[pt] AVALIAÇÃO NUMÉRICA DA PERMEABILIDADE EQUIVALENTE EM MEIOS POROSOS 3D COM MACROPOROS UTILIZANDO O MODELO DE BRINKMAN

[en] NUMERICAL EVALUATION OF EQUIVALENT PERMEABILITY IN 3D VUGGY POROUS MEDIA USING BRINKMAN MODEL

[pt] RAFAEL FERRAO MOURA CRUZ

[pt] METODO DO ELEMENTO FINITO

[pt] ANALISE DE IMAGENS DIGITAIS

[pt] MEIOS POROSOS CARSTIFICADOS

[pt] PERMEABILIDADE EQUIVALENTE

[pt] EQUACAO DE BRINKMAN

[en] FINITE ELEMENT METHOD

[en] DIGITAL IMAGE ANALYSIS

[en] KARST POROUS MEDIA

[en] EQUIVALENT PERMEABILITY

[en] BRINKMAN EQUATION

[pt] Propriedades macroscópicas das rochas, como a porosidade, a permeabilidade e a velocidade de onda, descrevem características petrofísicas das rochas. No caso particular de rochas heterogêneas como carbonatos, estimar as suas propriedades petrofísicas equivalentes é um desafio devido à presença de estruturas rochosas distintas no mesmo domínio de interesse. Além disso, a presença de poros de tamanhos em ordem de grandeza diferentes impõe dificuldades extras para prever as propriedades equivalentes dessas rochas. Essas propriedades equivalentes podem ser determinadas por medições experimentais em laboratório, que podem ser relativamente lentas e caras, ou através de simulações numéricas. Neste estudo, determinamos a permeabilidade equivalente de meios porosos usando uma metodologia baseada em Digital Rock Physics. A metodologia implementada consiste no escaneamento da amostra da rocha através de um microtomógrafo computadorizado (mCT), a segmentação da imagem digital, a geração da malha volumétrica no meio poroso e na solução da equação de Brinkman usando o método dos elementos finitos. A imagem digital das rochas também foi analisada de modo a determinar características estrutururais dos macroporos (volume, área superficial, padrões geométricos, entre outros). Essas características estruturais foram utilizadas para ajustar curvas a permeabilidade equivalente resultante de soluções do modelo Brinkman para muitas amostras diferentes. O objetivo foi estimar a permeabilidade equivalente em função dessas características estruturais sem a necessidade de resolver o modelo de Brinkman.

[en] Macroscopic rock properties such as porosity, permeability, and wave velocity describe petrophysical characteristics of rocks. In the particular case of heterogeneous rocks like carbonates, the estimation of equivalent petrophysical properties is challenging because of the presence of distinct rock structures in the same domain of interest. Also, the presence of voids with sizes of disparate orders of magnitude imposes extra difficulty to predict equivalent properties in carbonates. Equivalent properties can be determined through experimental measurements in the laboratory, which can be relatively slow and expensive, or via numerical simulation. In this study, we determined equivalent permeability of vuggy porous media using a Digital Rock Physics workflow, which is comprised of the microCT scan of the rock sample, the segmentation of the digital image, the mesh generation on the porous matrix and vuggy regions, and the solution of the Brinkman model using the finite element method. Digital Image Analysis (DIA) was used to determine the characteristics of the macropores (volume, surface area, pattern, among others), which were use to curve-fit the equivalent permeability resulting from solutions of the Brinkman model for many different samples. The goal was to be able to evaluate the equivalent permeability simply based on the image characteristics of the sample, without the need for solving the Brinkman model.

MARCIO DA SILVEIRA CARVALHO

FREDERICO CARVALHO GOMES

MARCIO DA SILVEIRA CARVALHO

FREDERICO CARVALHO GOMES

MARCIO ARAB MURAD

DANIEL NUNES DE MIRANDA FILHO

2022-01-03

2020-07-29

[pt] TEXTO

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