模拟孔隙尺度的化学输运

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概述

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 COMSOL Multiphysics®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 COMSOL Multiphysics 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。

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 COMSOL Multiphysics。

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 COMSOL Multiphysics® 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