【摘要】 碳氢化合物为我们当前的全球经济提供燃料,而且在可预见的未来也可能如此,直到更环保的燃料部分取代碳氢化合物。

碳氢化合物为我们当前的全球经济提供燃料,而且在可预见的未来也可能如此,直到更环保的燃料部分取代碳氢化合物。未来的油气生产依赖于发现新的油气藏和/或提高已知油气藏的采收率,而目前的技术由于微观采收方法的效率低下和较差的区域扫掠而将50-75%的油气留在地下[1]。更好地理解油-水-矿物相互作用可能提供新的开采方法,减少北海白垩/砂岩储层中的石油。由于北海盆地储层所在的岩石与地下水储量所在的岩石相同,因此更好地了解油-水-矿物相互作用也可能有助于我们修复受石油、杀虫剂、溶剂和其他有机污染物污染的土壤,或清洁储水层。提出的抑制石油释放的物理机制包括岩石中孔隙的润湿性和连通性以及粘土的存在[2],粘土的尺寸从微米到纳米不等。聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB SEM)的进步为在微观尺度上检查岩石的物理(和化学)性质[3]以及使用先进的3D X射线成像技术制备用于纳米级探测的样品[4]提供了新的机会。X射线断层摄影术是一种新的成像技术,已应用于材料科学[5],它同时提供高灵敏度的定量吸收和相衬断层摄影。图像中的空间分辨率非常高,主要受试样散射长度和厚度的限制[6],试样越小,分辨率越高。最近证明了16 nm各向同性3D分辨率[6]。因此,从复合材料中制备足够薄的样品以进行光学层析实验具有挑战性。例如,岩石由于其广泛的硬度范围而占据了难加工复合材料的光谱末端。我们的任务是开发一种从白垩中提取样品的方法,白垩是一种由无数亚微米级生物方解石晶体组成的岩石。因为粉笔既硬又易碎,所以很难使用。我们的目标是找到新的条件以缩短样品制备时间并提高最终样品质量。在这里,我们提出了一种使用FIB、SEM制作硬脆材料的金相样品的方法。粉笔和许多复合材料都是绝缘的,但避免用导电膜(金或碳)覆盖它们是一个优势。相反,为了减少聚焦离子束引起的电荷,电子束(EB)被用于电荷补偿。使用内径较小的图案(接近所需的最终直径)对第一个气缸进行了减薄。以下为样品的扫描电镜图。

图一 (A) 扫描电子显微镜和(B)通过白垩样品的断层摄影获得的断层摄影图绘制。较亮的颜色显示白垩微观结构内的孔喉(较暗)。

 

参考文献

[1] P.L. McGuire, et al. SPE (2005), p. 93903.  

[2] A. Lager, K.J. Webb and C.J. Black, SCA conference proceedings (2006).  

[3] R. Wirth, Chemical Geology 261 (2008), p. 217.  

[4] J.J. Lombardo et al., Journal of Synchrotron Radiation 19 (2012), p. 789.  

[5] M. Dierolf et al, Nature 467(2010), p.436.  

[6] M. Holler et al., Scientific Reports 4 (2014), p. 3857  

 

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