Pore Space Quantification of Three Sandstones Binary Micro CT Images

نوع مقاله : علمی-پژوهشی انگلیسی

نویسندگان

1 Ph.D Student, Faculty of Petroleum and Natural Gas Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran

2 Professor, Faculty of Petroleum and Natural Gas Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran

3 Associate Professor, Faculty of Petroleum and Natural Gas Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran

چکیده

The pore geometry and topology properties of rocks are significant for a better understanding of the complex hydrologic and elastic properties. If the complexity of porous media is considered, reliable results can achieve. In three-dimensional imaging of cavities, these complexities are taken into account. In this study, by conducting different methods deep understanding from some sandstones pore space is undertaken. Three series of 2D micro-computed tomography sandstones binary images have been considered, each of them imagined as a 3D binary image. Using novel skeletonization and pore-throat partitioning algorithms some network properties have been evaluated and compared for three cases. Those properties are pore and grain size distribution, throat length frequency, and coordination number frequency. Also, geometric measures in 2D and 3D have been considered using Minkowski functionals. The area, the perimeter and the 2D Euler number of 2D binary images and the volume, the surface area, the mean breadth also known as integral of the mean curvature, and the 3D Euler Number of 3D binary images are considered.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

کمی‌سازی فضای خالی سه ماسه‌سنگ به وسیله تصاویر دوگانه میکرو سی تی اسکن آن‌ها

نویسندگان [English]

  • محمد اشرفی 1
  • سید علیرضا طباطبائی نژاد 2
  • الناز خداپناه 3
1 دانشجوی دکتری، دانشکده نفت و گاز، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز
2 استاد تمام، دانشکده نفت و گاز، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز
3 دانشیار، دانشکده نفت و گاز، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز
چکیده [English]

به دست آوردن خواص هندسی و پیکربندی محیط متخلخل برای شناخت بهتر سنگ‌ها کمک فراوانی می‌کند. فضای متخلخلی از سنگ که به وسیله عکس‌های سه‌بعدی به دست آید نیز نتایج قابل اعتمادی را مشخص می‌کند. در این مقاله با اعمال روش‌های مختلف شناخت کاملی از فضای خالی سه نمونه ماسه‌سنگ به دست آمده است. ابتدا سه سری از عکس‌های دوبعدی میکرو سی تی اسکن جمع‌آوری شده که هر سری را می‌توان به عنوان یک عکس سه بعدی نیز در نظر گرفت، سپس با استفاده از روش‌های جدید اسکلت‌سازی و جداسازی گلوگاه از منفذ پارامترهای مربوط به شبکه منافذ سه نمونه به دست آمده و مقایسه شده است. این خواص شامل فراوانی طول گلوگاه، توزیع اندازه منافذ و دانه‌ها و فراوانی عدد کئوردیناسیون است. همچنین اندازه‌های هندسی شامل سطح، محیط و عدد اویلر برای عکس‌های دوگانه دوبعدی و حجم، سطح، میانگین پهنا و عدد اویلر برای عکس‌های سه‌بعدی دوگانه به دست آمده است.

کلیدواژه‌ها [English]

  • مدلسازی شبکه منافذ
  • ماسه‌سنگ
  • عکس‌های دوگانه
  • اسکلت‌سازی
  • تبدیل اسکلت به گراف

مراجع

  1. Lawrence, M. A., and David, R. C. (2015). “Characterization and analysis of porosity and pore structures”. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 80(1): 61-164.
  2. Gao, Z., Yang, X., Hu, C., Wei, L., Jiang, Z., Yang, S., Fan, Y., Xue, Z., and Yu, H. (2020). “Characterizing the pore structure of low permeability Eocene Liushagang Formation reservoir rocks from Beibuwan Basin in northern South China Sea”. Marine and Petroleum Geology, 99: 107-121.
  3. Hu, Q., Zhang, Y., Meng, X., Li, Z., Xie, Z., and Li, M. (2017). “Characterization of micro-nano pore networks in shale oil reservoirs of Paleogene Shahejie Formation in Dongying Sag of Bohai Bay Basin, East China”. Petroleum Exploration and Development, 44: 720-730.
  4. Kibria, M. G., Hu, Q., Liu, H., Zhang, Y., and Kang, J. (2018). “Pore structure, wettability, and spontaneous imbibition of Woodford Shale, Permian Basin, West Texas”. Marine and Petroleum Geology, 91: 735-748.
  5. Shao, X., Pang, X., Li, Q., Wang, P., Chen, D., Shen, W., and Zhao, Z. (2016). “Pore structure and fractal characteristics of organic-rich shales: A case study of the lower Silurian Longmaxi shales in the Sichuan Basin, SW China”. Marine and Petroleum Geology, 80: 192-202.
  6. Bartels, W. B., Rücker, M., Boone, M., Bultreys, T., Mahani, H., and Berg, S. (2019). “Imaging spontaneous imbibition in full Darcy‐scale samples at pore‐scale resolution by fast X‐ray tomography”. Water Resources Research, 55: 7072-7085.
  7. Xiong, Q., Jivkov, A. P., and Ahmad, S. M. (2016). “Modelling reactive diffusion in clays with two phase‐ informed pore networks”. Applied Clay Science, 119: 222-228.
  8. Al-Kharusi, A. S., and Blunt, M. J. (2007). “Network extraction from sandstone and carbonate pore space images”. Journal of Petroleum Science and Engineering, 56(4): 219-231.
  9. Piri, M., and Blunt, M. J. (2005). “Three‐dimensional mixed‐wet random pore‐scale network modeling of two‐and three‐phase flow in porous media. I. Model description”. Physical Review E, 71(2): 026301.
  10. Jiang, Z., Wu, K., Couples, G., van Dijke, M. J., Sorbie, K. S., and Ma, J. (2007). “Efficient extraction of networks from three-dimensional porous media”. Water Resources Research, 43(12): W12S03.
  11. Prodanović, M., Lindquist, W., and Seright, R. (2006). “Porous structure and fluid partitioning in polyethylene cores from 3D X-ray microtomographic imaging”. Journal of Colloid and Interface Science, 298(1): 282-297.
  12. Legland, D., Kieu, K., and Devaux, M. (2007). “Computation of Minkowski measures on 2D and 3D binary images”. Image Analysis and Stereology, 26(2): 83-92.
  13. Scholz, C., Wirner, F., Klatt, M., Hirneise, A., Schroder-Turk, G. E., Mecke, K., and Bechinger, C. (2015). “Direct relations between morphology and transport in Boolean models”. Physical Review E, 92(4): 043023. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevE.92.043023.
  14. Saxena, N., Mavko, G., Hofmann, R., and Srisutthiyakorn, N. (2017). “Estimating permeability from thin sections without reconstruction: Digital rock study of 3D properties from 2D images”. United Kingdom. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cageo.2017.02.014. 
  15. Kollmannsberger, P. (2018). “Skeleton3D, MATLAB Central File Exchange”. Url: https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/4-400-skeleton3d [Retrieved December 5, 2018].
  16. Kollmannsberger, P. (2018). “Skel2Graph3D, MATLAB Central File Exchange”. Url: https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/43527-skel2graph-3d [Retrieved December 5, 2018].
  17. Rabbani, A., Jamshidi, S., and Salehi, S. (2014). “Determination of Specific Surface of Rock Grains by 2D Imaging”. Journal of Geological Research, 2014(2): 1-7.
  18. Dong, H. (2008). “Micro-CT imaging and pore network extraction”. Ph.D, Department of Earth Science and Engineering, Imperial College London.
  19. Raeini, A. Q., Blunt, M. J., and Bijeljic, B. (2012). “Modelling two-phase flow in porous media at the pore scale using the volume-of-fluid method”. Journal of Computational Physics, 231(17): 5653-5668.
  20. Mostaghimi, P., Bijeljic, B., and Blunt, M. J. (2012). “Simulation of flow and dispersion on pore-space images”. SPE Journal, SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Florence, Italy, 1131-1141.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 24 فروردین 1400
  • تاریخ بازنگری: 18 شهریور 1400
  • تاریخ پذیرش: 21 تیر 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار