Das Forschungsfeld der „Digital Rock Physics“ (DRP) zielt darauf ab, Flüssigkeitsverdrängungsprozesse innerhalb eines Gesteins direkt auf dem abgelichteten Porenraum dieses Gesteins zu berechnen. Dies wiederum führt zu der Möglichkeit die entsprechenden Sättigungsfunktionen von Kapillardruck und der relativen Permeabilität zu kalkulieren. Somit zeigt das Gebiert der DRP das Potenzial, zeit- und arbeitsintensive SCAL-Experimente (Special Core Analysis) aus dem Labor zu ersetzen. Dabei besteht eines der Hauptziele darin, diese Sättigungsfunktionen zeit- und kostenkonkurrenzfähig zu berechnen. Um eine makroskopisch repräsentative Beschreibung zu erreichen, müssen die jeweiligen Fluidverteilungen im Porenbereich realistisch sein. Ein gängiges und rechnerisch attraktives Verfahren zum Erhalten dieser Verteilungen ist der morphologische Ansatz. Da jedoch die Anwendbarkeit der morphologischen Methoden hinsichtlich des Imbibitionssättigungsbereichs und einer realistischen Beschreibung der Benetzbarkeitsänderung an Grenzen stößt, sind neue innovative Lösungen gefragt.
Kürzlich wurden in Zusammenarbeit mit dem Softwareentwickler qualitativ neue Features in die kommerzielle Simulations-Toolbox GeoDict implementiert. Diese neuen Funktionen ermöglichen es zum einen, die Simulationsfähigkeit von spontaner zu erzwungener Imbibition zu erweitern, und zum anderen mehrere Kontaktwinkel und Kontaktwinkelverteilungen mit unterschiedlichen räumlichen Korrelationen einzuführen. Diese Funktionen erlauben es nun, den gesamten Sättigungsbereich zu simulieren und Unsicherheiten zu bestimmen. Die vorliegende Masterarbeit untersucht, ob diese neuen Funktionen ein physikalisch sinnvolles Verhalten widerspiegeln. Um diesen Zweck zu erfüllen, wurde ein digitaler Zwilling einer Sandsteinprobe in jedem untersuchten Simulationsfall unterschiedlichen Bedingungen hinsichtlich der Anzahl der Kontaktwinkel und ihrer zugehörigen räumlichen Verteilung ausgesetzt.
Die Ergebnisse zeigen, dass dieser neue Ansatz die Berechnung von forcierten Imbibitionsprozessen ermöglicht und damit den erreichbaren Sättigungsbereich erweitert. Darüber hinaus geben sie Aufschluss über den ausgeübten Einfluss einer unterschiedlichen Kontaktwinkelverteilung und räumlichen Variation. Die entsprechenden Modifikationen führen immer zu einer Änderung der vorherrschenden Benetzungsbedingungen, die wiederum in den Simulationsprozessen korrekt erfasst werden, und zur Berechnung von Kapillardruckkurven führen, die die respektiven Trends entsprechend den geänderten Benetzungsbedingungen darstellen. Letztlich geben die Ergebnisse Auskunft über die einflussreichsten Parameter dieser Implementierungen und zeigen den generellen Trend zum richtigen physikalischen Verhalten.