Primary drainage in static pore network modelling: a comparative study

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Darcy’s law und andere vergleichbare Methoden wurden zur Modellierung der Strömung auf Kontinuumsskala entwickelt. Die Genauigkeit dieser Modelle hängt von Parametern wie der Porosität, der relativen Permeabilität oder dem Kapillardruck ab (Bhattad et al., 2011). Eine Möglichkeit ist es diese Paramter experimentell zu bestimmen, in den letzten Jahren jedoch, hat die Entwicklung von Bildgebenden Verfahren, welche das poröse Gestein und die sich darin befindenden Flüssigkeiten abbilden, unser Verständniss von Strömungen in porösen Medien weiterentwichelt. In Verbindung mit öffentlich zugänglichen numerischen Werkzeugen ermöglicht dies die Simulation von Strömungsvorgängen in diesen Materialien (J. Blunt, 2017). Poren Netzwerk Modellierung (PNM) ist eine häufig eingesetzte Methode zur Simulation von mehrphasigem Transport in porösen Materialien. Ein open-source Software für derartige Simulationen ist OpenPNM. Es wurde von mehreren Forschungsgruppen zur Poren Netzwerk Modellierung entwickelt. Ein Poren Netzwerk wird dabei aus rekonstruierten Mikrotomographie Bildern extrahiert und die entsprechenden numerischen Berechnungen ermöglichen die Vorhersage von Transporteigenschaften der porösen Materialien (Gostick J. A., 2016). Poren Netzwerk Modellierung erlaubt die Berechnung von petrophysikalischen und komplexen Strömungseigenschaften im Gestein. Die vorliegende Arbeit nutzt das OpenPNM Python Paket zur Simulation des primären Kapillardrainage Druckes und der relativen Permeabilität von Mikrotomographie Daten eines Sandgesteines. Das Python Paket Porespy nutzt dabei den SNOW Algorithmus zur Extrahierung des Poren Netzwerkes aus segmentierten Micro-tomographie Bildern. Das Modell wurde mit experimentellen Daten für Kapillardruck, Absolute Permeabilität und primäre Drainage relative Permeabilität von sehr bekannten Gesteinsproben validiert. Simulationsergebnisse haben, unter Einbezug eines aktzeptablen Ungenauigkeitsbereichs, eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen aufgewiesen. Des Weiteren wurde eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt um ein besseres Verständnis des Einflusses der Modelparameter, wie Grenzflächenspannung und Kontaktwinkel, auf die Ergebnisse zu erhalten. Abschließend wird ein Arbeitsablauf zur Vorhersage von petrophysikalischen- und Transporteigenschaften von unbekannten Gesteinen präsentiert. Die Implementierung des Arbeitsablaufes wurde exemplarisch an einem Sandgestein durchgeführt.

Details

Titel in ÜbersetzungPrimär-Drainage bei statischer Porennetzmodellierung: eine vergleichende Studie
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Ott, Holger, Betreuer (intern)
  • Steckhan, Jan, Betreuer (extern), Externe Person
  • Arnold, Pit, Mitbetreuer (intern)
Datum der Bewilligung23 Okt. 2020
StatusVeröffentlicht - 2020