The use of additive technologies in the creation of rock samples analogues

Rocks are inherently heterogeneous. Two rock samples with identical bulk properties can have significantly different microstructures. Spatial variability and heterogeneity of reservoirs necessitate the acquisition of expensive cores from multiple locations. Laboratory experiments on rock samples are designed to understand and characterize geological features, quantify potential production, and fine-tune fluid flow models in porous media. These experiments are mechanically and petrophysically destructive and cannot be repeated or expanded on the same core. Creating replicas of core samples using innovative 3D printing technology reduces the cost of obtaining rock samples and enables repeatability and scalability of experiments. 3D printers enable the repeated creation of rock void geometry, both actual distributions (e.g., CT images or outcrop photographs) and any type of geometric model (e.g., a geometric network or stochastic heterogeneity of petrophysical properties). This article provides an overview of additive technologies for creating rock specimen replicas, which have received the most extensive international coverage to date. The creation and use of such 3D printed models opens up new possibilities for studying various phenomena observed during fluid flow in porous media and fracture networks, including at the microscale. The results of comprehensive studies conducted to date demonstrate that 3D printed rock specimen replicas have the potential to become accurate, inexpensive, and adaptable samples for laboratory research in the oil and gas sector.

Применение аддитивных технологий при создании аналогов образцов горных пород

Горные породы по своей природе неоднородны. Два образца горных пород с идентичными объемными свойствами могут сильно различаться по микроструктуре. Пространственная изменчивость и неоднородность коллекторов обуславливают необходимость приобретения дорогостоящих кернов из разных мест. Лабораторные эксперименты на образцах горных пород предназначены для понимания и характеристики геологических особенностей, количественной оценки потенциальной добычи и настройки моделей потока жидкости в пористых средах. Эти эксперименты являются механически и петрофизически разрушительными и не могут быть повторены или расширены на одном и том же керне. Создание копий образцов керна с помощью инновационной технологии 3D-печати снижает стоимость получения образцов горных пород и обеспечивает повторяемость и расширение экспериментов. 3D-принтеры позволяют многократно создавать геометрию пустотного пространства горных пород как фактических распределений (например, КТ-изображений или фотографий обнажений), так и любых типов геометрических моделей (например, геометрической сети или стохастической неоднородности петрофизических свойств). В данной статье выполнен обзор аддитивных технологий в области создания реплик образцов горных пород, получивших наиболее широкое освещение в международной практике на текущий момент. Создание и использование таких 3DP-моделей открывает новые возможности для исследований всевозможных явлений, наблюдаемых при фильтрации флюидов в пористой среде, сетях трещин, в том числе на микроуровне. Полученные результаты проведенных на сегодняшний день комплексных исследований показывают, что 3D-печатные копии образцов горных пород имеют уверенный потенциал, чтобы стать точными, недорогими и адаптируемыми образцами для лабораторных исследований в нефтегазовом секторе.