, the method according to the invention makes it possible to measure at least the porous volume accessible to a fluid of a sample of a porous medium, and thus to be able to deduce therefrom in particular the useful porosity. In addition, the method according to the invention can be advantageously implemented by means of a measurement system capable of reproducing pressure, temperature, and confinement conditions) corresponding to in situ conditions, for example the pressure, temperature , and containment of a geological reservoir located several kilometers deep. The method according to the invention can also advantageously be implemented using fluids of interest for the intended field of application, such as brines and/or oils involved in the field of enhanced hydrocarbon recovery.

Claims (10)

Procédé pour déterminer au moins une propriété relative au volume poreux d'un échantillon d'un milieu poreux, ledit procédé étant mis en œuvre au moyen au moins d'un dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne dudit volume poreux dudit échantillon, au moyen d'un premier fluide et d'un deuxième fluide différenciables par ledit dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne dudit volume poreux dudit échantillon lorsque lesdits premier et deuxième fluide sont injectés de manière séquentielle dans ledit échantillon, caractérisé en ce que on réalise au moins les étapes suivantes :
A) On calibre ledit dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne dudit volume poreux dudit échantillon, au moins en saturant complètement ledit échantillon par ledit premier fluide, puis par ledit deuxième fluide, et en mesurant une variation de réponse dudit moyen pour la mesure de ladite saturation moyenne pour ledit échantillon saturé complètement en ledit premier fluide et pour ledit échantillon saturé complètement en ledit deuxième fluide ;
B) On réalise une pluralité d'injections successives dans ledit échantillon de volumes prédéterminés dudit deuxième fluide, ledit échantillon étant, préalablement à chacune desdites injections successives, saturé complètement en ledit premier fluide, et on mesure, pour chacun desdits volumes prédéterminés en ledit deuxième fluide, ladite saturation moyenne dudit volume poreux en ledit deuxième fluide au moyen dudit dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne dudit volume poreux dudit échantillon calibré ;
C) à partir desdites mesures de saturation moyenne dudit volume poreux en ledit deuxième fluide réalisées pour chacun desdits volumes prédéterminés dudit deuxième fluide injectés dans ledit échantillon, on détermine au moins ledit volume poreux dudit échantillon en déterminant une pente d'une courbe représentative de l'évolution dudit volume en ledit deuxième fluide en fonction de ladite saturation moyenne dudit volume poreux en ledit deuxième fluide.
Method for determining at least one property relating to the pore volume of a sample of a porous medium, said method being implemented by means of at least one device for measuring an average saturation of said pore volume of said sample, at the means of a first fluid and a second fluid distinguishable by said device for measuring an average saturation of said pore volume of said sample when said first and second fluids are injected sequentially into said sample, characterized in that one carries out at least the following steps:
A) Said device is calibrated for a measurement of an average saturation of said porous volume of said sample, at least by completely saturating said sample with said first fluid, then with said second fluid, and by measuring a response variation of said means for measuring said average saturation for said sample fully saturated with said first fluid and for said sample fully saturated with said second fluid;
B) A plurality of successive injections into said sample of predetermined volumes of said second fluid are carried out, said sample being, prior to each of said successive injections, completely saturated in said first fluid, and measurement is made, for each of said predetermined volumes in said second fluid, said average saturation of said pore volume in said second fluid by means of said device for measuring an average saturation of said pore volume of said calibrated sample;
C) from said average saturation measurements of said pore volume in said second fluid carried out for each of said predetermined volumes of said second fluid injected into said sample, at least said pore volume of said sample is determined by determining a slope of a curve representative of the evolution of said volume in said second fluid as a function of said average saturation of said porous volume in said second fluid.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit dispositif pour une mesure d'une saturation moyenne dudit volume poreux dudit échantillon comprend un moyen pour une mesure d'une intensité d'un signal ayant traversé ledit échantillon.A method according to claim 1, wherein said device for measuring an average saturation of said pore volume of said sample comprises means for measuring an intensity of a signal having passed through said sample. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ladite calibration consiste à mesurer une première différence entre une intensité moyenne dudit signal ayant traversé ledit échantillon saturé complètement par ledit premier fluide et une intensité moyenne dudit signal ayant traversé ledit échantillon saturé complètement par ledit deuxième fluide.A method according to claim 2, wherein said calibration comprises measuring a first difference between an average intensity of said signal having passed through said sample completely saturated with said first fluid and an average intensity of said signal having passed through said sample completely saturated with said second fluid. Procédé selon l'une des revendication 2 ou 3, dans lequel on détermine ladite saturation moyenne dudit volume poreux en ledit deuxième fluide en mesurant une deuxième différence entre une intensité moyenne dudit signal ayant traversé ledit échantillon saturé complètement par ledit premier fluide et une intensité moyenne dudit signal ayant traversé ledit échantillon comprenant ledit volume prédéterminé dudit deuxième fluide, ladite deuxième différence d'intensité moyenne étant normalisée par ladite première différence d'intensité moyenne.Method according to one of Claims 2 or 3, in which the said average saturation of the said porous volume in the said second fluid is determined by measuring a second difference between an average intensity of the said signal having passed through the said sample completely saturated by the said first fluid and an average intensity said signal having passed through said sample comprising said predetermined volume of said second fluid, said second average intensity difference being normalized by said first average intensity difference. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel ledit moyen pour la mesure d'une intensité d'un signal ayant traversé ledit échantillon comprend un moyen de radiographie à rayons X, ledit moyen de radiographie à rayons X comprenant au moins une source de rayons X et un détecteur de rayons X.A method according to one of claims 2 to 4, wherein said means for measuring an intensity of a signal having passed through said sample comprises x-ray radiography means, said x-ray radiography means comprising at least one X-ray source and an X-ray detector. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel ledit moyen pour la mesure d'une intensité d'un signal ayant traversé ledit échantillon comprend un moyen de mesure par rayons neutron.Method according to one of Claims 2 to 4, in which the said means for measuring an intensity of a signal having passed through the said sample comprises means for measuring by neutron rays. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit premier fluide est une saumure et ledit deuxième fluide est une huile.Method according to one of the preceding claims, wherein said first fluid is a brine and said second fluid is an oil. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel lesdits premier et deuxième fluides sont des saumures de salinités éloignées d'au moins 50 g/L.Process according to one of Claims 1 to 7, in which the said first and second fluids are brines with salinities at least 50 g/L apart. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite pluralité d'injections successives, comprend au moins 5 injections successives, de préférence 10 injections successives.Method according to one of the preceding claims, in which the said plurality of successive injections comprises at least 5 successive injections, preferably 10 successive injections. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel à l'étape C), on détermine en outre une porosité dudit échantillon dudit milieu poreux, à partir dudit volume poreux et de dimensions dudit échantillon dudit milieu poreux.Method according to one of the preceding claims, in which in step C), a porosity of said sample of said porous medium is also determined from said porous volume and dimensions of said sample of said porous medium.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0871045A2 (en) 1997-04-09 1998-10-14 Schlumberger Limited Method and apparatus for measuring total nuclear magnetic resonance porosity
WO2011089367A1 (en) 2010-01-22 2011-07-28 Total Sa Measurement of parameters linked to the flow of fluids in a porous material
WO2013154854A1 (en) 2012-04-13 2013-10-17 Schlumberger Canada Limited Methods of measuring porosity on unconventional rock samples
CN104075974A (en) * 2014-07-14 2014-10-01 中国地质大学(北京) Method for accurately measuring shale porosity by adopting low-field nuclear magnetic resonance
CN105866002A (en) * 2016-04-19 2016-08-17 中国石油大学(华东) Method for accurately measuring nuclear magnetic resonance porosity of oil-containing shale
WO2017129312A1 (en) 2016-01-29 2017-08-03 IFP Energies Nouvelles System and method for measuring a flow property of a fluid in a porous medium

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0871045A2 (en) 1997-04-09 1998-10-14 Schlumberger Limited Method and apparatus for measuring total nuclear magnetic resonance porosity
WO2011089367A1 (en) 2010-01-22 2011-07-28 Total Sa Measurement of parameters linked to the flow of fluids in a porous material
WO2013154854A1 (en) 2012-04-13 2013-10-17 Schlumberger Canada Limited Methods of measuring porosity on unconventional rock samples
CN104075974A (en) * 2014-07-14 2014-10-01 中国地质大学(北京) Method for accurately measuring shale porosity by adopting low-field nuclear magnetic resonance
WO2017129312A1 (en) 2016-01-29 2017-08-03 IFP Energies Nouvelles System and method for measuring a flow property of a fluid in a porous medium
CN105866002A (en) * 2016-04-19 2016-08-17 中国石油大学(华东) Method for accurately measuring nuclear magnetic resonance porosity of oil-containing shale

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LI JINBU ET AL: "A new method for measuring shale porosity with low-field nuclear magnetic resonance considering non-fluid signals", MARINE AND PETROLEUM GEOLOGY, vol. 102, 14 January 2019 (2019-01-14), pages 535 - 543, XP085632394, ISSN: 0264-8172, DOI: 10.1016/J.MARPETGEO.2019.01.013 *

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