Москва, Россия
ВАК 2.8.6 Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика
ВАК 1.6.11 Геология, поиски, разведка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений
ВАК 1.6.3 Петрология, вулканология
ВАК 1.2.2 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
ВАК 1.3.2 Приборы и методы экспериментальной физики
ВАК 1.6 Науки о Земле и окружающей среде
УДК 552.08 Исследование, определение и измерение пород, их природа и свойства
УДК 552.12 Структура и текстура, размеры и природа составных частей, кристаллическое состояние пород
УДК 552.51 Песчаные горные породы (псаммитовые породы)
УДК 553.98 Месторождения углеводородов. Нефтегазоносность
УДК 616-073.756.8 Послойная рентгенография. Томография
УДК 531.731.43 Измерение пористости
УДК 539.217.1 Пористость
УДК 539.217 Пористость. Влагопроницаемость. Гигроскопичность. Проницаемость
УДК 55 Геология. Геологические и геофизические науки
УДК 550.34 Сейсмология
УДК 550.383 Главное магнитное поле Земли
ГРНТИ 52.47 Разработка нефтяных и газовых месторождений
ГРНТИ 37.31 Физика Земли
ГРНТИ 37.01 Общие вопросы геофизики
ГРНТИ 37.15 Геомагнетизм и высокие слои атмосферы
ГРНТИ 37.25 Океанология
ГРНТИ 38.01 Общие вопросы геологии
ГРНТИ 36.00 ГЕОДЕЗИЯ. КАРТОГРАФИЯ
ГРНТИ 37.00 ГЕОФИЗИКА
ГРНТИ 38.00 ГЕОЛОГИЯ
ГРНТИ 39.00 ГЕОГРАФИЯ
ГРНТИ 52.00 ГОРНОЕ ДЕЛО
ОКСО 05.06.01 Науки о Земле
ОКСО 03.04.01 Прикладные математика и физика
ОКСО 21.02.01 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений
ОКСО 21.05.05 Физические процессы горного или нефтегазового производства
ББК 263 Геологические науки
ББК 260 Земля в целом
ББК 222 Механика
ББК 221 Математика
ББК 26 Науки о Земле
ТБК 6335 Геология полезных ископаемых
ТБК 6338 Инженерная геология
ТБК 6339 Прочие издания
ТБК 6139 Прочие издания. Прикладная физика
ТБК 63 Науки о Земле. Экология
BISAC JNF037060 Science & Nature / Earth Sciences / Rocks & Minerals
BISAC NAT030000 Rocks & Minerals
BISAC TEC009150 Civil / Soil & Rock
BISAC SCI SCIENCE
В работе представлены результаты исследований порового пространства высокопористых пород-коллекторов подземного хранилища газа (ПХГ) с помощью методов цифрового анализа снимков компьютерной микротомографии. Применена разработанная методика комплексного неразрушающего анализа структурных и фильтрационно-емкостных свойств, а также численного моделирования гидродинамических процессов средствами ПО GeoDict. Выполнена оценка структурных неоднородностей и трещиноватости пород. Созданы 3D модели внутреннего пространства образцов на базе разномасштабных снимков. Рассчитаны значения открытой и закрытой пористостей, геодезической извилистости, проведен анализ характеристик путей перколяции в исследуемых породах для различных направлений интрузии. Сделаны выводы об однородности распределения путей перколяции по объему породы. Исследовано пространственное распределение пористости в породах, проведен порометрический анализ породы. Проведено численное моделирование процессов фильтрации на полученных структурах в рамках приближения Стокса для трех выделенных направлений в породе. Показано отсутствие выраженной зависимости изменения фильтрационных свойств в выделенных направлениях от количественных характеристик порового пространства. Сделан вывод о степени анизотропии фильтрационно-емкостных свойств пород. Показано хорошее соответствие измеренных в ходе цифрового анализа характеристик с натурными данными и экспериментально полученными лабораторными значениями. Описанная методика позволяет упростить получение данных о характеристиках крупнозернистых пород-коллекторов, и призвана расширить подходы к неразрушающему анализу кернового материала. Полученные данные о свойствах коллектора необходимы для разработки эксплуатационных моделей ПХГ, уточнения интегральных свойств пласта и наполнения гидродинамических моделей объектов хранения и добычи углеводородов.
пористость коллекторов, фильтрационно-емкостные свойства, компьютерная томография горных пород, цифровой анализ керна, численное моделирование потока фильтрации, анизотропия проницаемости.
1. Алиев З. С. и Котлярова Е. М. Приближенный метод создания и эксплуатации ПХГ в неоднородных по тол- щине пластах с использованием горизонтальных скважин // Экологическая ответственность нефтегазовых предприятий. — Амирит, 2017. — EDN: https://elibrary.ru/ZBVNGD.
2. Гарайшин А. С. и Кантюков Р. Р. Выбор пласта-аккумулятора для захоронения промышленных стоков Арбузовского ПХГ // Георесурсы. — 2017. — Т. 1, № 19. — С. 82—89. — DOI:https://doi.org/10.18599/grs.19.1.13. — EDN: https://elibrary.ru/YRWLOV.
3. Гришин Д. В. Комплексная технология повышения производительности скважин подземных хранилищ газа в условиях разрушения пласта-коллектора : дис. канд. / Гришин Д. В. — 2019. — EDN: https://elibrary.ru/GYWDSR.
4. Карев В. И., Коваленко Ю. Ф., Химуля В. В. и др. Физическое моделирование метода направленной разгрузки пласта // Газовая промышленность. — 2021. — № 7. — С. 66—73. — EDN: https://elibrary.ru/QJFUXF.
5. Кривощеков С. Н. и Кочнев А. А. Определение емкостных свойств пород-коллекторов с применением рентгеновской томографии керна // Master’s journal. — 2014. — Т. 1. — С. 120—128. — EDN: https://elibrary.ru/SKFCHR.
6. Максимов В. М., Дмитриев Н. М. и Антоневич Ю. С. Эффекты тензорного характера относительных фазовых проницаемостей при взаимном вытеснении газа водой в анизотропных пластах // Георесурсы, геоэнергетика, геополитика. — 2010. — 1(1). — С. 25—34. — EDN: https://elibrary.ru/SIYMFR.
7. Химуля В. В. и Барков С. О. Анализ изменения внутренней структуры низкопроницаемых пород-коллекторов средствами компьютерной томографии при реализации метода направленной разгрузки пласта // Актуальные проблемы нефти и газа. — 2022. — № 39. — С. 27—42. — DOI:https://doi.org/10.29222/ipng.2078-5712.2022-39.art3.
8. Химуля В. В., Барков С. О. и Шевцов Н. И. Цифровое исследование характеристик порового пространства и структурных свойств коллектора газоконденсатного месторождения на основе микротомографии // Процессы в геосредах. — 2024. — № 1. — С. 2332—2340. — EDN: https://elibrary.ru/CSQXZO.
9. Backeberg N. R., Iacoviello F., Rittner M., et al. Quantifying the anisotropy and tortuosity of permeable pathways in clay-rich mudstones using models based on X-ray tomography // Scientific Reports. — 2017. — Vol. 7, no. 1. — DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-017-14810-1.
10. Bali A. and Singh Sh. N. A Review on the Strategies and Techniques of Image Segmentation // 2015 Fifth International Conference on Advanced Computing & Communication Technologies. — IEEE, 2015. — P. 113–120. — DOI:https://doi.org/10.1109/ACCT.2015.63.
11. Chen M., Bai M. and Roegiers J.-C. Permeability tensors of anisotropic fracture networks // Mathematical Geology. — 1999. — Vol. 31, no. 4. — P. 335–373. — DOI:https://doi.org/10.1023/A:1007534523363.
12. Clavaud J.-B., Maineult A., Zamora M., et al. Permeability anisotropy and its relations with porous medium structure // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2008. — Vol. 113, B1. — DOI:https://doi.org/10.1029/2007JB005004.
13. Daish C., Blanchard R., Gulati K., et al. Estimation of anisotropic permeability in trabecular bone based on microCT imaging and pore-scale fluid dynamics simulations // Bone Reports. — 2017. — Vol. 6. — P. 129–139. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.bonr.2016.12.002.
14. Holzer L., Marmet Ph., Fingerle M., et al. Tortuosity and Microstructure Effects in Porous Media: Classical Theories, Empirical Data and Modern Methods. — Springer International Publishing, 2023. — DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-031-30477- 4.
15. Khimulia V. V. Digital Examination of Pore Space Characteristics and Structural Properties of a Gas Condensate Field Reservoir on the Basis of 𝜇CT Images // Proceedings of the 9th International Conference on Physical and Mathematical Modelling of Earth and Environmental Processes. — Springer Nature Switzerland, 2024. — P. 23–34. — DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-031-54589-4_3.
16. Khimulia V. V., Karev V., Kovalenko Yu., et al. Changes in filtration and capacitance properties of highly porous reservoir in underground gas storage: CT-based and geomechanical modeling // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. — 2024. — Vol. 16, no. 8. — P. 2982–2995. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2023.12.015.
17. Kovářová K., Ševčík R. and Weishauptová Z. Comparison of mercury porosimetry and X-ray microtomography for porosity study of sandstones // Acta Geodynamica et Geomaterialia. — 2012. — Vol. 9, no. 4. — P. 168–178.
18. Krivoshchekov S., Kochnev A., Kozyrev N., et al. Factoring Permeability Anisotropy in Complex Carbonate Reservoirs in Selecting an Optimum Field Development Strategy // Energies. — 2022. — Vol. 15, no. 23. — P. 8866. — DOI:https://doi.org/10.3390/en15238866.
19. Linden S., Wiegmann A. and Hagen H. The LIR space partitioning system applied to the Stokes equations // Graphical Models. — 2015. — Vol. 82. — P. 58–66. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.gmod.2015.06.003.
20. Math2Market GmbH. FlowDict: Single-Phase Fluid Flow. — 2024a. — URL: https://www.math2market.com/geodict- software/geodict-base-modules/simulation/flowdict (visited on 06/02/2024).
21. Math2Market GmbH. GeoDict - The Digital Material Laboratory. — 2024b. — URL: https://www.math2market.de (visited on 06/02/2024).
22. Mostaghimi P., Blunt M. J. and Bijeljic B. Computations of Absolute Permeability on Micro-CT Images // Mathematical Geosciences. — 2012. — Vol. 45, no. 1. — P. 103–125. — DOI:https://doi.org/10.1007/s11004-012-9431-4.
23. Pelissou C., Baccou J., Monerie Y., et al. Determination of the size of the representative volume element for random quasi-brittle composites // International Journal of Solids and Structures. — 2009. — Vol. 46, no. 14/15. — P. 2842–2855. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2009.03.015.
24. Shreyamsha Kumar B. K. Image denoising based on non-local means filter and its method noise thresholding // Signal, Image and Video Processing. — 2012. — Vol. 7, no. 6. — P. 1211–1227. — DOI:https://doi.org/10.1007/s11760-012-0389-y.
25. Stenzel O., Pecho O., Holzer L., et al. Predicting effective conductivities based on geometric microstructure characteristics // AIChE Journal. — 2016. — Vol. 62, no. 5. — P. 1834–1843. — DOI:https://doi.org/10.1002/aic.15160.
26. Taud H., Martinez-Angeles R., Parrot J. F., et al. Porosity estimation method by X-ray computed tomography // Journal of Petroleum Science and Engineering. — 2005. — Vol. 47, no. 3/4. — P. 209–217. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.petrol.2005.03.009. Versteeg H. K. and Malalasekera W. An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method. —Pearson (England) : Pearson Education Limited, 2007.
