«Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений»

Создание синтетических копий образцов керна пород-коллекторов c помощью технологий 3D-печати

УДК: 622.276.031:550.822.3
DOI: -

Авторы:

¹ Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия

Ключевые слова: 3D-печать, аддитивные технологии, горные породы-коллекторы, литолого-петрофизические свойства, фильтрационно-ёмкостные свойства, синтетический керн, компьютерная томография, пористая среда, управление параметрами

Аннотация:

Разностороннее изучение свойств горных пород является необходимым этапом при проектировании разработки месторождений нефти и газа. Количество образцов керна для исследований, как правило, ограничено, а некоторые тесты приводят к разрушению или невозможности повторного использования образцов керна. В связи с чем важной в настоящее время задачей является исследование возможностей копирования керна для проведения серий исследований разной направленности. Активное развитие аддитивных технологий в сочетании с другими технологиями (компьютерной томографией (КТ), электронной микроскопией и т. д.) предоставляет возможность воспроизведения сложной внутренней структуры порового пространства горных пород для их последующего экспериментального исследования. Были изготовлены синтетические образцы керна в натуральную величину на основе КТ-изображений при помощи LCD 3D-печати. Результаты проведённых экспериментов демонстрируют принципиальную возможность создания пористых структур при помощи технологии LCD, однако целевые показатели не были достигнуты.

Список литературы:

1. Кочнев А.А., Осколков А.А., Кривощеков С.Н. Анализ возможностей трехмерной печати искусственного керна горных пород // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2023. – № 9(381). – С. 19–27. – DOI: 10.33285/2413-5011-2023-9(381)-19-27

2. Using resin-based 3D printing to build geometrically accurate proxies of porous sedimentary rocks / S. Ishutov, F. Hasiuk, D. Jobe, S. Agar // Groundwater. – 2018. – Vol. 56. – Is. 3. – Pp. 482–490. – DOI: 10.1111/gwat.12601

3. Characterization and microfabrication of natural porous rocks: From micro-CT imaging and digital rock modelling to micro-3D-printed rock analogs / R. Song, W. Yao, S. Sun, J.J. Liu // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2021. – Vol. 205. – P. 108827. – DOI: 10.1016/j.petrol.2021.108827

4. Simulation and validation of porosity and permeability of synthetic and real rock models using three-dimensional printing and digital rock physics / E. Ibrahim, M. Jouini, F. Bouchaala, J. Gomes // ACS omega. – 2021. – Vol. 6. – Is. 47. – Pp. 31775–31781. – DOI: 10.1021/acsomega.1c04429

5. Upscaling strategy to simulate permeability in a carbonate sample using machine learning and 3D printing / M. Jouini, J. Gomes, M. Tembely, E. Ibrahim // IEEE Access. – 2021. – Vol. 9. – Pp. 90631–90641. – DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3091772

6. Resin based 3D printing for fabricating reactive porous media / M.F. Salek, V.V. Shinde, B.S. Beckingham, L.E. Beckingham // Materials Letters. – 2022. – Vol. 322. – P. 132469. – DOI: 10.1016/j.matlet.2022.132469

7. Surface modification of stereolithography-based 3D printed structures utilizing ultrasonic-atomised sprays / A. Kanjirakat, A. Carvero, M. Amani, A. Retnanto // Journal of Materials Science. – 2023. – Vol. 58. – Is. 16. – Pp. 6931–6943. – DOI: 10.1007/s10853-023-08450-2

8. 3D printing sandstone porosity models / S. Ishutov, F. Hasiuk, C. Harding, J.N. Gray // Interpretation. – 2015. – Vol. 3. – Is. 3. – Pp. SX49–SX61. – DOI: 10.1190/INT-2014-0266.1

9. Goral J., Deo M. Nanofabrication of synthetic nanoporous geomaterials: from nanoscale-resolution 3D imaging to nano-3D-printed digital (shale) rock // Scientific Reports. – 2020. – Vol. 10. – Is. 1. – P. 21596.

10. Almetwally A.G., Jabbari H. 3D-Printing replication of porous media for lab-scale characterization research // ACS omega. – 2021. – Vol. 6. – Is. 4. – Pp. 2655–2664.

11. Head D., Vanorio T. Effects of changes in rock microstructures on permeability: 3D printing investigation // Geophysical Research Letters. – 2016. – Vol. 43. – Is. 14. – Pp. 7494–7502.

12. Almetwally A.G., Jabbari H. Experimental investigation of 3D printed rock samples replicas // Journal of Natural Gas Science and Engineering. – 2020. – Vol. 76. – P. 103192. – DOI: 10.1016/j.jngse.2020.103192

13. Bacher M., Schwen A., Koestel J. Three-dimensional printing of macropore networks of an undisturbed soil sample // Vadose Zone Journal. – 2015. – Vol. 14. – Is. 2. – Pp. 1–10.

14. Microstructure characteristics and fractal analysis of 3D-printed sandstone using micro-CT and SEM-EDS / L. Kong, M. Ostadhassan, X. Hou [et al.] // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2019. – Vol. 175. – Pp. 1039–1048. – DOI: 10.1016/j.petrol.2019.01.050

15. Resurrection of a reservoir sandstone from tomographic data using three-dimensional printing / S. Ishutov, F. Hasiuk, S.M. Fullmer [et al.] // AAPG Bulletin. – 2017. – Vol. 101. – Is. 9. – Pp. 1425–1443. – DOI: 10.1306/11111616038

16. Zhou T., Zhu J.B. Application of 3D printing and micro-CT scan to rock dynamics // 2nd International Conference on Rock Dynamics and Applications. – China, 18-19 May 2016. – DOI: 10.1201/в 21378-36

17. Visual representation and characterization of three-dimensional hydrofracturing cracks within heterogeneous rock through 3D printing and transparent models / P. Liu, Y. Ju, P. Ranjith [et al.] // International Journal of Coal Science & Technology. – 2016. – Vol. 3. – Pр. 284–294. – DOI: 10.1007/s40789-016-0145-y