Применение аддитивных технологий для воспроизведения физической структуры керна и валидации численных расчетов

Abstract

С развитием технологий увеличения нефтеотдачи возникает необходимость в более детальном изучении процессов вытеснения нефти в пористых средах. Традиционные лабораторные методы исследования кернов имеют ограничения, включая длительность экспериментов и низкую воспроизводимость. В данной работе представлен новый подход к созданию трехмерных микрофлюидных моделей пористых сред с использованием аддитивных технологий. Предложенный подход включает разработку цифровой модели, численное моделирование фильтрационно-емкостных характеристик, 3D-печать физического образца и экспериментальную валидацию. Использование современных методов 3D-печати, таких как SLA/DLP и двухфотонная полимеризация, позволяет воспроизводить сложные геометрические структуры с разрешением до наномасштаба. Это открывает новые возможности для точного моделирования процессов двухфазной фильтрации, взаимодействия буровых растворов с породами и других задач нефтегазовой гидродинамики. Результаты исследования показывают перспективы управления фильтрационно-емкостными характеристиками 3D-печатных микрофлюидных моделей для повышения эффективности экспериментальных исследований. Предложенный методический подход позволяет создавать универсальные инструменты для изучения пористых сред и закладывает основу для дальнейших разработок в области нефтеотдачи.

The advancement of enhanced oil recovery (EOR) technologies necessitates a more detailed study of oil displacement processes in porous media. Traditional laboratory methods for core sample analysis are limited by the duration of experiments and low reproducibility. This study presents a novel approach to the creation of three-dimensional microfluidic models of porous media using additive manufacturing technologies. The proposed methodology includes the development of a digital model, numerical simulation of filtration and capacity properties, 3D printing of a physical sample, and experimental validation. Modern 3D printing methods, such as SLA/DLP and two-photon polymerization, enable the reproduction of complex geometric structures with resolutions down to the nanoscale. This capability opens new opportunities for precise modeling of two-phase filtration processes, interactions between drilling fluids and rocks, and other challenges in petroleum hydrodynamics. The study results demonstrate the potential of controlling the filtration and capacity characteristics of 3D-printed microfluidic models to enhance the efficiency of experimental investigations. The proposed methodological approach provides universal tools for studying porous media and lays the foundation for further developments in the field of enhanced oil recovery.