Многомасштабные цифровые модели керна: практика применения

Введение. При постановке эксперимента с естественным керновым материалом у недропользователя возникает ряд сложностей и технических ограничений, связанных как с оборудованием, так и со свойствами самого керна. Необходимость использования многомасштабного подхода в цифровом моделировании процессов в горных породах на уровне пор диктуется главной целью — обеспечить представительный цифровой двойник натурального образца того или иного класса пород, к которому этот образец принадлежит, для оценки запасов и исследования поведения свойств коллектора при воздействии на него.

Цель. В настоящей исследовательской работе поставлена цель дать систематизированный подход получения адекватных и соответствующих результатам лабораторного эксперимента характеристик породы на цифровых моделях и показать это на примерах. А также провести исследование и указать на особенности решения задач многофазной гидродинамики в системе нефть–вода в классе цифровых экспериментов и сделать обстоятельное сопоставление результатов с лабораторным экспериментом.

Материалы и методы. При выполнении работы применялись современные методики и оборудование для измерений — компьютерная микротомография образцов мини-керна, потоковые эксперименты в стационарной постановке, измерение межфазного натяжения методом рентгенографии.

Результаты. В работе построены МЦМК натуральных образцов по результатам микротомографии. В статье представлены результаты калибровки МЦМК к результатам экспериментальных исследований. Обсуждается сравнение результатов в нескольких постановках задач: гидродинамика в однофазной и двухфазной постановке, а также моделирование электрического поля водонасыщенных образцов.

Заключение. Приводятся выводы о перспективах развития цифрового анализа керна (ЦАК) в контексте современных тенденций применительно к задачам оценки запасов и коэффициентов извлечения углеводородов. Описываются дальнейшие планы исследовательских работ.

1. Динариев О.Ю. О гидродинамическом описании многокомпонентной многофазной смеси в узких порах и тонких слоях // Прикладная математика и механика, 1995. — Т. 59. — №5. — С. 776–783.

2. Demianov A., Dinariev O., Evseev N. Density functional modeling in multiphase compositional hydrodynamics // Canadian Journal of Chemical Engineering, 2011. — №89. — P. 206.

3. Demianov A.Yu., Dinariev O.Yu., Evseev N.V. Introduction to the density functional method in hydrodynamics // Fizmatlit, 2014. 328 p. ISBN 978-5-9221-1539-1

4. Korobkov D., Goncharov A. Reservoir properties of conventional rock: routine measurements on mini-plugs // SCA2014- 081, Avignon, France, 8–11 September 2014.

5. Демьянов А.Ю., Динариев О.Ю., Лисицын Д.А. Метод расчета электрических свойств насыщенных горных пород, учитывающий поверхностную проводимость // Компьютерные исследования и моделирование, 2015. — Т. 7. — №5. — С. 1081–1088.

6. Dinariev O., Evseev N., Klemin D. Density Functional Hydrodynamics in Multiscale Pore Systems: Chemical Potential Drive, The 33rd International Symposium of the Society of Core Analysts, Pau, France, 26-30 August 2019, SCA2019-0009, E3S Web of Conferences, 2020. — 146. — 01001.

7. Динариев О.Ю., Демьянов А.Ю., Евсеев Н.В., Хан В.К. Применение цифрового анализа керна для подсчета запасов и обоснования коэффициента извлечения нефти // Геология и недропользование, 2021. — №2. — С. 86–93.

8. Armstrong R.T., Sun C., Mostaghimi P. et al. Multiscale Characterization of Wettability in Porous Media. Transport In Porous Media, 2021. — № 140. — P. 215–240 https://doi.org/10.1007/s11242-021-01615-0

9. Стукан М.Р., Корнилов А.С., Коробков Д.А., Плетнева В.А., Ребрикова А.Т., Сафонов И.В., Якимчук И.В. Рентгенография как новый подход к измерению межфазного натяжения и краевого угла смачивания в пластовых условиях // Деловой журнал Neftegaz.RU, 2022. — №5–6 (125–126). — С. 72–76.

10. Klemin D., Schlicht P., Distaso R.E., Radaelli F. Rigorous Digital Rock Technology Validation through Cross-Sector Collaboration, SPE Reservoir Characterization and Simulation Conference and Exhibition, Abu Dhabi, UAE, January 2023. https://doi.org/10.2118/212617-MS.

11. Динариев О.Ю. и др. Применение технологии цифрового анализа керна для определения структурных, литологических и фильтрационно-емкостных свойств породы // Геология и недропользование, 2023. — №11. — С. 100–119.