Symulacja przepływu płynów przez przestrzeń porową skał węglanowych na podstawie obrazów mikrotomograficznych

Zaprezentowano wyniki symulacji przepływu płynów przez przestrzeń porową skały. Modele do obliczeń zostały wygenerowane na podstawie obrazów mikrotomograficznych skał. Badano próbki skał węglanowych w formie rdzeni o średnicy 10 mm. Po zrekonstruowaniu wewnętrznej struktury rdzenia obrazy zostały zbinaryzowane i zanalizowane. Wybrano pory uczestniczące w przepływie płynu, obraz poddano resamplingowi i wygenerowano powierzchnię STL. Obliczenia przeprowadzono w pakiecie COMSOL Multiphysics 3.5a. Badano zachowanie się azotu, propanu, benzyny, wody i oleju silnikowego w stanie stacjonarnym. Zauważono znaczne różnice w zachowaniu się różnych płynów. Maksymalna prędkość (i jej składowa z-towa) dla propanu była 5 rzędów wielkości większa, niż dla oleju silnikowego. Na podstawie symulacji przepływu azotu obliczono przepuszczalność skał. Wyniki były zbieżne z pomiarami eksperymentalnymi. Badania pokazały, że mikrotomografia rentgenowska jest odpowiednią metodą do badania skał zbiornikowych.

---

The paper presents the results of pore space fluid flow simulation using finite element method. Model was based on X-ray computed microtomography rocks' images. There were examined carbonate rocks' samples in the form of core with diameter of 10 mm. Core's internal structure was reconstructed. Micro-CT image was binarized and analyzed. Then pores which participated in fluid flow were extracted, downsampled and STL surface was rendered. FEM calculations were performed in COMSOL Multiphysics 3.5a. Steady-state fluid flow was simulated, As examined fluids nitrogen, propane, gasoline, water and engine oil were chosen. Significant differences between fluids' behavior were observed. Maximum velocity (and its z component) for propane was 5 orders of magnitude higher than for engine oil. Nitrogen's flow simulation led to rock's permeability calculation. Results were consistent with experimental gas permeability evaluation. Research shown that micro-CT is a proper method for reservoir rocks' examination.