Методика измерения кривых капиллярного давления дренирования по цифровым микротомографическим изображениям пористых сред

В работе рассматривается новая методика измерения кривых капиллярного давления дренирования по цифровым микротомографическим изображениям пористых сред. Оценка кривых дренирования проводится на основе результатов вычислительных экспериментов по вытеснению одной жидкости, насыщающей в начальный момент поровое пространство другой. В качестве расчетной сетки для проведения вычислений используются бинаризованные микротомографические модели песчаников. Математический аппарат для проведения расчетов представляет собой решеточные уравнения Больцмана. Проведено успешное сопоставление рассчитанных кривых с экспериментальными данными. Показано, что для режимов течения, при которых проводятся вычислительные эксперименты, характерно распространение в направлениях, отличающихся от градиента гидродинамического перепада, в том числе противоположных.
Материалы и методы
Для математического моделирования двухфазных течений в поровых каналах используются решеточные уравнения Больцмана. Явления на границе раздела двух фаз описываются при помощи градиента цифрового поля. В качестве образцов исследования используются цифровые модели типичных при тестировании песчаников Береа и LV60A.
Итоги
По сравнению с лабораторными исследованиями, оценка капиллярного давления по результатам вычислительного фильтрационного эксперимента является неразрушающим методом и имеет ряд преимуществ: отсутствие трудозатрат на подготовку флюидов и керна; возможность моделирования в масштабе очень маленьких фрагментов керна (несколько мм), что трудно реализуемо в экспериментальных условиях; трехмерная визуализация динамики заполнения порового пространства вытесняющим флюидом при дренировании; возможность проведения многовариантных расчетов при различных параметрах многофазного течения (плотность и вязкость флюидов, поверхностное натяжение, краевой угол смачивания). Однако преждевременно говорить о данном методе как о полноценной альтернативе лабораторным испытаниям. Специфика цифровых моделей заключается в их небольших размерах (порядка 1 мм), которые могут быть не представительными даже в лабораторных масштабах.
Выводы
В работе представлена новая методика измерения кривых капиллярного давления по цифровым микротомографическим изображениям. Проведено успешное сопоставление кривых дренирования капиллярного давления, рассчитанных при проведении вычислительного эксперимента на цифровых моделях песчаников Береа и LV60A, и полученных в лабораторных фильтрационных экспериментах.