اندازه گیری تراوایی با استفاده از توموگرافی پرتو ایکس پزشکی در یکی از میادین جنوب باختر ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی اکتشاف نفت، دانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده‎های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده‎های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی اکتشاف نفت، دانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده‎های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

4 استاد، گروه مهندسی اکتشاف نفت، دانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده‎های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

تراوایی یکی از مهم­ترین خواص محیط متخلخل و بیانگر توانایی سازند در عبور دادن سیالات و همچنین کنترل­کننده حرکت­های جهت­دار و دبی جریان سیالات در مخزن است. روش­های آزمایشگاهی مختلفی برای اندازه­گیری مقدار تراوایی وجود دارد که یک اندازه­گیری دقیق در آزمایشگاه، مستلزم صرف وقت و هزینه است. امروزه با توجه به توسعه روش­های تصویربرداری و پیشرفت کامپیوترها، شاخه جدیدی در فیزیک سنگ بر مبنای مطالعه رقومی سنگ­ها به­وجود آمده است که فیزیک سنگ رقومی نام دارد. در این روش، با تصویربرداری از ساختمان داخلی سنگ‌ها می­توان ویژگی‌هایی چون تخلخل و تراوایی را اندازه‌گیری کرد. در این مقاله از 10 پلاگ سنگی تهیه ­شده از یکی از مخازن کربناته مزوزوییک جنوب غربی ایران تصاویر توموگرافی پرتو ایکس پزشکی با تفکیک­پذیری 200 میکرومتر تهیه شد. با ساخت حجم نماینده یا Representative Volume Element (RVE)، مدل سه­بعدی فضای خالی نمونه­ها از روی تصاویر دوبعدی حاصل شد. در نهایت با کدنویسی تحت MATLAB به­منظور شبکه­بندی RVEهای به دست آمده، جریان سیال در آنها شبیه­سازی شد و مقدار تراوایی برای هر کدام به­ دست آمد. بر اساس نتایج آزمایشگاهی، مقادیر تراوایی محاسبه شده برای این پلاگ­ها نشان­دهنده یک روند با مقادیر گزارش شده توسط آزمایشگاه با میزان همبستگی 90% است. با استفاده از روش پیشنهادی و روند به دست آمده، می­توان تراوایی نمونه­های سنگی همان چاه که هنوز مورد آزمایش قرار نگرفته­اند را با سرعت بیشتر و هزینه کمتر به دست آورد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of the carbonate rock permeability based on medical x-ray tomography images

نویسندگان [English]

  • F. Hormozzade 1
  • M. Baniassadi 2
  • F. Sahabi 3
  • H. Izadi 3
  • H. Memarian 4
1 M.Sc., Department of Petroleum Exploration Engineering, School of Mining Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Department of Mechanical Engineering, School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Associate Professor, Department of Petroleum Exploration Engineering, School of Mining Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
4 Professor, Department of Petroleum Exploration Engineering, School of Mining Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

The determination of Petrophysical rock properties has always been an important part of geological modeling and also is used in reservoir engineering studies. Permeability (k) is one of the most important properties of porous media which is the measure of a porous material to allow fluids to pass through it. Permeability can be determined from both experimental tests and numerical simulations. Numerical simulations should be performed on geometries determined from advanced imaging techniques. Digital rock physics (DRP) is an approach for studying rocks nondestructively. In this paper, 10 carbonate rock plugs from the oil fields in South-West of Iran were imaged by medical CT scan and the outputs were used for image processing and permeability determination. We evaluated the use of Navier-Stokes equations to perform fluid flow simulation through the pore spaces geometry. The permeability of the samples were calculated and compared with laboratory-derived values. The results indicated a trend between the permeability values reported by the laboratory and medical CT images with R2=90%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Permeability
  • Digital Rock Physics
  • Fluid Flow
  • X-Ray Tomography
  • Pore space geometry

کتابنگاری

ایزدی، ح.، 1394- تعیین مقدار تخلخل پلاگ‌های یکی از مخازن جنوب ایران با استفاده از تصویربرداری پزشکی، رویکردی مبتنی بر الگوریتم‎های یادگیری ماشین. دانشگاه تهران.

سحابی، ف.، 1387- سنگ‌شناسی رسوبی. دانشگاه تهران.

 

References

Adler, P. M., Jacquin, C. G. and Quiblier, J. A., 1990- Flow in simulated porous media. International Journal of Multiphase Flow, 16(4), 691–712.

Bird, M. B., Butler, S. L., Hawkes, C. D. and Kotzer, T., 2014- Computers and Geosciences Numerical modeling of fluid and electrical currents through geometries based on synchrotron X-ray tomographic images of reservoir rocks using Avizo and COMSOL. Computers and Geosciences, 73, 6–16. https://doi.org/10.1016/j.cageo.2014.08.009.

Martys, N. S., Torquato, S. and Bentz, D. P., 1994- Universal scaling of fluid permeability for sphere packings. Physical Review E, 50(1), 403.

Martys, N., Masad, E. and Muhunthan, B., 2000- Simulation of fluid flow and permeability in cohesionless soils. Water Resources Research, 36(4), 851–864.

Pilotti, M., 2003- Viscous flow in three-dimensional reconstructed porous media. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 27(8), 633–649.

Ranut, P., Nobile, E. and Mancini, L., 2015- High resolution X-ray microtomography-based CFD simulation for the characterization of flow permeability and effective thermal conductivity of aluminum metal foams. Experimental Thermal and Fluid Science, 67, 30–36.

Roberson, J. A. and Crowe, C. T., 1997- Engineering fluid dynamics. Wiley, NY, USA.

Tashman, L., Masad, E., Crowe, C. and Muhunthan, B., 2003- Simulation of fluid flow in granular microstructure using a non-staggered grid scheme. Computers and Fluids, 32(9), 1299–1323.

Tiab, D. and Donaldson, E. C., 2015- Petrophysics: theory and practice of measuring reservoir rock and fluid transport properties. Gulf professional publishing.

Wang, L. B., Frost, J. D., Voyiadjis, G. Z. and Harman, T. P., 2003- Quantification of damage parameters using X-ray tomography images. Mechanics of Materials, 35(8), 777–790.

White, F., 1999- Fluid mechanics WCB McGraw-Hill. Boston .

Zhang, H., He, S., Jiao, C., Luan, G., Mo, S. and Guo, X., 2014- Determination of dynamic relative permeability in ultra-low permeability sandstones via x-ray ct technique. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology, 4(4), 443–455.