Pore Scale Simulations for Wettability Description

Fukting er kontrollerende for transport av fluider igjennom porøse medier. Som følge av dette er fukting bestemmende for egenskapene til en rekke forskjellige porøse medier; alt fra klær til osmose-membraner. I et økonomisk perspektiv har fukting i porøse medier størst betydning i forbindelse med oljeutvinning, hvor det har stor påvirkning på hvor lett og hvor fort man kan utvinne hydrokarboner. Til tross for den økonomiske betydningen er forståelsen rundt fukting i porøse medier fortsatt begrenset. Tradisjonelle målinger foregår enten utenfor det porøse mediet, for eksempel på polerte overflater, eller så måles kun effektive egenskaper ved det porøse mediet. Dette prosjektet vil utvikle metoder for å estimere fukt på pore-skala. Metodene er basert på høyoppløselige røntgen-kromatografi bilder av fluidfordeling inne i porøse media. Med bakgrunn i slike bilder vil vi simulere den samme fluidfordelingen for å estimere fukt og fuktfordelingen inne i det porøse mediet. Vi vil bruke gitter-Botlzmann simuleringer, hvor vi iterativt forandrer pore-skala fukt for å minimere forskjellen mellom simulerings-resultater og røntgen-kromatografi bilder. Dette vil gi oss en pore-skala fuktbeskrivelse. Denne beskrivelsen vil kobles til effektive egenskaper, slik som flerfase transport av fluider igjennom porestrukturen. Tradisjonelt har fukt blitt sett på som en termodynamisk likevekt mellom overflatespenninger. Ved å undersøke fukt og fluid-fordelinger inne i porøse medier vil vi også kunne estimere påvirkning fra andre faktorer, slik som fluid-fluid-overflate krumning. Dette prosjektet er basert på åpen utvikling, og koder utviklet igjennom dette prosjektet vil bli publisert og distribuert under lisens for fri programvare.

Wettability has a first order effect on multiphase flow in porous media, and is therefore essential for generating flow parameters needed for predictive reservoir modeling. Wettability knowledge is also important for a range of enhanced oil recovery techniques. Predictive pore scale modeling is an emerging technology, where the lattice-Boltzmann method (LBM) has proven especially well-suited for simulations directly on pore space images. This project will extend current state-of-the-art LBM software to include options for wettability heterogeneities and alteration. We will examine that the wettability models reproduce contact angles and curvatures as expected from existing theories. A central task for this project is to develop a workflow for wettability characterization based on LB simulations directly on CT-images of the fluid distribution. We will iterate over different wettability distributions, where the distribution yielding minimal changes from the initial fluid distribution is assumed to best represent the actual wettability. This workflow is assumed to honor the capabilities and limitations of LB modeling. The laboratory part of SSF PoreLab focus on development of new methods for experimental determination of wettability. This includes imaging of samples at different wetting conditions and at different saturation stages. Both development of methods and interpretation of results will have a strong benefit from the modelling capabilities suggested in this project. This project will employ one PhD candidate and one postdoctoral fellow. Both will work at the department of Geoscience and Petroleum, with excellent computer resources and laboratory facilities. SFF PoreLab provides an interdisciplinary group of scientist with outstanding knowledge on flow in porous media. International partners represent leading environments on pore scale modeling.