Моделирование процессов переноса с помощью поросетевого подхода

Поросетевой подход (PNM) – подход к моделированию пористых сред, основанный на представлении пустотного пространства в упрощенном виде (сферические поры, соединенные цилиндрическими каналами). Преимущества:

• Сравнительно низкая вычислительная сложность (по сравнению с методами моделирования на реальной воксельной геометрии) позволяет проводить расчет на образцах стандартного размера и более крупных (особенно актуально для карбонатов со сложной структурой).
• Поросетевая модель извлекается однократно, после чего на ней может быть проведена серия вычислительных экспериментов. Без повторного извлечения поросетевой модели можно моделировать однофазную и двухфазную фильтрацию, молекулярную диффузию, электропроводность. Вычислительные эксперименты могут быть проведены многократно с различными флюидами, точками входа и выхода флюидов из образца.

Сегментация изображения

Результатом съемки является трехмерное изображение в градациях серого. Изображение должно быть сегментировано на пустотное пространство и твердую матрицу (одну компоненту или несколько). Пустотное пространство в свою очередь разделяется на кластеры связности (отдельные несвязанные друг с другом участки пустотного пространства). В дальнейшем каждый кластер связности пустотного пространства относится к

• открытым порам, если он выходит на поверхность образца
• закрытым порам, если он не имеет выхода на поверхность образца

Дополнительно выделяется эффективная пористость - это та пористость, которая участвует в фильтрации. Она представляет собой часть открытой пористости, которая связана с гранями входа флюида в образец.

Извлечение поросетевой модели

Для извлечения поросетевой модели используется трехмерная модель открытой пористости. В процессе извлечения определяются центры пор и их геометрические свойства (диаметр), а также геометрические свойства соединяющих их каналов (диаметр, длина). После извлечения поросетевой модели на ней могут быть проведены вычислительные эксперименты.

Определение абсолютной проницаемости

Для определения абсолютной проницаемости все поры и каналы заполняются флюидом. После этого задаются граничные условия на входных и выходных гранях (например, давление). После этого вычисляется расход флюида через выходную грань, а абсолютная проницаемость определяется по закону Дарси.

Вытеснение нефти водой

Кривая капиллярного давления описывает процесс вытеснения одного флюида другим. Все пустотное пространство заполняется вытесняемым флюидом (например, нефтью), после чего через выбранные грани начинается вторжение вторгающегося флюида (например, воздуха). Часть вытесняемого флюида не сможет покинуть образец, ее доля будет соответствовать остаточной насыщенности вытесняемого флюида. Опциаонально может быть задана начальное распределение вторгающегося флюида - конфигурация пор, занятых вторгающимся флюидом перед началом эксперимента (начальная насыщенность).