儲層巖石孔隙尺度的化學輸運模擬

儲層巖石孔隙尺度的化學輸運模擬的圖1

概述

儲層巖石孔隙尺度的化學輸運模擬的圖2

基于圖像的建??捎糜诜治鐾ㄟ^多孔介質的傳質現象,特別適用于儲層巖石孔隙-喉道網絡。這些分析的目的是為提高我們對流體通過可變孔隙尺度運動方式的理解和表征。

本項目使用真實結構的micro-CT圖像數據,在Simpleware軟件中進行可視化和處理,生成網格化的3D模型,然后將其導出至仿真軟件中研究化學輸運機制。


亮點


  • 從開源庫中獲取真實巖石結構的 micro-CT數據;

  • 在Simpleware ScanIP中進行圖像處理和分割;

  • 在Simpleware FE中為孔隙結構生成高質量的多相網格;

  • 在仿真軟件中進行孔隙尺度化學輸運模擬。


圖像處理

使用帝國理工學院孔隙尺度模型(PERM)聯盟提供的開源巖石CT圖像庫中的micro-CT 數據,獲得孔隙空間和微觀結構的RAW圖像文件。在Simpleware ScanIP中將圖像數據轉換為基于3D體素的幾何結構,為網格劃分做準備。由于CT掃描通常會產生噪音,此步驟的處理極其復雜。為了渲染構造良好的巖石和孔隙相,在ScanIP軟件中使用了一系列的視覺濾波器和圖像處理技術。

儲層巖石孔隙尺度的化學輸運模擬的圖3

圖:Simpleware ScanIP中micro-CT數據的可視化和分割


利用Simpleware FE模塊為多相流模型生成非常穩健的CFD網格,并直接導出至 仿真軟件。

儲層巖石孔隙尺度的化學輸運模擬的圖4

圖:使用Simpleware FE模塊生成網格化的多孔結構模型


然后將網格化的多孔介質模型導入商用偏微分方程(PDE)求解器中求解 Navier-Stokes 方程,計算絕對滲透率等基本參數。這樣的工作流程可以對真實孔隙尺度結構中化學組分的輸運進行模擬。


結論

本項目在Simpleware軟件中生成高質量的三維模型和穩健的網格,用以模擬多孔介質中孔隙尺度的化學輸運。簡單易操作的工作流程為新的巖石物理在分散和擴散以及多相流動的研究開發了潛能,具體情況取決于可用的計算資源。

參考

  • 致謝和更多信息請參考英文原文:https://www.synopsys.com/simpleware/resources/case-studies/pore-scale-chemical-transport.html




Simpleware FE模塊


應用于 FEA 和 CFD 的基于圖像進行網格劃分的軟件


儲層巖石孔隙尺度的化學輸運模擬的圖5

Simpleware FE 是可以將圖像數據轉換為用于有限元(FE)和計算流體動力學(CFD)仿真模型的業內領先軟件平臺。該模塊提供了大量基于圖像的網格劃分工具和強大的網格劃分算法,針對不同仿真需求設置豐富的生成模型選項。依靠網格劃分軟件生成用于仿真的模型,無需后處理或修復即可直接導出為常用 FE/CFD 求解器格式。

為什么使用 Simpleware FE?

儲層巖石孔隙尺度的化學輸運模擬的圖6

Simpleware FE 可以保證生成的網格模型能夠在您選擇的求解器中使用,并為 FE 和 CFD 仿真模型提供多種設置選項。

易于使用

將直觀的網格劃分工具集成到核心的 Simpleware ScanIP 環境。

自動化、穩健、快速

從分割圖像到可用于求解器的模型僅需幾分鐘。

精確可靠

網格劃分過程中保持圖像精度,保證多部分模型無間隙或重疊。

靈活

用戶可通過定義網格細化程度調整網格大小,根據多種度量標準優化單元質量。

兼容

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

技術支持

任何用戶都能獲得應用工程師專家團隊的全力技術支持。

從 3D 圖像到高質量體網格

儲層巖石孔隙尺度的化學輸運模擬的圖7

多部件體積網格劃分

  • 選擇網格劃分算法

  • 保持多部件體積網格一致性

  • 基于亞體素圖像的精度

  • 基于特征和用戶自定義進行網格細化

  • 定義有限元網格的接觸面、節點集和殼體

  • 定義CFD網格的導入/導出和邊界層網格

  • 依據多個度量標準(雅可比行列式、內外長寬比等)優化單元質量

儲層巖石孔隙尺度的化學輸運模擬的圖8

附加功能和導出選項

  • 為FE 輸出的背景材料映射(Hounsfield、孔隙率、纖維密度和取向等)

  • 導入并重新劃分標準體積網格格式(ANSYS、Abaqus、Nastran、VTK)

  • 根據不同指標檢驗 FE/CFD 網格

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

常見問題

Q 1

我可以為對網格設置材料屬性嗎?

可以,使用 Simpleware FE 模塊,您可以為模型中的每個掩模設置均質、占位符或基于灰度的材料定義。

Q 2

可以導出哪些網格格式?

軟件特定的導出格式有:Adina、Ansys、COMSOL、LS-DYNA、Matlab,以及包括Nastran、Patran 和 VTK 在內的通用導出格式。

Q 3

我可以控制網格大小嗎?

Simpleware FE 模塊中有許多選項可以控制生成網格單元的大小。網格可以按部件(如果包含基于圖像的掩?;蛎鎸ο螅┘毣蛳魅鹾?或根據自己的設置生成特定感興趣區域的網格。

Q 4

我可以導入已有的體積網格嗎?

可以,您可以將它們添加到現有模型,進行重新劃分網格、賦予新的材料屬性等操作。


登錄后免費查看全文
立即登錄
App下載
技術鄰APP
工程師必備
  • 項目客服
  • 培訓客服
  • 平臺客服

TOP

4