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

نویسندگان

1 گروه زمین‌شناسی مهندسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه تربیت مدرس

2 گروه زمین شناسی مهندسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه تربیت مدرس

3 دانشکده عمران و معدن، دانشگاه تورنتو

4 دانشکده عمران و معدن، دانشگاه تورنتو

doi
10.22107/jpg.2023.393366.1194
چکیده

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 3/4 تا 9/18 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.