A MATLAB approach for developing digital rock models of heterogeneous limestones for reactive transport modeling

• Autores: Atefeh Vafaie, Jordi Cama Robert, Iman R. Kivi, Víctor Vilarrasa Riaño
• Localización: Geologica acta: an international earth science journal, ISSN 1695-6133, Nº. 22, 2024
• Idioma: inglés
• Enlaces
  • Texto completo (pdf)
• Resumen
  • català

    La porositat és un paràmetre clau que controla el comportament fisicoquímic de les roques poroses. La física digital de roques ofereix una tècnica única per a la imatge de la microestructura de la roca, inherentment heterogènia, a resolucions espacials fines, i la seva reconstrucció computacional. En aquest estudi, proposem un mètode senzill però precís per construir mapes de porositat 3D de mostres de roca carbonatada a escala centimètrica a partir de dades d'imatges de Microtomografia de raigs X (XMCT). El mètode, que fa servir in programa escrit en MATLAB, consta de 3 passos principals: i) descomposició de dades volumètriques 3D (XCMT) en subvolums, ii) processament d'imatges 2D (seccions transversals), equidistribuïdes a cada subvolum, i iii) càlcul de porositat tall a tall i el seu muntatge per reconstruir un mapa de porositat continu en 3D sobre tot el domini de la mostra. L'enfocament permet un ús eficaç de la memòria necessària per manipular grans conjunts de dades d'imatge. Les porositats digitalitzades s'utilitzen per construir mapes de permeabilitat 3D de les mostres aplicant una relació explícita permeabilitat-porositat. Els mapes de permeabilitat s'utilitzen com a entrada per a la simulació numèrica de la resposta de la roca a la percolació de fluids reactius, mitjançant la qual es verifica la validesa general de l'enfocament. El model de roca digital facilita el camí per a una millor comprensió del transport reactiu en roques carbonatades.

  • English

    Porosity is a key parameter controlling the physico-chemical behavior of porous rocks. Digital rock physics offers a unique technique for imaging the inherently heterogeneous rock microstructure at fine spatial resolutions and its computational reconstruction, through which a better understanding and prediction of the rock behavior can be achieved. In this study, we propose a simple but accurate method to build a 3D porosity map of centimeter-scale carbonate rock cores from X-ray Micro Computed Tomography (XMCT) imaging data. The method consists of 3 main steps: i) decomposition of 3D volumetric XMCT data into sub-volumes, ii) processing of equidistributed 2D cross-section images in each sub-volume and iii) 2D slice-by-slice calculation of porosity and its assembly to reconstruct a 3D continuum porosity map over the whole core domain using a MATLAB code. The proposed approach significantly conserves the required memory to manipulate large image datasets. The digitized porosity representations are used to build 3D permeability maps of the cores by applying an explicit permeability-porosity relationship. The permeability maps are used as input for numerical simulation of the rock response to the percolation of reactive fluids through which the general validity of the approach is verified. The developed digital rock model paves the way for an improved understanding of reactive transport in carbonate rocks.