储层岩石孔隙尺度的化学输运模拟

储层岩石孔隙尺度的化学输运模拟的图1

概述

储层岩石孔隙尺度的化学输运模拟的图2

基于图像的建模可用于分析通过多孔介质的传质现象,特别适用于储层岩石孔隙-喉道网络。这些分析的目的是为提高我们对流体通过可变孔隙尺度运动方式的理解和表征。

本项目使用真实结构的micro-CT图像数据,在Simpleware软件中进行可视化和处理,生成网格化的3D模型,然后将其导出至仿真软件中研究化学输运机制。


亮点


  • 从开源库中获取真实岩石结构的 micro-CT数据;

  • 在Simpleware ScanIP中进行图像处理和分割;

  • 在Simpleware FE中为孔隙结构生成高质量的多相网格;

  • 在仿真软件中进行孔隙尺度化学输运模拟。


图像处理

使用帝国理工学院孔隙尺度模型(PERM)联盟提供的开源岩石CT图像库中的micro-CT 数据,获得孔隙空间和微观结构的RAW图像文件。在Simpleware ScanIP中将图像数据转换为基于3D体素的几何结构,为网格划分做准备。由于CT扫描通常会产生噪音,此步骤的处理极其复杂。为了渲染构造良好的岩石和孔隙相,在ScanIP软件中使用了一系列的视觉滤波器和图像处理技术。

储层岩石孔隙尺度的化学输运模拟的图3

图:Simpleware ScanIP中micro-CT数据的可视化和分割


利用Simpleware FE模块为多相流模型生成非常稳健的CFD网格,并直接导出至 仿真软件。

储层岩石孔隙尺度的化学输运模拟的图4

图:使用Simpleware FE模块生成网格化的多孔结构模型


然后将网格化的多孔介质模型导入商用偏微分方程(PDE)求解器中求解 Navier-Stokes 方程,计算绝对渗透率等基本参数。这样的工作流程可以对真实孔隙尺度结构中化学组分的输运进行模拟。


结论

本项目在Simpleware软件中生成高质量的三维模型和稳健的网格,用以模拟多孔介质中孔隙尺度的化学输运。简单易操作的工作流程为新的岩石物理在分散和扩散以及多相流动的研究开发了潜能,具体情况取决于可用的计算资源。

参考

  • 致谢和更多信息请参考英文原文:https://www.synopsys.com/simpleware/resources/case-studies/pore-scale-chemical-transport.html




Simpleware FE模块


应用于 FEA 和 CFD 的基于图像进行网格划分的软件


储层岩石孔隙尺度的化学输运模拟的图5

Simpleware FE 是可以将图像数据转换为用于有限元(FE)和计算流体动力学(CFD)仿真模型的业内领先软件平台。该模块提供了大量基于图像的网格划分工具和强大的网格划分算法,针对不同仿真需求设置丰富的生成模型选项。依靠网格划分软件生成用于仿真的模型,无需后处理或修复即可直接导出为常用 FE/CFD 求解器格式。

为什么使用 Simpleware FE?

储层岩石孔隙尺度的化学输运模拟的图6

Simpleware FE 可以保证生成的网格模型能够在您选择的求解器中使用,并为 FE 和 CFD 仿真模型提供多种设置选项。

易于使用

将直观的网格划分工具集成到核心的 Simpleware ScanIP 环境。

自动化、稳健、快速

从分割图像到可用于求解器的模型仅需几分钟。

精确可靠

网格划分过程中保持图像精度,保证多部分模型无间隙或重叠。

灵活

用户可通过定义网格细化程度调整网格大小,根据多种度量标准优化单元质量。

兼容

直接导出至所有主流的 FE/CFD 求解器(Abaqus、ANSYS、COMSOL等)。

技术支持

任何用户都能获得应用工程师专家团队的全力技术支持。

从 3D 图像到高质量体网格

储层岩石孔隙尺度的化学输运模拟的图7

多部件体积网格划分

  • 选择网格划分算法

  • 保持多部件体积网格一致性

  • 基于亚体素图像的精度

  • 基于特征和用户自定义进行网格细化

  • 定义有限元网格的接触面、节点集和壳体

  • 定义CFD网格的导入/导出和边界层网格

  • 依据多个度量标准(雅可比行列式、内外长宽比等)优化单元质量

储层岩石孔隙尺度的化学输运模拟的图8

附加功能和导出选项

  • 为FE 输出的背景材料映射(Hounsfield、孔隙率、纤维密度和取向等)

  • 导入并重新划分标准体积网格格式(ANSYS、Abaqus、Nastran、VTK)

  • 根据不同指标检验 FE/CFD 网格

  • 直接导出至常用 FE 和 CFD 求解器(Abaqus、ANSYS、COMSOL、LS-DYNA、MATLAB、VTK、FLUENT、OpenFOAM等)

常见问题

Q 1

我可以为对网格设置材料属性吗?

可以,使用 Simpleware FE 模块,您可以为模型中的每个掩模设置均质、占位符或基于灰度的材料定义。

Q 2

可以导出哪些网格格式?

软件特定的导出格式有:Adina、Ansys、COMSOL、LS-DYNA、Matlab,以及包括Nastran、Patran 和 VTK 在内的通用导出格式。

Q 3

我可以控制网格大小吗?

Simpleware FE 模块中有许多选项可以控制生成网格单元的大小。网格可以按部件(如果包含基于图像的掩模或面对象)细化或削弱和/或根据自己的设置生成特定感兴趣区域的网格。

Q 4

我可以导入已有的体积网格吗?

可以,您可以将它们添加到现有模型,进行重新划分网格、赋予新的材料属性等操作。


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