ویژگی‌های الاستیک سنگ مخزن‌های کربناته: اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی و مدل‌سازی عددی با استفاده از تصاویر میکرو سی‌تی‌‌ اسکن

ویژگی‌های الاستیک (مدول الاستیسیته و نسبت پواسون) به عنوان مهم‌ترین پارامترهای ژئومکانیکی مخازن و میدان‌های هیدروکربنی در نظر گرفته می‌شوند. به طور معمول این پارامترها با استفاده از داده‌های آزمون‌های ژئومکانیکی در آزمایشگاه محاسبه می‌شوند. اما به دلیل عدم دسترسی به نمونه‌های مناسب، تجهیزات آزمایشگاهی و هزینه‌های بالا، در بسیاری از موارد به منظور تخمین این پارامترها از معادلات تجربی، روش‌های آماری و ریاضی استفاده می‌شود. در این پژوهش ما به کمک روش‌های عددی با استفاده از نمونه دیجیتالی ساخته شده براساس تصاویر میکروسی‌تی اسکن با وضوح بالا ویژگی‌های الاستیک نمونه‌های کربناته را به روشی غیر مخرب تخمین زده‌ایم. این مدل‌سازی به روش المان محدود و بر روی مدل هندسی وکسلی بازسازی شده از نمونه مکعبی که به عنوان حجم نماینده در نظر گرفته می‌شود انجام شده است. حجم نماینده با توجه به تخلخل در نظر گرفته شده است. همچنین این ویژگی‌ها در آزمایشگاه براساس منحنی تنش محوری-کرنش محوری به دست آمده از آزمایش مقاومت تک فشارشی محوری و سه محوری محاسبه شده است و در نهایت نتایج بدست آمده از هر دو روش مقایسه شد. به طور کلی نتایج حاصل از مدل‌سازی در مقایسه با نتایج آزمون‌های آزمایشگاهی بین 4.3 تا 18.9 درصد مقادیر بیش‌تر نشان می‌دهند. بیش‌ترین خطا مربوط به نمونه‌های با بالاترین مقادیر تخلخل است که عمدتا دولومیتی هستند. مفروضات درباره ویژگی‌های الاستیک ماده پایه (بخش جامد) با توجه به کانی‌شناسی همچنان چالش‌برانگیز است.

elastic properties of carbonate reservoir rocks: laboratory measurement and numerical simulation using x-ray computed tomography images on kangan carbonates

elastic properties (young’s modulus and poisson’s ratio) are considered to represent important parameters in geomechanical investigations of reservoirs and hydrocarbon fields. these parameters can be calculated using common geomechanical tests in the laboratory. however, due to the lack of access to suitable samples, laboratory equipment and high costs, in many cases, empirical equations, statistical and mathematical methods have been used to estimate these characteristics. we present a digital rock simulation (drs) approach using high-resolution ct-images to estimate young’s modulus and poisson’s ratio of carbonate samples following a non-destructive approach. in the numerical simulations we use a voxel model of reconstructed 3d geometry that is evaluated using finite element method (fem). we extract representative volume elements (rev) of kangan carbonates with different porosity and mineralogy. in laboratory experiments, we quantified the modulus based on axial stress-axial strain curve that was obtained from triaxial compression tests. finally, we compare the simulation results and laboratory measurements. our analysis shows that obtained young’s modulus of modeling are between 4.3% and 18.9% higher than compared to the results of laboratory tests. the highest error is related to the samples with the more porous, which are mainly dolomite. the assumptions about solid fraction properties regarding to mineralogy differences remains challenging