Andrés Rafael Zúñiga Pavón
Resumo
Propriedades de rochas reservatório são frequentemente obtidas a partir de imagens 3D da microestrutura da rocha em si. Propriedades de fluídos monofásicos em rochas podem ser simuladas com base nessas imagens usando uma rede virtual a partir da rocha que contém poros e a matriz sólida própria da rocha. Topologicamente, essas redes devem ser comparáveis aos meios porosos estudados reais. Respostas de ressonância magnética nuclear (RMN), como o decaimento de relaxação transversal 𝑇2, aplicadas na análise de rochas, podem ser simuladas usando a técnica de caminhantes aleatórios ou Random Walkers. Desde sua primeira implementação, essas técnicas têm sido usadas em modelos geométricos de poros e grãos, como o modelo de consolidação de grãos (SCHWARTZ, 1985). Esses modelos têm sido úteis para examinar incompatibilidades entre as distribuições 𝑇2 reais e as distribuições de tamanhos de poros por porosimetria por intrusão de mercúrio (MICP) e aquelas de imagens de microtomografia de raios X (micro-CT). Sucesso notável foi alcançado, particularmente em amostras complexas de rochas carbonáticas onde as distribuições 𝑇2 podem representar um tamanho médio de poro entre os macroporos e os microporos devido ao fenômeno de acoplamento difusivo. Em simulações típicas de Random Walkers, a posição do caminhante ou walker é calculada geometricamente em termos de modelos geométricos com poros de geometria euclidiana. Atualmente, imagens de micro-CT exigiriam uma etapa intermediária, onde a imagem é convertida e aproximada para geometrias euclidianas, como esferas e prismas para representar a macroporosidade. Uma abordagem alternativa seria construir um cubo binário para simulações 3D (ou quadrado binário para 2D). Nessa abordagem, a posição dos walkers é vinculada ao índice do cubo binário, onde 0 representaria macroporos e 1 representaria grãos microporosos. A comparação entre os resultados dessas duas abordagens mostra tempos computacionais semelhantes e o método indexado é mais adequado para imagens binárias de micro-CT. Ao longo deste trabalho, um estudo progressivo de melhorias na abordagem binária para a simulação do caminhante aleatório foi sendo construído e comparações com medições reais foram feitas.
Abstract
Properties from reservoir rocks are frequently obtained from 3D images of rock´s microstructure. Single-phase rock properties can be simulated based on these images by using a virtual rock network that contains both pores and the rock matrix. Topologically, those networks must be comparable to the porous media studied. Nuclear magnetic resonance (NMR) responses such as transverse relaxation decay (𝑇2) applied in rock analysis can be simulated using the random walk technique. Since their first implementation, these techniques have been used on geometric models of pores and grains, such as the grain consolidation model (SCHWARTZ, 1985). These models have been useful for examining mismatches between the actual 𝑇2 distributions and the pore size distributions from mercury capillary pressure (MICP) and those from X-ray microtomography (micro-CT) images. Noticeable success has been achieved, particularly in complex carbonate rock samples where the 𝑇2 distributions may represent an average pore size between the macro-pores and the micro-pores due to diffusive coupling. In typical random walk simulations, the position of the walker is calculated geometrically in terms of geometric models with Euclidean geometry pores. Currently, micro-CT images would require an intermediate step, where the image is converted and approximated to Euclidean geometries, such as spheres and prisms, to represent the macro-porosity. An alternative approach would be constructing a binary cube for 3D simulations (or a square for 2D). In this approach, the position of the walkers is linked to the binary cube index where 0 would represent macro-pores and 1 would represent micro-porous grains. Comparison between the results of these two approaches shows similar computational times, and the indexed method is more suitable for binary images from micro-CT. Throughout this work, a progressive study of improvements in the binary approach for the random walker simulation is being built, and comparisons with real measurements are being made.
