30
Май
2016

Моделирование фильтрации флюида через модель пустотного пространства терригенного коллектора, полученной по данным рентгеновской компьютерной микротомографии

В.П. Загвоздин1, Н.А. Артемов1, Т.Г. Дмитриева1,

1ОАО «Системы для Микроскопии и Анализа», 143025, г. Москва, д. Сколково, ул. Новая д.100,  БЦ «Урал»

Цифровое моделирование керна является новым и перспективным направлением исследований пород-коллекторов. Данный подход позволяет изучить фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) различных типов пород, смоделировать течение флюида в образце, изучить электрические и механические свойства породы.

Существует ряд «проблемных» типов коллекторов, применительно к которым цифровое моделирование керна является единственно возможным способом оценки внутреннего строения и ФЕС породы. Так, к такому типу пород относятся неконсолидированные коллектора, где практически отсутствует возможность проведения лабораторных исследований и хранения образцов керна.

Целью настоящей работы являлось моделирование ФЕС с помощью цифровых моделей, полученных по результатам рентгеновской компьютерной микротомографии высокого разрешения, и сравнение полученных результатов с данными физического эксперимента.

В качестве образца был выбран стандартный 30-мм образец традиционного терригенного коллектора (песчаника).

Рентгеновская микротомография позволяет получить достоверную трехмерную модель исследуемого образца. Метод состоит в съемке некоторого количество (обычно до 3600) последовательных проекций внутреннего объема образца от точечного источника рентгеновского излучения при дискретном повороте образца от 0 до 360 градусов с дальнейшей обработкой полученных теневых проекций для трехмерной реконструкции объема образца. Данный метод позволяет получить трехмерное распределение плотности внутри сканируемого объема с абсолютным разрешением до 1 мкм; таким образом визуализируются внутренние неоднородности, полости и трещины.

На полученном наборе изображений с помощью специализированного ПО была проведена сегментация структуры образца по 3 типам: матрица породы, пустотное пространство и высокоплотные включения. Каждая из указанных структур представляет собой серию бинарных изображений. В результате была получена модель пустотного пространства образца.

Для моделирования фильтрации флюида через модель пустотного пространства терригенного коллектора использовался специализированный блок ПО AvizoFireXlabHydro. При моделировании течения флюида через образец учитывались такие параметры как общая и открытая пористость, связанность пор, эквивалентные диаметры пор и поровых каналов, проницаемость образца, динамическая вязкость флюида и др.

Полученные численные результаты сравнивались с результатами физических экспериментов.

По результатам работы были смоделированы ФЕС образца, рассчитаны значения пористости и проницаемости, проведено моделирование течения флюида через образец. Сравнение расчетных данных с данными физических экспериментов показало хорошую сходимость между компьютерным моделирование и традиционными методами исследования терригенных пород-коллекторов.

5

 

Рис. 1. Визуализация смоделированного течения флюида через трехмерную модель терригенного коллектора.

Список использованных источников:

1. B.P. Muljadi, , M.J. Blunt, A.Q. Raeini, B. Bijeljic, “The impact of porous media heterogeneity on non-Darcy flow behaviour from pore-scale simulation”, Advances in Water Resources, in press, (2015)

2. Gerhard Zacher, Matthias Halisch, Peter Westenberger, Samaresh Changdar, Qualitative and quantitative investigation of microstructures within porous rocks by using very high resolution x-ray micro-CT imaging, 10th Biennial International Conference & Exposition, Kochi 2013