Aplicação de simulação numérica e aprendizado profundo utilizando imagens de micro-ct de rochas reservatório

dc.contributor.advisorXavier Júnior, Milton Morais
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3128669965557866pt_BR
dc.contributor.authorKiam, Thiago Noboru Leite
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8176148304942096pt_BR
dc.contributor.referees1Lucena, Leandson Roberto Fernandes de
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4673404543485023pt_BR
dc.contributor.referees2Marques, Manilo Soares
dc.contributor.referees3Soares, José Agnelo
dc.date.accessioned2024-08-05T23:38:19Z
dc.date.available2024-08-05T23:38:19Z
dc.date.issued2024-05-23
dc.description.abstractCarbonate rocks constitute important reservoirs of mineral resources, however, they exhibit a high degree of anisotropy and heterogeneity, with various types of pores and scales that challenge both the industry and the scientific community. Digital petrophysical studies aim to obtain intrinsic rock parameters through the 3D rendering of X-ray microtomography images. The present study aims to classify pore types and estimate petrophysical parameters from the 3D rendering, segmentation, and numerical simulation of images of carbonate rocks from the Jandaíra Formation, Potiguar Basin, Rio Grande do Norte, Brazil. The images were acquired by X-ray microtomography, with resolution of 35 μm, and represent transverse slices of the rocks. For the treatment of slices, the ImageJ program was used. The segmentation of 3D pores was performed using the multi-Otsu method with the Simpleware ScanIP software. The segmented files were discretized and imported into the Comsol Multiphysics numerical simulator with coarse mesh density. The simulator adopts the finite element method (FEM) to perform its calculations. The simulated physics was configured to be a single-phase fluid in steady-state, laminar flow, with a density of 1000 kg/m³ and a viscosity of 0.001 Pa.s. The differential pressure between the inlet and outlet of this fluid was established at 1 Pa. Comparing with literature and laboratory-obtained values, the digital results were satisfactory and consistent. Segmentation enabled the classification of well-developed stylolites and vugs among the samples. Petrophysical estimates ranged from 0.70% to 7.99% with effective porosity and simulated permeability ranged from 7.79 mD to 3000 mD. Regarding deep learning, the Alexnet model, with SGD criterion and MSE optimizer, exhibited the best performance.pt_BR
dc.description.resumoAs rochas carbonáticas constituem importantes reservatórios de recursos minerais, entretanto, apresentam alto grau de anisotropia e heterogeneidade, com diversos tipos de poros e escalas que desafiam a indústria e a comunidade científica. Estudos petrofísicos digitais visam obter parâmetros intrínsecos da rocha por meio de imagens de microtomografia de raios-X. O presente estudo tem como objetivo a identificação dos poros e a estimativa de parâmetros petrofísicos a partir da segmentação, predição e simulação numérica 3D em imagens de rochas carbonáticas da Formação Jandaíra, Bacia Potiguar, Rio Grande do Norte, Brasil. As imagens foram adquiridas por microtomografia de raios-X, na resolução de 35 micrometros, e representam slices transversais das rochas. No pré-processamento, foi realizado o corte das imagens e a segmentação dos poros, com o método de Otsu. Para o aprendizado profundo de máquina, foram utilizados três modelos de redes neurais convolucionais aplicados nas imagens 2D de micro-CT. O simulador numérico adota o método dos elementos finitos (M.E.F) para efetuar seus cálculos. A física simulada foi configurada sendo um fluido monofásico, em estado estacionário, regime laminar, com densidade de 1000 kg/m³ e viscosidade de 0,001 Pa.s. A diferença de pressão entre a entrada e a saída desse fluido foi estabelecida em 1 Pa. Em termos de rochas digitais, os resultados foram satisfatórios e promissores. A segmentação possibilitou a classificação de estilólitos e vugs bem desenvolvidos. As estimativas petrofísicas variaram entre 0,70% e 7,99% de porosidade efetiva, e 7,79 mD e 3000 mD de permeabilidade simulada. Quanto ao aprendizado profundo, o modelo Alexnet, com critério SGD e otimizador MSE apresentou o melhor desempenho.pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationKIAM, Thiago Noboru Leite. Aplicação de simulação numérica e aprendizado profundo utilizando imagens de micro-ct de rochas reservatório. Orientador: Dr. Milton Morais Xavier Júnior. 2024. 141f. Dissertação (Mestrado em Geodinâmica e Geofísica) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58999
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectGeofísicapt_BR
dc.subjectPetrofísica computacionalpt_BR
dc.subjectRocha digitalpt_BR
dc.subjectMicrotomografiapt_BR
dc.subjectSimulação numéricapt_BR
dc.subjectPermeabilidadept_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIASpt_BR
dc.titleAplicação de simulação numérica e aprendizado profundo utilizando imagens de micro-ct de rochas reservatóriopt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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