1st Iran InterPore Conference

24 Sept 2024, 08:00 → 25 Sept 2024, 18:30 Asia/Tehran

School of Mechanical Engineering, University of Tehran

Hamed Sadeghi (Sharif University of Technology), Hassan Mahani (Shell Global Solutions International B.V.), Mozhdeh Sajjadi (Assistant Professor)

Join us at the first Iran Interpore Conference on Porous Media to benefit from inspiring lectures, connect with researchers from Iran and across the globe, and discover edge-of-science studies on porous media. 

Iran Interpore Chapter has special awards for student participants:

• Top 2 presentations will receive student presentation awards.
• The selected presentations will be recommended for Interpore’s tea time talks, and Iran Interpore chapter technical talks.
• The best student poster presentation will receive the student poster award.
• All accepted abstracts will get published in the conference proceeding.
• The top presentations will be nominated for the next Interpore’s annual meeting’s conference grants.
• Chosen conference abstracts, will be endorsed by Iran Interpore chapter to submit a paper for the Interpore Journal; Please note that submitting the full paper for publication is optional.

 

Please remember to follow Iran Interpore Chapter accounts on LinkedIn and Telegram.

Topics and applications

Underground gas storage (CO2, H2, natural gas, etc.)	Application of artificial intelligence
Fuel cells and batteries	Food, pharmaceutics, and medicine
Geothermal energy	Paper and textiles
Transport phenomena and fluid dynamics in porous media	Ceramics and constructions materials
Multiphysics-multiphase and reactive flow	Fibres, composites, and nano-materials
Reservoir engineering (conventional, fractured, shale, and tight)	Filters, foams, and membranes
Soil mechanics and engineering, subsidence	Swelling and shrinking porous media
Earth science and agriculture	Poromechanics of nano-scale and thin porous media
Constitutive models	Wave propagation
Biotechnology and biofilms	Other porous media applications
Digital imaging and micro/nano fluidics

 

Extended abstract template.docx

IEEE referencing standard

Poster-English.jpg

Poster-Farsi.jpg

program.jpg

Sponser & exhibitor prospectus.pdf

Tuesday, 24 September

Registration

Inaugural messages: Professor Majid Hassanizadeh and Professor Michel Quintard

Break

Parallel Session 1: Hydrocarbon Recovery / Flow in Porous Media

Hydrocarbon Recovery / Flow in Porous Media

Convener: Dr Shirin Samani (Shiraz University)

1 Investigation of natural surfactants in interaction with divalent ions and their effects on the environment

Although the realm of water and gas injection within enhanced oil recovery has garnered considerable attention in the contemporary era, some engineers believe that alternative and cost-effective methods could play a more pivotal role in this field. Utilization of substances like surfactants and polymers is seen as an innovative technique that has made a substantial impact on the oil sector; however, the large-scale production of such materials proves to be financially burdensome. Furthermore, the manufacture of these substances results in hazardous wastes, posing risks to both human health and the environment, ultimately leading to extensive and irreversible pollution. The adoption of natural surfactants emerges as a viable solution with relatively high efficacy. These plant-derived surfactants, extracted from indigenous plant leaves, are cost-effective, biodegradable, and pose no threat to human health or the environment. The incorporation of these natural surfactants in oil-related experiments has yielded satisfactory outcomes, showcasing their effectiveness in reducing the interfacial tension between water and oil, modifying crude oil viscosity, enhancing the extraction rate of asphaltene, and isolating heavy components of crude oil.

Speaker: mohammadreza saniee (Department of Petroleum Engineering, Faculty of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran)

6-mohammadreza saniee- 5 jun 2024.pdf

6-mohammadreza saniee- 5 jun 2024.pptx

2 Investigating Cohesion Influence on Fine Particle Transport via Pore Doublet Model A CFD-DEM Analysis

This research delves into the transportation of micro-sized particles within a doublet pore model featuring two distinct pore throat sizes. To simulate a two-phase particle-fluid suspension, the CFD-DEM method is employed, combining the Navier-Stokes equation with Newton's second law of particle motion. Cohesion forces between particles and pore throats are characterized using the Simplified Johnson-Kendall-Roberts (SJKR) contact model, which is applied in our simulation to identify locations of agglomerations. Results reveal that altering cohesive energy density, from 10,000 J/m^3 to 100,000 J/m^3 , significantly increases the likelihood of agglomeration in the smaller pore throat. It becomes evident that areas in close proximity to the throats are the most prone to particle agglomerations, leading to pressure drops over time. The formation of particle clusters within the pore throats intensifies with both an increase in the number of particles and fluid velocity from 0.001 m/s to 0.01 m/s . Nevertheless, low flow rates (0.001 m/s) are insufficient to mitigate blockages.

Speaker: Mr Mohammad Ghodsi (Institute of Petroleum Engineering, School of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Tehran)

3 Investigating the Effects of Porous Media on the Minimum Miscibility Pressure of an Asphaltenic Oil Sample and Gas

Gas injection into oil reservoirs encounters several challenges, including the presence of nanopores, asphaltene precipitation, and adsorption of fluid molecules on the porous medium. Miscible gas injection has been shown to be the most efficient method in many cases. Therefore, estimating the minimum miscibility pressure (MMP) is crucial in this process. However, the presence of fluid in the porous medium significantly affects its phase behavior, leading to differences in parameters such as MMP compared to the bulk phase. This study investigates the simultaneous effects of confinement (shift in critical properties of components, adsorption of fluid molecules on the porous medium, and capillary pressure) and asphaltene precipitation on the miscibility of an asphaltenic oil sample with CO2 and NGL gases using modified Peng-Robinson (PR) and cubic-plus-association (CPA) equations of state. The results indicated that asphaltene precipitation significantly delays the miscibility process, with this phenomenon occurring more intensely for CO2. Additionally, the effects of the porous medium on MMP are not negligible at radii less than 100 nm, while at radii greater than this value, the phase behavior approaches the bulk phase.

Speaker: Fatemeh Keyvani (Department of Petroleum Engineering, School of Chemical and Petroleum Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran)

28_FatemehKeyvani.pptx

4 Effect of time constant and rock pore complexity on the shift factor for non-Newtonian fluid flow in porous media

Non-Newtonian fluid flow within porous media, exemplified by polymer remediation of contaminated groundwater/aquifer systems, presents complex challenges due to the fluids' complex rheological behavior within 3D tortuous pore structures. This paper introduces a pore-scale flow simulator based on the OpenFOAM open-source library, designed to model shear-thinning flow within porous media. Leveraging this developed solver, extensive pore-scale flow simulations were conducted on µ-CT images of various real porous media with varying complexity for Cross-fluid model. We focused on the macroscale-averaged deviation between bulk viscosity and the in-situ viscosity, commonly denoted by a shift factor. We provided an in-depth evaluation of the shift factor's dependency on the time constant and the rock's pore space complexity. The effect of time constant on shift factor is very small. Also demonstrate how the shift factor fluctuates based on tortuosity, characteristic pore length, and the cementation exponent. In particular, less porous/permeable systems with smaller characteristic pore lengths exhibited larger shift factors due to higher variations of shear rate and local viscosity in narrower flow paths. Additionally, the shift factor increased as rock became more tortuous and heterogeneous.

Speaker: Mehdi Amiri

Parallel Session 2: Hydrocarbon Recovery / Flow in Porous Media

Hydrocarbon Recovery / Flow in Porous Media

Convener: Dr Alireza Fathollahi (University of Tehran)

5 Exploring the Influence of Porous Media Morphology and Capillary Number on Immiscible Oil Recovery

Pore-scale simulation and analysis of oil displacement in digital rocks has shown great promise in tracking oil recovery in porous media. This paper examines three digital rocks with varying pore and throat radii but the same porosities, studying their behavior under immiscible oil recovery through waterflooding. Computational fluid dynamics was used to conduct numerical simulations to observe the impact of rock morphology on breakthrough times, residual oil saturations, and oil displacement patterns. The validity of the simulation mechanism is confirmed in both imbibition and drainage conditions through the pore doublet Chatzis' experiment. This study consisted of 33 separate simulations which varied in mobility ratios, interfacial tensions, and injection velocities. The findings suggest that smaller pore and throat radii result in higher oil recovery and water percolation and faster breakthrough times that facilitates the effects of viscous fingering. An increase in capillary number was found to have a significant impact on oil recovery in larger pores and throats.

Speaker: Mr Mohammad Ghodsi (Institute of Petroleum Engineering, School of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Tehran)

6 The Relationship between Pore Types and Reservoir Flow Units in a Heterogeneous Carbonate Reservoir

Heterogeneity in carbonate reservoirs, originating from various depositional, diagenetic, and fracturing processes, presents a significant challenge in identifying flow units and reservoir zonation. In this study, to identify the main productive units and understand the relationship between the pore nature and their role in development of different reservoir zones, core data and petrophysical logs from a well were used. Based on the modified Lorenz Plot, the reservoir rock was initially divided into 10 reservoir units. Reservoir heterogeneity assessments indicated that some zones still exhibit high heterogeneity. Therefore, using other methods such as cumulative permeability plot, normalized cumulative reservoir quality index, and calculation of pore throat radius, the identified zones were further divided into 20 sub-zones or flow units: high-speed, baffle, and barrier flow units.
The high-speed flow units (eight units), which approximately have a cumulative thickness of about 102 meters and contribute to over three-quarters of the well's production, correspond to dolomitized grainstone facies with interparticle and intercrystalline pores and an average pore throat radius of over 5 microns (macro and megapores). The baffle units correspond to grainstones with oomoldic porosity and predominantly dolomitized mud-dominated facies with pore sizes less than one micron (meso- and micropores). The barrier units, contributing less than one percent to the well's production, account for one-third of the reservoir rock thickness and predominantly correspond to low-porosity facies of reservoir units K3 and K1 and extend near the Permo-Triassic boundary sequence.

Speaker: Mr Mohamad Pourrahmat (Student)

7 Effect of Salinity on Foam Flow Behavior for Conformance Control in Gas-Based Injection Processes: A Micro-scale Study

Foam injection is an effective technique for enhancing the performance of gas-based processes in porous media. However, brine salinity is one of the factors that can significantly impact foam performance for subsurface applications. This study investigates the flow performance of foam generated using sodium dodecyl sulfate (SDS) as a foaming agent in two brine salinity levels (5000 and 35000 ppm NaCl) within a heterogeneous layered porous medium. A glass micromodel consisting of two layers with different permeabilities and fluid connectivity was used to conduct the experiments. The results revealed that the foam formed under low salinity conditions exhibited smaller bubbles, leading to increased apparent viscosity and consequently better control of gas phase mobility in both layers. The formation of a stable foam effectively controlled gas flow conformance in the high-permeability layer, resulting in the foam front advancing through both low-permeability and high-permeability layers. In contrast, under high salinity conditions, foam bubbles were larger and less stable, leading to faster gas phase breakthrough in the high-permeability layer and consequently reducing the effectiveness of foam injection for conformance control. The findings of this study demonstrate the superior performance of foam under low salinity conditions for conformance control in gas injection processes in a heterogeneous layered system. This can lead to improved sweep efficiency of the injected gas in the porous medium.

Speaker: Mr Matin Shahin

8 مدلسازی تغییر ترشوندگی و افزایش بازیافت نفت در مخازن کربناته با استفاده محاسبه مجموع پیوند های الکتروشیمیایی بین نفت و سنگ در تزریق آب مهندسی شده

تغییر ترشوندگی سنگ مهم ترین اثر سیلاب¬زنی با آب مهندسی شده در نظر گرفته می¬شود اما بیشتر رویکردهای موجود برای مدلسازی تغییر ترشوندگی و افزایش بازیافت نفت توسط معیارهای ساده ای توصیف می¬شوند و معمولا نقش واکنش های ژئوشیمیایی موجود در هر فصل مشترکهای آب-نفت و نفت-سنگ را در این فرآیند نادیده می¬گیرند. این پژوهش با استفاده از رویکردی جدید بر اساس محاسبات ژئوشیمیایی، استفاده از مدل هایی مبتنی بر واکنش های تشکیل کمپلکس سطحی (SCM) و محاسبه تعداد پیوند های شیمیایی، این ملاحظات مهم را به منظور بهینه سازی ترکیب یونی آب تزریقی در نظر می گیرد. در این روش، تغییر ترشوندگی با در نظر گرفتن یک پارامتر درون¬یابی (θ) برای به‌روزرسانی تراوایی نسبی و فشار موئینگی فازها به عنوان یک تابع از مجموع پیوندهای شیمیایی انجام می¬شود. این روش از طریق مقایسه نتایج شبیه سازی با نتایج مطالعات آزمایشگاهی منتشر شده، اعتبار سنجی شده است. نتایج این پژوهش نشان می¬دهد که اجزا نفتی که به صورت مستقیم جذب می‌شوند و شرایط نفت دوست را ایجاد می¬کنند، فقط تحت شرایط pH خاص، به ویژه در pH > 8 و برای نفت هایی با عدد اسیدی بالا می¬تواند منجر به افزایش بازیافت نفت در فرآیند تزریق آب مهندسی شده شود. در مقابل اجزا نفتی که به طور غیر مستقیم (توسط فیلم آب) جذب سنگ می¬شوند، شرایط ترشوندگی مخلوط را ایجاد می¬کنند که می تواند باعث افزایش بازیافت نفت با این روش شود. این مدل توانایی پیش بینی دقیق عملکرد آب مهندسی شده در میدان را دارد.

Speakers: Mr Pouriya Almasiyan (Sharif University of Technology), Prof. Hassan Mahani (Sharif University of Technology)

Parallel Session 3: Geotechnique/Soil Mechanics

Geotechnique / Soil Mechanics

Convener: Dr Amir Akbari Garakani (Sharif University of Technology)

9 Numerical Investigation of Spontaneous Imbibition of Power Law Fluids in Partially Saturated Porous Mediums

In this study, numerical investigation of Richard’s equation of physiological liquids obeying power law rheological behavior has been investigated in partially double layered porous mediums based on effective viscosity concept. COMSOL Multiphysics has been selected to numerical solution of governing equations. Based on the obtained numerical results, the range of Reynolds number (which is defined based on averaged channel’s inlet velocity) has always shown the values too smaller unity for different values of power law indexes which is an implicitly credential of validity of Darcy equation governed in porous mediums. Beside this, the results have shown the value of absorbed mass by the system has notably increased lower power law indexes (described as an improvement in the fluid’s shear thinning behavior). Similarly, for a given power law fluid, increase on the thickness of the layer including larger permeability, leads to increase on the value of absorbed mass by the double layer porous mediums.
Keywords: Richard's Equation; Physiological Fluids; Power law model; Effective Viscosity; COMSOL Software.

Speaker: Prof. Kayvan Sadeghy (University of Tehran)

10 مدل‌سازی ترموهیدرومکانیکی بازتوزیع تنش در مجاورت ترک‌های عمیق ناشی از خشک‌شدگی خاک در مناطق گرم و خشک

ترک‌خوردگی خاک عمدتاً حاصل از ایجاد تنش‌های کششی در بین ذرات خاک است که به دلیل انقباض ناشی خشک‌شدگی لایه‌های سطحی خاک رخ می‌دهد. تغییرات اقلیمی و گرمایش جهانی منجر به تشدید ترک‌خوردگی خاک‌های مستعد با خصوصیات خمیری بالا می‌شود که می‌تواند منجر به آسیب‌های جبران‌ناپذیر به زیرساخت‌ها و سازه‌های روزمینی و زیرزمینی شود. علاوه بر آن ترک‌خوردگی با تشدید خشک‌شدگی در ناحیه غیراشباع خاک شده و منجر به تشدید پدیده فرونشست شده که به عنوان معضل اساسی در جهان و ایران شناخته می‌شود. در طی مسیر خشک‌شوندگی، حالت تنش در خاک ترک‌خورده دائماً در حال تغییر است که توزیع تنش بین ذرات را تغییر می‌دهد. بنابراین، به عنوان مکانیزم اساسی پدیده ترک‌خوردگی ناشی از خشک‌شدگی خاک، بررسی بازتوزیع تنش در ناحیه غیراشباع خاک ضروری است. در این پژوهش با استفاده از مدل‌سازی ترموهیدرومکانیکی، تغییرات اقلیمی شهر قم به یک خاک ترک‌خورده اعمال شد تا تغییر تنش‌ها از نوع فشاری به کششی در مجاورت ترک‌ها بررسی شود. بدین منظور، قوانین حاکم بر مسئله شامل جریان آب و گاز در خاک و انتقال انرژی به همراه معادلات مسئله اندرکنش خاک و اتمسفر در مدل عددی تعریف شد. نتایج نشان داد که توزیع تنش اولیه فشاری در خاک ترک‌خورده، ناهمسان بوده و در سطح زمین و نوک ترک به نحو متفاوتی توزیع یافته است. با پیشروی خشک‌شدگی، تنش‌های کششی در سطح زمین و نواحی دیواره و نوک ترک ظاهر می‌شود که می‌تواند منجر به توسعه ترک‌های موجود در عرض و عمق، همچنین شروع ترک‌خوردگی در سطح زمین شود.

Speaker: Milad Jabbarzadeh

11 Investigating the impact of slope angle on the effectiveness of the slit barriers in dissipating the kinetic energy of debris flows

Debris flows are comprised of water and loose sedimentary deposits that occur in mountainous regions as a result of intense precipitation. Due to the rapid speed and massive volume of these flows, rigid barriers are installed along the flow path to dissipate the energy of the flow and prevent damage to downstream infrastructures. Nevertheless, the efficiency of these barriers is significantly affected by the velocity of the flow. Ignoring the approach velocity may even contribute to an increase in the energy and destructive power of the flow downstream. Hence, in this study, the influence of the slope angle of the bed, which is a crucial determinant of flow velocity, on the effectiveness of the barriers is investigated. According to findings from the FLOW-3D software, the installation of a row of cubic barriers on steep slopes leads to an increase in flow kinetic energy. However, barriers have no impact on energy dissipation on moderate slopes. In contrast, the construction of cubic barriers lowers the flow kinetic energy by more than 50% on moderate slopes.

Keywords
Debris flow, Rigid barriers, Slit barriers, Energy dissipator, FLOW-3D

Speaker: Ms Anahita Aghagoli (M.Sc. Student, Department of Civil Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran.)

12 Numerical Simulation of density-driven flow in fractured porous media using extended finite element method

Understanding mass transport in fractured geological formations is crucial for various applications, including predicting contaminant migration, managing subsurface hydrology, sequestering CO2 to mitigate climate change, and potentially storing hydrogen for clean energy applications. This study presents a computational model using the eXtended Finite Element Method (X-FEM) to tackle the complexities introduced by variable-density flow within fractured porous media.
Density variations in fluids, arising from temperature differences (thermal buoyancy) or changes in solute concentration (e.g., saltwater intrusion or CO2), are the primary driving forces for these phenomena. The model incorporates an advection-diffusion equation to capture various transport regimes (diffusion, dispersion, and advection) while considering these density-driven flow processes. Additionally, the X-FEM effectively handles the discontinuity of material properties across fractures, which can significantly impact flow behavior.
The model's performance is validated by solving benchmark problems (Schincariol and Elder) and a modified Elder problem incorporating fractures. The influence of fracture patterns (horizontal and vertical) and fracture density variations are explored on transport behavior.
This research offers a powerful tool for simulating solute transport in fractured media, considering coupled processes that can further influence flow dynamics. This improved understanding will pave the way for more accurate predictions in environmental and geological applications, such as optimizing geothermal energy extraction and designing safe geological carbon sequestration projects.

Speaker: Saeed Saeedmonir (School of Civil Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran.)

Parallel Session 4: Digital Rocks / Machine Learning

Convener: Dr Mohammad Emami Niri (University of Tehran)

13 پیش بینی خواص سنگ مخزن در مقیاس حفره به کمک فیزیک سنگ دیجیتال

This study focuses on the characterization of reservoir rock characteristics to improve hydrocarbon recovery, groundwater management, and geothermal energy extraction. Traditional methods for determining properties such as porosity, permeability, and pore size distribution are often labor-intensive and time-consuming. Instead, this research uses a pore network model to simulate and analyze fluid flow in porous networks. This study describes the process of creating digital pore network models from microCT images, calibrating them with experimental data, and extracting petrophysical properties through simulation. Analysis of a carbonate rock formation shows a porosity of 14.03%, which indicates limited pore space for fluid storage and flow. The tortuosity value of 2.96 indicates a complex pore network that prevents fluid movement. Despite the low formation resistance factor (0.2), which implies good continuity, the molar flow rate is low, which corresponds to the reduction of effective porosity. 1.00046 ohm meter as rock resistance and 0.20009 ohm meter indicates the presence of hydrocarbon. The effective release value of 2.1879 is an effective factor in fluid extraction due to the inherent properties of the reservoir, which causes the level of this parameter to be low. Overall, these findings indicate that the reservoir has limited productivity, which requires improved mining techniques.

Speaker: Mohammadreza Pilehkouhi (Student)

14 بهبود آنالیز داده های تصویر سه بعدی سنگ‌های کربناته با استفاده از یادگیری عمیق

چكيده
با پیشرفت روش‌های تصویربرداری و افزایش توان محاسباتی، استفاده از فیزیک سنگ دیجیتال برای تعیین و محاسبه خواص پتروفیزیکی مغزه‌های مخازن هیدروکربنی گسترش یافته است. تفکیک تصاویر میکروسی‌تی کربناته‌ها به دلیل توزیع گسترده اندازه منافذ و درجه ناهمگنی بالای این سنگ‌ها چالش‌برانگیز است. در این پژوهش، از چارچوبی مبتنی بر شبکه‌های عصبی کانولوشن برای تفکیک تصاویر سنگ کربناته با وضوح فوق‌العاده استفاده شده است تا ریزتخلخل‌ها به‌طور دقیق شناسایی شوند. دو نوع طرح ارائه شده است: (1) با استفاده از یک شبکه عصبی و (2) با ترکیب دو شبکه عصبی برای انجام وضوح فوق‌العاده و تفکیک چندفازی تصاویر میکرو سی‌تی کربناته به سه فاز جامد، ماکرو منفذ و میکرو منفذ. نتایج نشان داد که رویکرد ترکیبی نسبت به رویکرد انتها به انتها در تفکیک چندفازی تصاویر موفق‌تر بوده و در پیش‌بینی تراوایی و کسرهای حجمی هر فاز عملکرد بهتری از خود نشان داده است.
كليدواژه¬ها: سنگ‌های کربناته، تفکیک، ریزتخلخل، وضوح فوق‌العاده، یادگیری عمیق، آنالیز سنگ دیجیتال، تصویر میکروسی‌تی، ضریب همبستگی
1. مقدمه
فیزیک سنگ دیجیتال به عنوان ابزاری قدرتمند در تحلیل خواص پتروفیزیکی مغزه‌های مخزنی مطرح شده است. این فناوری با استفاده از تکنیک‌های تصویربرداری پیشرفته و مدل‌سازی‌های محاسباتی، امکان بررسی دقیق‌تر و عمیق‌تر ساختارهای داخلی سنگ‌ها را فراهم می‌کند. یکی از مهم‌ترین مراحل در این فرایند، تفکیک (segmentation) تصاویر میکروسی‌تی سنگ‌های کربناته است. این تفکیک به شناسایی و تحلیل دقیق‌تر فازهای مختلف، بویژه فضای منفذی، موجود در سنگ‌ها کمک می‌کند که برای ارزیابی خواص پتروفیزیکی ضروری است ]1،2[.
سنگ‌های کربناته به دلیل توزیع وسیع اندازه منافذ و ناهمگنی بالای ساختاری، چالش‌های زیادی در زمینه تفکیک ایجاد می‌کنند. روش‌های سنتی تفکیک، نظیر روش‌های چند آستانه‌ای، معمولاً در شناسایی ریزتخلخل‌ها ناکارآمد هستند و به خطای کاربر حساسیت بالایی دارند. این روش‌ها معمولاً نمی‌توانند به خوبی تفاوت‌های ظریف در ساختارهای میکروسکوپی را شناسایی کنند و اغلب نیازمند تنظیمات دستی و تجربی هستند که دقت و قابلیت اطمینان آن‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد ]2-4[.
در سال‌های اخیر، استفاده از یادگیری عمیق و به‌ویژه شبکه‌های عصبی کانولوشن (CNN) ]2[، تحول بزرگی در تحلیل سنگ‌های دیجیتال ایجاد کرده است. این روش‌ها به دلیل توانایی بالای خود در استخراج ویژگی‌ها و شناسایی الگوهای پیچیده، به عنوان ابزارهای مؤثری برای تفکیک تصاویر سنگ‌ها شناخته شده‌اند. در این پژوهش، از شبکه‌های عصبی کانولوشن برای تفکیک تصاویر سنگ کربناته با وضوح فوق‌العاده استفاده شده است ]2،3[. هدف اصلی این تحقیق، بهبود دقت شناسایی ریزتخلخل‌ها و ارائه یک روش کارآمدتر برای تفکیک فازهای مختلف سنگ‌های کربناته است.
2. روش کار
در این تحقیق، طرح‌های مختلفی از معماری‌های شبکه‌های عصبی کانولوشن پیاده‌سازی شده‌اند. دو نوع طرح ارائه شده است: یکی شامل یک شبکه عصبی که به‌طور همزمان وضوح فوق‌العاده و تفکیک را انجام می‌دهد (شکل 1(الف))، و دیگری شامل دو شبکه عصبی مجزا که شبکه اول وضوح فوق‌العاده و شبکه دوم تفکیک چندفازی را انجام می‌دهد (شکل 1(ب)). طرح های ارائه شده در این تحقیق برای بهبود کیفیت تصاویر میکروسی‌تی، شبکه چند مقیاسی با وضوح فوق العاده عمیق (MDSR) ]5[ است که در این روش ابتدا فیلتری جهت کنتراست بهتر تصاویر میکروسی‌تی با استفاده از شبکه CNN که از معماری ResNet بهره می‌برد، استفاده شده است و برای فاز تفکیک چند فازی نیز Unet3+ می‌باشد ]4[. داده‌های میکروسی‌تی یک سنگ‌های کربناته خاورمیانه ]6[ (شکل 2) برای آموزش و ارزیابی این شبکه‌ها استفاده شد. معیارهای ارزیابی شامل دقت تفکیک چندفازی، ویژگی‌های توپولوژیکی و اندازه‌گیری خواص پتروفیزیکی بودند. با این رویکرد، تصاویر اولیه با وضوح پایین به تصاویر با وضوح بالا تبدیل شدند و سپس تفکیک دقیق فازهای مختلف صورت گرفت ]6[.

1. نتیجه‌گیری
   در این تحقیق برای ارزیابی مدل پیشنهادی توپولوزی منافذ را با استفاده از پارامترهای استاندارد مورد استفاده در تحلیل کمی سازه‌های فضایی، مساحت و محیط به صورت دو بعدی و حجم، مساحت سطح و عرض متوسط در محیط سه بعدی بررسی کردیم. پارامتر دیگر مشخصه اولر-پوانکاره است که این پارامترها را به اصطلاح می‌توان توابع مینکوفسکی نامید. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که رویکرد ترکیبی (dBMDSR-UNet3Plus)، یعنی استفاده از دو شبکه عصبی مجزا برای وضوح فوق‌العاده و تفکیک چندفازی، عملکرد بهتری نسبت به رویکرد انتها به انتها داشت. این رویکرد توانست در تفکیک دقیق‌تر فازها و شناسایی ریزتخلخل‌ها موفق‌تر عمل کند (جدول 1).
   شبیه‌سازی جریان تک فاز با استفاده از روش مدل‌سازی شبکه منفذی توسط نرم‌افزار Avizo انجام شد، که تراوایی محاسبه شده توسط این روش در جدول 2 با و بدون اختصاص رسانایی مربوط به فاز میکرو منفذ نشان داده شده است. افزودن رسانایی میکرو تخلخل، تراوایی محاسبه شده را افزایش می‌دهد، زیرا سنگ کربناته مورد نظر درصد نسبتا بالایی از تخلخل حل نشده را دارند. با این حال، سهم در تراوایی محاسبه شده ممکن است به اندازه فاز ماکرو منافذ قابل توجه نباشد. شبکه‌ی پیشنهادی در رویکرد ترکیبی، دقت بالاتری در پیش‌بینی تراوایی کسرهای حجمی هر فاز نسبت به روش‌های سنتی و پیشین (EDSR-UResNet) نشان دادند (جدول 2).
   این دستاوردها نشان‌دهنده قدرت و کارایی شبکه‌های عصبی کانولوشن در تحلیل و تفکیک تصاویر سنگ‌های کربناته با وضوح فوق‌العاده است، که می‌تواند بهبود قابل‌توجهی در دقت و کارایی تحلیل‌های پتروفیزیکی فراهم آورد. در نهایت، این پژوهش بر اهمیت استفاده از شبکه‌های عصبی ترکیبی در تحلیل تصاویر سنگ دیجیتال تأکید می‌کند و راه را برای تحقیقات آینده در این زمینه هموار می‌سازد.

جدول 1. گزارش مجموعه ای از اندازه گیری های ریخت‌شناسی برای روش های تقسیم بندی مختلف.
روش ماکرو تخلخل
(macroporosity) میکرو تخلخل
(microporosity) کسر حجمی جامد مساحت سطح ویژه فاز ماکرومنفذ مساحت سطح ویژه فاز میکرومنفذ مساحت سطح ویژه فاز جامد عدد اویلر
HR-Watershed 1781/0 (0.00%) 1266/0 (0.00%) 6953/0 (0.00%) 0433/0 (0.00%) 1065/0 (0.00%) 1287/0 (0.00%) 15833-
(0.00%)
EDSR-UResNet 1881/0 (61/5 %) 1413/0 (61/11 %) 6706/0 (12/1- %) 0375/0 (4/13- %) 0803/0 (6/24- %) 0867/0 (6/32- %) 11278-
(7/28 %)
dBMDSR-UNet3Plus 1802/0 (18/1 %) 1289/0 (82/1 %) 6909/0 (23/2- %) 0369/0 (8/14- %) 0777/0 (1/27- %) 0777/0 (6/39- %) 10673-
(6/32 %)

جدول 2. مقدار تراوایی به دست امده با استفاده از روش های تفکیک مختلف
روش تراوایی ماکرو منافذ
(میلی‌دارسی) تراوایی میکرو و ماکرو منافذ
(میلی‌دارسی)
HR-Watershed 1058
(0.00%) 1359
(0.00%)
EDSR-UResNet 1424
(61/34 %) 1526
(32/12 %)
dBMDSR-UNet3Plus 1140
(74/7 %) 1252
(78/7- %)

   4.   فهرست مراجع

[1] Song, W., Liu, L., Wang, W., & Jiang, X. (2021). Deep Learning Techniques for Digital Rock Physics and Its Applications in the Petroleum Industry: A Review. Journal of Petroleum Science and Engineering, 196, 107830.
[2] Ranneberger, O., Fischer, P., & Brox, T. (2015). U-Net: Convolutional Networks for Biomedical Image Segmentation. In International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention (MICCAI) (pp. 234-241).
[3] Pham, C. H., Ducournau, A., Fablet, R., & Rousseau, F. (2018). Brain MRI Super-Resolution Using Deep 3D Convolutional Networks. In 2018 IEEE 15th International Symposium on Biomedical Imaging (ISBI 2018) (pp. 197-200).
[4] Huang, H., Lin, L., Tong, R., Hu, H., Zhang, Q., Iwamoto, Y., ... & Chen, Y. W. (2020). UNet 3+: A Full-Scale Connected UNet for Medical Image Segmentation. In ICASSP 2020 - 2020 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP) (pp. 1055-1059). IEEE.
[5] Lim, B., Son, S., Kim, H., Nah, S., & Lee, K. M. (2017). Enhanced Deep Residual Networks for Single Image Super-Resolution. In Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition Workshops (CVPRW) (pp. 136-144).
[6] Alqahtani, N. J., Niu, Y., Wang, Y. D., Chung, T., Lanetc, Z., Zhuravljov, A., & Mostaghimi, P. (2022). Super-resolved segmentation of X-ray images of carbonate rocks using deep learning. Transport in Porous Media, 143(2), 497-525.

Speaker: Mohammad Bakhtiary

15 بررسی آسیب سازند ناشی از رسوب آسفالتین و رفع آن با استفاده از آنالیز دیجیتال مغزه

در این مطالعه، رسوب آسفالتین و رفع آن با استفاده از حلال تولوئن در مقیاس منفذی و نیز تأثیر آن بر پارامترهای پتروفیزیکی یک نمونه بستر شنی با استفاده از روش تصویربرداری میکرو سی تی مورد بررسی قرار می¬گیرد. برای این کار، یک سری آزمایش در سه مرحله تعریف شده است: مرحله اول قبل از ایجاد آسیب، مرحله دوم پس از آسیب و مرحله سوم پس از رفع آسیب می-باشد. پس از اتمام هر مرحله، نمونه مورد استفاده تحت تصویربرداری میکرو سی تی اسکن قرار می¬گیرد. هدف این مطالعه، بررسی تأثیر رسوب آسفالتین و حذف آن بر تغییرات پارامترهای فیزیکی و ارتباط بین آنها با استفاده از فناوری دیجیتال مغزه می¬باشد. تست¬های سیلابزنی بر روی نمونه بستر شنی برای ایجاد آسیب و همچنین رفع آن توسط تولوئن در دبی¬های مشخص با فشار روباره 750 پوند بر اینچ مربع (psi) در دمای محیط انجام گردید. تصاویر بدست آمده توسط نرم افزارهای ImageJ، Avizo و MATLAB با دقت قابل قبولی انجام شد. سپس با استفاده از نرم افزار PoreFoam شبیه سازی جریان تک فازی بر روی تصاویر تفکیک شده انجام و تراوایی نمونه به روش حجم محدود (finite volume) و فاکتور سازند به روش حل معادله لاپلاس جریان الکتریکی محاسبه گردید. نتایج بدست آمده از تصاویر تطابق خوبی را با نتایج آزمایشگاه نشان دادند. در ضمن نشان داده شد که کاهش چشمگیر ارتباط بین حفرات باعث کاهش قابل توجه تراوایی نمونه مورد مطالعه شده است. نتایج مرحله سوم، افزایش تخلخل ، تراوایی و ارتباط بین حفرات را در بستر شنی نشان داد.

Speaker: Alireza Jorkesh (Shiraz University)

16 Benchmarking the potential of Super-Resolution Convolutional Neural Networks in Improving the Resolution of Digital Rock Images

Abstract
The ultimate objective of digital rock physics is to accurately predict rock properties. However, the resolution of rock images obtained from imaging techniques often involves a trade-off between image resolution and field of view (FoV) (Bai, Berezovsky et al. 2020, Sadeghnejad, Enzmann et al. 2021). The presence of heterogeneous rocks presents a significant challenge in accurate modeling due to the need to capture information at various scales. Various multi-scale modeling approaches have been employed to address this issue. In response, alternative methods have been explored to reconstruct rock images using advanced artificial intelligence algorithms, such as artificial neural networks. These state-of-the-art methods offer improved connectivity features in final images, reduced computational costs, and the ability to incorporate large-scale heterogeneities into reconstructed structures (Da Wang, Armstrong et al. 2019). However, it is crucial to recognize the challenges associated with these approaches. Super-resolution (SR) methods have emerged as a prominent solution to enhance resolution (Da Wang, Shabaninejad et al. 2021). Super resolution (SR) is an eminent system in the field of computer vison and image processing to improve the visual perception of the poor-quality images (Lepcha, Dawa Chyophel, et al. 2023).
This research aims to evaluate the speed and accuracy of deep learning methods, specifically the SR-Convolutional Neural Network (SRCNN), its modified counterpart, and the Fast-SRCNN (FSRCNN). The dataset for model evaluation consisted of a Berea sandstone sample that was scanned at the DESY PETRA-III X-ray synchrotron light source in Hamburg, Germany. In this study, an SRCNN architecture underwent two significant modifications (referred to as transient architectures) to transform into an FSRCNN architecture. Firstly, an additional deconvolution layer was integrated into the last layer of the network, enabling direct mapping between input and output images and eliminating the need for pre-processing on Low-Resolution (LR) images. Secondly, a mapping layer was formulated to compress and expand input features to enhance the mapping process. Lastly, smaller-sized filters with additional mapping layers were employed.
The results demonstrate that the FSRCNN surpasses the SRCNN and all transient architectures in terms of speed and resolution enhancement, achieving a significant improvement of over 20 times. Additionally, the petrophysical properties of super-resolved images generated by FSRCNN, SRCNN, and the modified architectures, as well as the HR images, were calculated. The porosity and permeability of the digital twins reconstructed by the FSRCNN exhibit similar values to HR images, underscoring the superiority of the FSRCNN approach in accurately capturing the intricate details of digital rocks and enhancing the reliability of subsequent petrophysical analysis.

Keywords: Digital Rock Physics; Super Resolution; Convolutional Neural Network; Petrophysical Analysis; Accuracy, Speed

References
Bai, Y., V. Berezovsky and V. Popov (2020). Super Resolution for Digital Rock Core Images via FSRCNN. Proceedings of the 2020 4th High Performance Computing and Cluster Technologies Conference & 2020 3rd International Conference on Big Data and Artificial Intelligence.
Da Wang, Y., R. T. Armstrong and P. Mostaghimi (2019). "Enhancing resolution of digital rock images with super resolution convolutional neural networks." Journal of Petroleum Science and Engineering 182: 106261.
Da Wang, Y., M. Shabaninejad, R. T. Armstrong and P. Mostaghimi (2021). "Deep neural networks for improving physical accuracy of 2D and 3D multi-mineral segmentation of rock micro-CT images." Applied Soft Computing 104: 107185.
Sadeghnejad, S., F. Enzmann and M. Kersten (2021). "Digital rock physics, chemistry, and biology: challenges and prospects of pore-scale modelling approach." Applied Geochemistry 131: 105028.
Lepcha, Dawa Chyophel, et al. "Image super-resolution: A comprehensive review, recent trends, challenges and applications." Information Fusion 91 (2023): 230-260.

Speaker: Dr Saeid Sadeghnejad (1. Department of Petroleum Engineering, Faculty of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran 2. Johannes Gutenberg-University Mainz, Germany)

Break

Workshop: Patenting or Publishing (Dr. Hojjat Mahani)

17 Patenting or Publishing

Academic researchers often face a dilemma when deciding whether to publish their new research as patents or articles, as the choice between the two options is influenced by various factors that may not always be clear to those in academia. This workshop covers a range of topics, such as the reasons for publishing research papers, the definition and purpose of patents, the requirements for patent eligibility and patentability, the process of patent examination, the differences between authors and inventors, reviewers and examiners, as well as papers and patents. Additionally, the workshop explores the importance of the claim in patents, common reasons for patent rejections, current challenges in the field, provides two examples, and offers a list of 20 points to consider when making the decision between patenting and publishing.

Speaker: Dr Hojjat Mahani (Assistant Professor, Sharif University of Technology)

Lunch

Invited speaker session: Discussion on stress variables in unsaturated soils (Prof. Behrouz Gatmiri)

Poster presentation

Break

Workshop: Exploring the Potential of Energy Piles in Industrial Applications (Dr. Amir Akbari Garakani)

18 Exploring the Potential of Energy Piles in Industrial Applications

The impending depletion of fossil fuel resources and the environmental degradation caused by the pollutants generated from their utilization have necessitated the employment, development, and application of renewable energy sources. Geothermal energy, as one of the renewable energy sources, has played a significant role in the development of countries around the world, and in Iran, it is considered one of the most suitable renewable energy sources to potentially replace fossil fuels. Energy piles, a type of structural pile installed beneath the foundation of a structure, incorporate heat exchange pipes within their body, allowing for the absorption and transfer of the Earth's thermal energy by the fluid circulating within these pipes. Essentially, energy piles serve a dual purpose: they function as load-bearing structural members and as an intermediary for harnessing geothermal energy. By employing energy piles, in addition to conserving and stockpiling fossil fuels, their utilization for cooling and heating purposes in the industry can be realized, while simultaneously preventing the release of environmental pollutants that would otherwise result from the combustion of fossil fuels.
In this workshop, the focus will be on the practical usages of energy piles, with discussions on the following subjects:
1) An introduction to energy piles
2) Geotechnical, structural, and mechanical aspects in implementing energy piles
3) An introduction to the Geo-Energy Structures Laboratory at NRI
4) Industrial potentials for using energy piles

Speaker: Dr Amir Akbari Garakani

Panel discussion: GeoEnergy (Dr. Morteza Hossein Pour, Dr. Davar Ebrahimi, Saeid Kimiae, Dr. Heidar Jafari Zadeh, Dr. Hassan Mahani)

GeoEnergy

Wednesday, 25 September

Registration

Invited speaker session: Biological systems and new research perspective in porous media (Prof. Shahab Ayatollahi)

Break

Parallel Session 5: Hydrocarbon Recovery / Flow in Porous Media

Convener: Dr Shirin Samani (Shiraz University)

19 Investigation of the effect of ultrasonic waves on the deposition of asphaltenes in porous media

Improving oil recovery from reservoirs is an important challenge in the oil industry. In recent years, the use of ultrasonic waves to stimulate oil wells (reducing formation damage) and change the rheological properties of crude oil has received more attention. From the economic, environmental and operational safety perspectives, ultrasonic wave radiation has significant advantages over other conventional methods of improving oil recovery, such as acid injection and hydraulic fracturing. In this regard, the irradiation of ultrasonic waves to crude oil leads to a decrease in oil viscosity and an improvement in the relative permeability of oil in the porous media of rock. The phenomenon of cavitation and vibration created in crude oil are the main factors in changing the properties of crude oil with ultrasonic wave radiation. In this research, the effect of ultrasonic waves on the amount of asphaltene deposition in a transparent porous media micromodel has been investigated. According to the obtained results, irradiation of ultrasonic waves to crude oil has led to a decrease in the amount of asphaltenes deposition in the porous media, and as a result, reduced the blockage of the rock pores. The analysis of the images taken from the micromodel shows that the irradiation of ultrasonic waves to crude oil by breaking the asphaltene clusters in the crude oil prevents their deposition in the rock pores especially near the fracture. The results of this research are used in the improved oil recovery operation from reservoirs with the problem of asphaltene deposition.

Speaker: Dr Mehdi Razavifar (Faculty of Chemical and Petroleum Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran)

20 Simulation of Single-Well Chemical Tracer Test (SWCTT) to Measure Residual Oil Saturation

Determining residual oil saturation (Sor) in hydrocarbon reservoirs is crucial for reservoir evaluation and designing an enhanced oil recovery (EOR) method. Single-well chemical tracer test (SWCTT) is an efficient, economical, and accurate method for estimating Sor within approximately 20 to 30 meters around the well, providing valuable data for production optimization decisions. This technique utilizes the time difference between the production of ester and hydrolyzed alcohol, resulting from the chromatographic separation of the secondary tracer from the partitioning tracer. This study aims to simulate SWCTT for Sor measurement using the University of Texas Chemical Flooding Simulator (UTCHEM) in a glass bead pack flood system. Initially, SWCTT was conducted in this laboratory system by injecting ethyl acetate. Subsequently, an attempt was made to simulate the tracer behavior and experimental results using UTCHEM, a multi-dimensional, multi-phase, and multi-component flooding simulator capable of modeling a separable reactive tracer. The results demonstrated that Simulations by UTCHEM for SWCTT closely match the experimental data from glass bead flooding experiments for Sor estimation. Additionally, sensitivity analyses conducted on key parameters such as diffusion coefficient, injection rate, and tracer concentration revealed that simulation results are sensitive to these parameters. These findings highlight the capability of the SWCTT technique and UTCHEM simulator in accurately evaluating the oil-saturated zone around the well, providing valuable information for reservoir management decisions, including selecting the appropriate EOR fluid and process.

Speaker: Mostafa Ramezani Ghahfarokhi (Iran University of Science and Technology (IUST))

21 Study the effect of fracture roughness on the relative permeability of a fractured porous medium using pore-scale simulations

Modeling of flow properties in fractured porous media is important due to the existence of a significant contrast in the storage properties and flow conductivity in the matrix and fracture parts. In the case of two-phase flow, one of the flow properties, which can be affected by fluid flow mechanisms at the pore scale are relative permeability, curves. However, the existence of fracture and the roughness of fracture walls are among the factors that affect these curves. In this research, the micro CT image of a two-dimensional section of rock was used as a basic porous media, and then by adding a horizontal fracture, simulation of a two-phase flow of water and oil was investigated, and two-phase relative permeability curves were extracted by extended JBN method. The simulation of two-phase flow is done using the equations of the phase field method and in the COMSOL software and the effects of parameters such as the width of the fracture and the roughness of the fracture wall on the relative permeability curves of the phases are investigated. The simulation results showed that the presence of a fracture causes a delay in the relative permeability curves. With the increase of the fracture width, the relative permeability values of the phases increase significantly, especially for the wet phase. In addition, the presence of roughness on the fracture surface reduces the relative permeability values of the phases. With the help of the obtained results, a more complete understanding of the flow in the fractured porous media can be obtained.

Speaker: Parsa Rezaei

22 دولوميت‌هاي متخلخل عامل ايجاد لايه‌هاي فوق تراوا در سازندهاي پرمين-ترياس خلیج فارس

دولوميت‌هاي متخلخل عامل ايجاد لايه‌هاي فوق تراوا در سازندهاي پرمين-ترياس خلیج فارس
مهرانگيز نادري *؛ علي عظيم‌وند
چكيده
در مطالعه مغزه‌ها و مقاطع نازك بخش‌هاي دولوميتي سازندهاي كنگان و دالان مشخص گرديد كه دولومیت‌ها حاصل فرايند‌هاي دياژنزي هستند. در طي فرايندهاي دياژنزي تبديل كلسيت به دولوميت با كاهش حجم از طریق تشکیل تخلخل بین بلوری همراه و افزايش تخلخل را سبب شده است. از آنجایی که دولومیت زیرسطحی از طریق انحلال و رسوب مجدد تکامل می‌یابد، یک بستر دولومیت می‌تواند تخلخل و تراوايي را حفظ یا ایجاد کند. تأثير اصلي دولوميتي شدن در افزايش مقدار تراوايي از طريق افزايش راه‏های ارتباطي (corridors) در داخل سنگ مي‌باشد و از اين طریق تراوايي افزايش مي‌يابد. در اثر پیوستن تخلخل‌های بین بلوری ایجاد شده، كانال‌هايي شكل گرفته است كه شبه شكستگي بوده و باعث بالا رفتن مقادير تراوايي شده است. مقادير تراوايي ثبت‌شده حاصل از آناليز مغزه‌ها براي بخش‌هاي دولوميتي شده حاكي از شكل‌گيري لايه‌هاي فوق تراوا در بخش‌هاي دولوميتي است.

كليدواژه‏ها
خليج فارس، كنگان، دالان، دولوميت، دولوميتي شدن، تخلخل بين بلوري، تراوايي، لايه‌هاي فوق تراوا
1. مقدمه
مخازن گازی پرمین- تریاس در خلیج فارس شامل سازند دالان (به سن پرمین) و سازند کنگان (به سن تریاس) می‌باشد. این سازندها مهمترین سازندهای مخزنی در خلیج فارس به ویژه میدان گازی پارس جنوبی هستند که در آبهای ایران و قطر واقع شده است. ترکیب سنگ‌شناسی سازند کنگان و دالان از آهک، دولومیت و انیدریت تشکیل شده است (شکل 1). دولومیت‌ به عنوان یکی از کانی‏های تشکیل‏دهنده مخازن کنگان و دالان در حقیقت محصول پدیده دیاژنزی دولومیتی شدن می باشد. دولومیت کانی ساده‌اي نیست. اين كاني می‌تواند به عنوان یک رسوب اولیه، یک جایگزین دیاژنتیکی یا به عنوان یک فاز هيدروترمال/ متامورفيك تشکیل شود و تنها چیزی که نیاز دارد نفوذپذیری است به عنوان مکانیزمی که جریان سیال و تامين منيزيم كافي را تسهیل می‌کند [1] از آنجایی که دولومیت زیرسطحی از طریق انحلال و رسوب مجدد تکامل می‌یابد، یک بستر دولومیت می‌تواند تخلخل و تراوايي را حفظ یا ایجاد کند. دولوميتي شدن همچنین بلورهاي جدیدی را با رشد لوزی‌های جدید به دنبال انحلال كاني‌هاي پيشين با پايداري كمتر ایجاد می‌کند. تکرار این فرآیند، بدون سیمان شدن کامل منافذ، می‌تواند تخلخل بین بلوری را چندین بار در تاریخچه تدفین سنگ ايجاد كند. تخلخل بین کریستالی یک نوعي از تخلخل بسیار به هم پیوسته است که به ظرفیت ذخیره سيال و زهكشي (تراوايي) کارآمد را براي مخازن دولوميتي ايجاد مي‌كند [1].

شکل 1: موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه و همچنین ستون چینه‌شناسی و سنگ شناسی سازندهای کنگان و دالان
در خصوص ارتباط بین دولومیت‌ها و افزایش کیفیت مخزنی در مخازن کنگان و دالان مطالعات زیادی انجام شده است [2][3][4][5][6]. در این مطالعه به این موضوع پرداخته مي‌شود که تخلخل‌های بین بلوری که مهمترین تخلخل در دولومیت‌ها هستند در بخش‌هایی از مخازن کنگان و دالان به هم پیوسته و کانال‌هایی شبیه به شکستگی ایجاد می‌کنند که باعث بالا رفتن تراوایی در مخزن می‌شود.
2. داده‌ها، نتايج و تفسير
در اين مطالعه 80 متر مغزه، تعداد 240 مقطع نازك، داده‌هاي تخلخل و تراوايي اخذ شده از 80 مغزه استفاده شد. به طور خاص بخش‌های دولومیتی شده مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعه ماکروسکوپی و میکروسکوپی نمونه‌ها به همراه مقایسه مقادیر تخلخل و تراوایی اندازه‌گیری شده از مغزه‌ها نشان می‏دهد كه دولوميتي شدن تا حد خاصي در سازندهاي كربناته كيفيت مخزني را افزايش داده و از آن پس با افزايش مقدار دولوميت (over dolomitization) كيفيت مخزني كاهش مي‌يابد. تبديل كلسيت به دولوميت اغلب با كاهش حجم از طریق تشکیل تخلخل بین بلوری همراه و افزايش تخلخل را سبب شده است (شکل 2). همچنین در مطالعه بخش‌های دولومیتی‏شده به ویژه در روی مغزه‌ها کانال‌هایی مشاهده گردید که در اثر پیوستن تخلخل‌های بین بلوری ایجاد شده‏اند، كانال‌هايي شكل گرفته است كه شبه شكستگي بوده و باعث بالا رفتن مقادير تراوايي مي‌شود. این کانال‌ها به این دلیل که می‌توانند مسیر خوبی برای جریان عبور سیال باشند در صورت اتصال به زون آبده می‌توانند به عنوان دلیل افزایش تولید آب از مخازن نیز مطرح شوند (شکل 3).
تأثير اصلي دولوميتي‏شدن در افزايش مقدار تراوايي از طريق افزايش راه‌هاي ارتباطي (corridors) در داخل سنگ مي‌باشد و از اين راه تراوايي افزايش مي‌يابد. نمودار تخلخل-تراوايي يكي از چاه‌هاي ميدان مورد مطالعه نشان مي‏دهد كه بالاترين تراوايي‌هاي ثبت شده مربوط به بخش‌هاي دولوميتي مخزن است (شكل 4). مطالعه‌ای که توسط شرکت توتال بر روی رخنمون مشابه برای بررسی سازند خوف (معادل كنگان و دالان در سمت قطر و كشورهاي مجاور عربي) انجام شده، نشان داده است که لایه‌های دولومیتی دارای تراوایی بالای 1000 میلی دارسی دارند که به همین دلیل آنها این لایه‌ها را لایه‌های فوق تراوا (Super K) نامیدند [7]. این لایه‌ها مسیر اصلی تخلیه سیال هستند و نقشه‌ها نشان داده است که این مسیر در جهت گسل‌ها و شکستگی‌ها نبوده است. با توجه به گسترش لايه‌هاي فوق تراوا در بخش‌هاي دولوميتي سازند خوف و مقايسه ويژگي‏هاي اين لايه‏ها در مخازن كنگان و دالان در خليج فارس، مويد حضور لايه‌ها و گسترش لايه‌هاي فوق تراوا در اين دو مخزن گازي است. همانطور كه در شكل 4 مشاهده مي‌شود اعداد تراوايي مربوط به اين لايه‌ها تا 10000 ميلي دارسي نيز مي‌رسد كه در بازه تعريف شده براي لايه‌ها فوق تراوا (Super K) قرار مي‌گيرند.

شکل 2: تصاوير ميكروسكوپي از مقاطع نازك و گسترش بلورهاي دولوميت، تخلخل بين بلوري در ميان آنها و نيز پيوند تخلخل‌هاي بين بلوري با هم و تشكيل كانال‌هاي عبور سيال

شکل 3: تصاوير ماكروسكوپي از مغزه‌هاي مورد مطالعه گسترش تخلخل بين بلوري و تشكيل كانال‌هاي شبه شكستگي كه تراوايي سنگ را به بازه تراوايي لايه‌هاي فوق تراوا نزديك مي‌كند.

نتیجه‌گیری
دولوميت‌ها يكي از اصلي‌ترين تشكيل‌دهنده سنگ‌شناسي مخازن كنگان و دالان در ميادين گازي خليج فارس به ويژه ميدان پارس جنوبي هستند. دولوميت‌ها حاصل فرايند‌هاي دياژنزي در اين دو سازند مي‌باشند. تبديل كلسيت به دولوميت اغلب همراه با كاهش حجم از طریق تشکیل تخلخل بین بلوری شده و افزايش تخلخل را سبب شده است. تأثير اصلي دولوميتي شدن در افزايش مقدار تراوايي از طريق افزايش راه‌هاي ارتباطي (corridors) در داخل سنگ مي‌باشد و از اين راه تراوايي افزايش مي‌يابد. در اثر پیوستن تخلخل‌های بین بلوری ایجاد شده، كانال‌هايي شكل گرفته است كه شبه شكستگي بوده و باعث بالا رفتن مقادير تراوايي شده است. مقادير تراوايي ثبت‌شده براي بخش‌هاي دولوميتي شده حاكي از شكل‌گيري لايه‌هاي فوق تراوا در بخش‌هاي دولوميتي است.
1. فهرست مراجع
[1]
J. Warren, "Dolomite: occurrence, evolution and economically important association", Earth-Science Reviews 52-2000. 1–81, July 2000.
[2] V. Tavakoli, "Permeability’s response to dolomitization, clues from Permian–Triassic reservoirs of the central Persian Gulf", Marine and Petroleum Geology 123(2), DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2020.104723, Jan 2021.
[3] V. Tavakoli, A. Jamalian "Porosity evolution in dolomitized Permian–Triassic strata of the Persian Gulf, insights into the porosity origin of dolomite reservoirs", Journal of Petroleum Science and Engineering 181(4):106191 DOI: 10.1016/j.petrol.2019.106191, Jun 2019.
[4] H. Rahimpour-Bonab, B. Esrafili-Dizaji, V. Tavakoli, "Dolomitization and anhydrite precipitation in permo-triassic carbonates at the south pars gasfield, offshore Iran: controls on reservoir quality", Journal of Petroleum Geology, Vol. 33(2), pp 1 - 24, January 2010.
[5] B. Esrafili-Dizaji, H. Rahimpour-Bonab, "Effects of depositional and diagenetic characteristics on carbonate reservoir quality: a case study from the South Pars gas field in the Persian Gulf", Petroleum Geoscience, Vol. 15 2009, pp. 325–344, DOI:10.1144/1354-079309-817, February 2009.
[6] M. Hosseinzadeh, V. Tavakoli, "The Effect of Geological Parameters on the Ratio of Horizontal to Vertical Permeability in Carbonate Reservoirs of Kangan and Upper Dalan Formations", Petroleum Research, Vol. 32, No. 123, 15-16 DOI:10.22078/pr.2022.4465.3020, (June-July) 2022.
[7] F. Gisquet, M. Floquet, B. Caline, A. Virgone, J. Borgomano, " Dolomite Outcrop Analogues as a Key to Understand the Development of Super-K Layers in a Giant Carbonate Reservoir (Upper Khuff Formation, Middle-East)", ICE Cancun 2016, Mexico, Gisquet et al, September 2016.

Speaker: Mr Mehrangiz Naderi (POGC)

Mehrangiz Naderi-2-Interpore-Iran-2024.pdf

Parallel Session 6: New Energies / Underground Gas Storage

Convener: Dr Morteza Hosseinpour

23 Geothermal recovery of abandoned oil wells: The effect of insulation on the efficiency of coaxial borehole heat exchangers

Using abandoned oil and gas wells as coaxial borehole heat exchangers paves the way for reusing these wells for geothermal energy extraction and low-carbon electricity generation. In this study, 150 different scenarios of such energy extraction processes have been modelled to examine the impact of inner tube’s insulation on the output energy. It is shown that, on average, the performance coefficient of the exchanger is 3 times higher with the use of effective insulation. The results of this research lead to more effective use of abandoned wells and increased economic and energy efficiency of these systems.

Speakers: Mr Yasin Ahmadpoor (Institute of Petroleum Engineering, School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran), Dr Mozhdeh Sajjadi (Assistant Professor)

24 بررسی اثر نفوذپذیری ذاتی اولیه آبخوان تحت تزریق گاز کربن دی اکسید بر روی توزیع فشار گاز در آن

گاز کربن دی اکسید یکی ازگازهای گلخانه‌ای مهم و اثرگذار در پدیده گرمایش جهانی است. یکی از روش‌های کاهش اثرات گاز کربن دی اکسید بر روی اتمسفر و محیط زندگی انسان‌ها، دفن کردن این گاز در مخازن عمیق در زیرزمین می‌باشد. امروزه دفن گاز کربن دی اکسید در لایه‌های زیرزمینی یکی از رایج‌ترین و ضروری‌ترین روش‌ها برای جلوگیری از انتشار بی‌رویه این گاز به اتمسفر کره زمین تلقی می‌شود. از آن جایی که نفوذپذیری ذاتی لایه آبخوان اثر بسیار مهمی در مشخصات مربوط به جریان دوفازی به هنگام تزریق گاز کربن دی اکسید در آن دارد، پژوهش حاضر با انجام یک مطالعه هیدرولیکی پارامتریک، روابطی را برای محاسبه مقدار فشار بیشینه گاز در مخزن مورد تزریق و نیز فاصله‌ای از محل تزریق در مخزن که بعد از مدت زمانی تزریق دو ساله خصوصیات جریان دوفازی سیال در آن حاکم است بر اساس نفوذپذیری ذاتی اولیه مخزن ارائه می‌دهد. مدل‌سازی عددی پژوهش حاضر با استفاده از برنامه تحلیل اجزای محدود CODE_BRIGHT و به صورت تحلیل دوبعدی متقارن محور صورت گرفت. نتایج حاصل از پژوهش نشان می‌دهد که مقدار مربوط به فشار بیشینه گاز در مخزن مورد تزریق از یک رابطه نمایی بر حسب نفوذپذیری ذاتی مخزن تبعیت می‌کند. هم‌چنین فاصله‌ای از محل تزریق در مخزن که در اثر تزریق گاز خصوصیات جریان دوفازی در آن حاکم است، یک رابطه لگاریتمی بر حسب نفوذپذیری ذاتی مخزن دارد.

Speaker: Mehdi Valipour (Master of Science Student, Sharif University of Technology)

25 بررسی اثر توزیع ترشوندگی بر قابلیت ذخیره‌سازی هیدروژن در آبده های زیرزمینی ناهمگن در مقیاس منفذ

درک دینامیک جریان هیدروژن و آب در آبده های زیرزمینی برای بهینه‌سازی قابلیت ذخیره‌سازی و بازیابی هیدروژن ضروری است. هدف این مقاله بررسی تأثیر توزیع ترشوندگی سنگ بر الگوی جریان، مکانیسم‌های به دام افتادن و کارایی بازیابی هیدروژن از طریق شبیه‌سازی‌های مستقیم دینامیک سیالات محاسباتی در مقیاس منفذ است. در این خصوص، با در نظر گرفتن توزیع ترشوندگی مختلف با استفاده از شبیه‌سازی عددی مستقیم و تکنیک‌های حجم محدود، معادلات حاکم بر جریان در هندسه‌های واقعی در مقیاس منفذ حل گردیدند. نتایج نشان می‌دهد که در فرآیند تخلیه اولیه (یا ذخیره‌سازی) تغییر ترشوندگی به سمت آب‌دوستی کمتر منجر به افزایش اشباع نهایی هیدروژن می‌شود و فضای بیشتری برای ذخیره‌سازی هیدروژن فراهم می‌کند. دلیل این امر این است که هیدروژن با مقاومت موئینه کمتری مواجه می‌شود و نفوذپذیری مؤثر بیشتری به دست می‌آورد. با این حال، در فرآیند آشام (یا تولید)، به طور جزئی به دام افتادن هیدروژن در حفرات نسبتاً بزرگ افزایش می‌یابد که به دلیل فشار موئینه بیشتر در گلوگاه‌های حفرات است و در نتیجه کارایی برداشت هیدروژن را کاهش می‌دهد. همچنین افزایش انحراف معیار تابع توزیع غیر یکنواخت ترشوندگی به طور چشمگیری به دام افتادن هیدروژن افزایش می‌یابد. از این نتایج برای تعیین ترشوندگی اولیه بهینه برای ذخیره سازی و تولید هیدروژن می توان استفاده کرد.

Speakers: Mr Mansour Nazari (Sharif University of Technology), Prof. Hassan Mahani (Sharif University of Technology), Prof. Shahab Ayatollahi (Sharif University of Technology)

26 مطالعه آزمایشگاهی مقایسه جذب و دفع ترکیبات قطبی نفتی بر روی کوارتز و رس‌های کائولینیت و ایلیت در حضور آب کم‌شور و پرشور

ترشوندگی مخازن یکی از پارامترهای مهم برای تعیین پتانسیل تولید بیشتر نفت در طی اعمال روشهای ازدیاد برداشت به شمار می رود. مخازن ماسه سنگی قبل از نفوذ نفت به آن‌ها دارای ترشوندگی آب‌دوستی بالا می‌باشند، اما بعد از نفوذ نفت و جذب مواد آلی قطبی اسیدی و بازی و نیز رسوب انواع رزین و آسفالتن‌ها، تغییر ترشوندگی سطح سنگ بسمت آبدوستی کمتر مشاهده می‌گردد. هر دو گروه ترکیبات قطبی بازی و اسیدی در فصل مشترک نفت، آب و سنگ وجود دارند و در طی واکنش‌های اسید-باز که منجر به تغییر pH در فصل مشترک می‌گردند می‌توانند با جداشدن از سطح سنگ میزان آبدوستی آن را افزایش دهند. در این مطالعه آزمایشگاهی میزان جذب کینولین بعنوان یک نمونه آلی بازی بر روی سطح رس کائولینیت و ایلیت که بعنوان ماده معدنی با فعالیت سطحی و قابلیت بالای تبادل کاتیونی در مخازن ماسه سنگی شناخته شده‌اند مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج حاکی از وابستگی بالای میزان جذب به pHرا داشته و میزان جذب بر روی سطح ایلیت در مقایسه با کائولینیت بخصوص در حضور آب کم‌شور بیشتر می‌باشد.

Speaker: Zahra AghaeiFar

Parallel Session 7: Diverse Topics in Porous Media

Diverse Topics in Porous Media

Convener: Dr Fahimeh Hooriabad Saboor (Chemical Engineering Department, University of Mohaghagh Ardabili, Ardabil, Iran)

27 Controlling Factors of Porosity and Reservoir Quality in Carbonate Reservoirs

In terms of geology and reservoir characteristics, carbonate reservoir rocks are very complex and heterogeneous due to the influence of diagenetic processes. This article studies the Fahliyan Formation oil reservoir in one of the largest hydrocarbon fields in southwestern Iran. Based on core data and petrophysical logs from two wells, the factors controlling the development of porosity and reservoir heterogeneity in this field have been examined. The study results indicate that the reservoir heterogeneity in this field is not inherited from the depositional environment and its prevailing conditions, but diagenetic processes have played a more prominent role. Most of the primary pores have been lost through diagenetic processes such as cementation and compaction, and the reservoir has a higher abundance of pores smaller than 4 microns (mesopores and micropores). Additionally, the integration of core data, XRD, and petrophysical logs shows that due to dolomitization in the middle parts of the reservoir rock, fractures have been created and developed, which is an important factor in oil production in the field.

Speaker: Mrs Roghayeh Imani (Student)

28 Investigating the fluid behavior of the mixture of smoke and air in the porous filter part of the cigarette

Investigation of cigarette rod’s fluid behavior and flow regime has a high importance regarding the concerns of human health and environmental perspectives. The simulation study in the case of cigarette smoke can be performed in time-dependent calculations for tobacco part and stationary calculations for the filter part. In this study, the modeling was tried to be accomplished in the filter part through COMSOL-Multiphysics software. Equations that were utilized for modeling contains the formulas of filter porosity and permeability in the fibrous beds. Employing the mentioned simulation tool, velocity and pressure contours, heat transfer behavior and some other elements can be obtained. By the comparison of the mentioned contours, the difference in the values of parameters such as velocity and pressure could be obviously observed (suction terminal to tobacco terminal).

Speaker: Seyyed Reza Hosseini (University of Tabriz, Department of Chemical Engineering and Petroleum)

16_ Seyyed Reza Hosseini.pdf

29 Improving Oil Recovery: Combination Method of Nanohybrid, Low Salinity Water and Green Surfactant

In recent years, a combination of different methods or several materials is used to increase the effectiveness of enhanced oil recovery. When the combination of low salinity water, surfactants and nanoparticles are used simultaneously, it could move more trapped oil and improve the oil recovery factor. Gamma-alumina and silica metal oxide nanoparticles were used because of their high hydrophilic properties. Gum arabic was used as a nanoparticle stabilizer in the presence of salts in basefluids. Gum arabic is a natural and environmentally friendly surfactant and it can also help improve oil recovery by reducing interfacial tension. From distilled water and low salinity water with ppm concentrations (4171, 8142, 20400 and 41710) were considered as base fluids. Different combinations of mass ratio of nanoparticles, salt water and surfactant were investigated. Finally, after checking the stability of solutions, nanofluids with acceptable stability can be identified and selected. In micromodel flooding the highest oil recovery factor related to the gamma-alumina and silica nanohybrid with mass ratio of 10:90 was reported as 60.34%. However, the lowest interfacial tension for the nanohybrid with mass ratio of gamma-alumina and silica of 50:50 dispersed in brine 4171 ppm was reported.

Speakers: Azin Khajeh Kulaki, Seyed Mojtaba Hossini-Nasab

30 شکست ترموھیدرولیک محیط متخلخل غیراشباع با استفاده از اجزای محدود بسط یافتھ و روش زیرگام زمانی

در این مقالھ روش جدیدی برای گسترش ترموھیدرولیکی ترک در محیط متخلخل غیراشباع ارائھ می شود.
براساس مدل ترموھیدرومکانیکی قبلی نگارندگان، ترک بھ عنوان سطح مشترکی در نظر گرفتھ می شود کھ با
معادلات تعادل کلی و بقای جرم و انرژی کوپلھ می شود. کوپلینگ ترک با محیط متخلخل باعث غیرخطی شدن
دستگاه معادلات حاصل می شود کھ از روش تکراری نیوتن-رافسون برای حل این معادلات استفاده می شود. با
شکست محیط و پیشروی جبھھ اشباع در امتداد ترک، گرما در راستای ترک، سریع تر از محیط متخلخل بکر منتقل
می شود و نیروی چسبندگی کمتری در یک تغییر مکان مشخص بھ سطح ترک وارد می شود. برای جداسازی مکانی
معادلات از روش اجزای محدود بسط یافتھ استفاده می شود و روش زیر گام زمانی برای محدود کردن سرعت
پیشروی نوک ترک برای بھ دست آوردن یک حل سازگار مورداستفاده قرار می گیرد.

Speakers: Alireza Mokhtari, Behrouz Gatmiri

Break

Parallel Session 10: New Energies / Underground Gas Storage

Convener: Dr Fahimeh Hooriabad Saboor (Chemical Engineering Department, University of Mohaghagh Ardabili, Ardabil, Iran)

31 انتخاب چند معیاره سناریو بهینه ذخیره‌سازی زیر زمینی هیدروژن برمبنای شبیه‌سازی مونت‌کارلو و آنالیز عدم قطعیت

مسائل زیست محیطی همچون تغییرات اقلیم مرتبط با گرم شدن دمای زمین در اثر افزایش گازهای‌ گلخانه‌ای ناشی از مصرف سوخت‌های‌ فسیلی، چالشی اساسی برای ادامه حیات بشر است. تکاپوی محققان برای مقابله با این مساله باعث ایجاد راهکارهای جدید مانند ذخیره‌سازی زیرزمینی دی‌اکسید کربن، کربن صفر و گذار انرژی به سمت انرژی‌های تجدید پذیر شده است. در طی سالیان اخیر، ذخیره‌سازی هیدروژن به‌عنوان سوخت پاک و حامل انرژی در مخازن هیدروکربنی تخلیه‌شده، آبخوان‌ها و غارهای زیرزمینی، به‌عنوان به صورت راهکاری جدید و مؤثر مطرح شده است. ازریابی پتانسیل این موضوع نیازمند در نظر گرفتن عدم قطعیت‌ها و شبیه‌سازی‌های سناریو‌های مختلف و متعدد برای بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی و یافتن بهترین سناریوهای ذخیره‌سازی است. هدف اصلی این مقاله، شبیه‌سازی ذخیره‌سازی زیرزمینی گاز هیدروژن، آنالیز حساسیت سنجی و بررسی عدم قطعیت (شبیه‌سازی مونت‌کارلو) پارامترهای خلوص هیدروژن در جریان گاز تولیدی و ضریب بازیافت هیدروژن می باشد. این مطالعه با استفاده از پروکسی مدل ساخته‌شده با روش هوش مصنوعی انجام شده است. علاوه بر این نتایج آنالیز عدم قطعیت سناریوهای متعدد تولید و تزریق به کمک الگوریتم‌های تصمیم سازی چند معیاره بر اساس پتانسیل مطلوب و ریسک نامطلوب رتبه‌بندی شد. نتایج حساسیت سنجی نشان می دهد تولید هیدروژن از مشبک‌کاری قسمت بالای چاه تولیدی و تزریق هیدروژن از پایین مخزن تأثیر به سزایی بر متغیرهای هدف‌دارند.. نتایج نهایی نمایانگر مطلوبیت کل برابر با 49/0 و متناظر با سناریو چرخه تزریق (6 ماه) و تولید (6ماه) به عنوان بهترین سناریو عملیات ذخیره‌سازی هیدروژن می باشد.

Speakers: Prof. Hassan Mahani (Sharif University of Technology), Mr Hossein Kheirollahi (Sharif University of Technology), Prof. Shahab Ayatollahi (Sharif University of Technology)

32 Predicting the amount and mechanism of carbon dioxide storage in underground reservoirs using artificial intelligence

Underground storage of carbon dioxide is one way to reduce the negative effects of greenhouse gas emissions on global climate change. This method was agreed upon as one of the basic solutions to limit global temperature rise to less than 2 degrees Celsius by the end of the 21st century at the UN Convention in December 2015. It is also a strategic method that, on the one hand, enables the continuation of the work of manufacturing plants and Clean Air Control, and on the other hand, helps to establish and maintain the international position of the oil industry and the continuation of oil production, particularly from low-yield reservoirs. Therefore, underground CO2 storage is not only justifiable but also requires development.

In this paper, the aim is to evaluate the mechanism of absorption and storage of carbon dioxide gas in underground saltwater reservoirs. This mechanism involves the injection of carbon dioxide gas into a reservoir with a saltwater reservoir in which the carbon dioxide gas is mixed with water and remains in the reservoir as a solvent or in an impregnated form. In this project, we simulated 900 different repositories using the Eclipse 300 simulator software, and using the data obtained from the simulation in this software, we trained the artificial intelligence network built using the algorithm (CNN). The network is built using 65,000 parameters for training with a learning rate of 0.1 and has an accuracy of R2=0.98. We designed the grid in such a way that 3 parameters—porosity, permeability, and location of the water production well in the reservoir—are predicted in the form of a gray photo, and the rate of injection of carbon dioxide gas and the rate of water production are input as numerical parameters to the grid, resulting in the final storage of carbon dioxide gas.

Speaker: SAEID AGHABEYG

33 بهینه‌سازی فرآیند استخراج انرژی از سیستم‌های زمین‌گرمایی بهبودیافته با شکاف محدود

با افزایش آگاهی جهانی به لزوم استفاده از انرژی‌های سبز، بهره‌برداری از انرژی سنگ‌های داغ زیر زمین بعنوان در دسترس‌ترین نوع منبع‌ زمین‌گرمایی در سال‌های اخیر مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. استفاده از این منابع مستلزم ایجاد تراوایی در سنگ با ایجاد شکاف هیدرولیکی، و تزریق سیال برای دریافت گرما و انتقال آن به سطح است که بطور کلی به آن سیستم زمین‌گرمایی بهبود یافته گفته می‌شود. در این مطالعه، با مدل‌سازی عددی یک سیستم زمین‌گرمایی بهبودیافته با شکاف محدود، حساسیت مقدار تجمعی استخراج انرژی و نرخ بهینۀ تزریق سیال به ابعاد شکاف مورد بررسی قرار گرفته‌است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش شعاع شکاف، و متعاقباً افزایش فاصلۀ بین دو چاه، انرژی تولیدی تجمعی افزایش می‌یابد. همچنین نرخ بهینۀ تزریق سیال که به بیشینه شدن انرژی تولیدی تجمعی می‌انجامد، در شکاف‌های بزرگتر بیشتر است. نتایج حاصل می‌تواند در طراحی و بهینه‌سازی سیستم‌های زمین‌گرمایی بهبودیافته مورد استفاده قرار گیرد.

Speaker: Mohammad Norozi

Parallel Session 8: Digital Rocks / Machine Learning

Convener: Dr Alireza Fathollahi (University of Tehran)

34 Smart Proxy Model Development for foam injection in a fractured carbonate reservoir for Enhanced Oil Recovery

Most of the world's oil reservoirs are carbonate and are often in the secondary stage of production. Foam injection could be a highly effective method for improving displacement efficiency, increasing production rates, and enhancing oil recovery mainly by reducing issues like fingering and channeling during gas-injection based processes. In this study, a fractured carbonate reservoir was simulated using a reservoir simulator to investigate the foam behavior through carbonate, fractured porous media. Sensitivity analysis was performed on key foam injection parameters such as foam viscosity, foam flow rate, oil saturation, and matrix width and height to estimate oil recovery factor. Then, a smart proxy model was developed using two machine learning algorithms, Support Vector Machine (SVM) and Random Forest (RF), to predict oil recovery as a replacement for the complex reservoir simulation model. Among these algorithms, RF showed better performance with a R^2 of 0.9990 and RMSE of 0.2564 for predicting oil recovery. Finally, it was found that the smart proxy model could be used as an alternative to complex fractured carbonate simulation model for predicting and optimizing oil recovery factor using foam injection, reducing the computation time and optimizing the process.

Speaker: Ms Hamdam Majd Teymouri (sahand university of technology)

35 تخمین تراوایی نسبی سنگ مخزن ناهمسانگرد با استفاده از پردازش داده دیجیتال

چكيده
در این مقاله با حل همزمان قانون دارسی و معادله استوکس به محاسبه تراوایی نسبی سه فازی پرداختیم. برای انجام محاسبات ابتدا شبکه حفرات به هم پیوسته از داده سی تی اسکن استخراج و توزیع سیالات درون حفرات در جریان دو فازی پیش بینی شد. سپس با استفاده از معادلات پیوستگی و مومنتوم به محاسبه توزیع فشار هر یک از فاز ها در شبکه حفرات پرداخته شد. در ادامه، دبی جریان عبوری و فشار دیفرانسیلی پیرامون برش های عمود بر جهت جریان، برای محاسبه تراوایی موثر مورد استفاده قرار گرفت. سپس مقادیر تراوایی موثر با توجه به میزان اشباع سیالات در هر یک از برش ها جهت تعیین منحنی های تراوایی نسبی دو فازی استفاده شد. نتایج نشان دادند که توابع پیش بینی توزیع سیال دارای دقت کافی برای محاسبه تراوایی نسبی چند فازی در مقیاس مغزه می باشند. نتایج همچنین نشان می دهند که استفاده از تصویر تفکیک شده حجم نماینده پایه در محاسبات پارامتر های محیط متخلخل روش کارامد تری نسبت به استفاده از مدل های ساده شده شبکه حفرات لستخراج شده از داده های میکرو سی تی می باشد.
كليدواژه¬ها
داده دیجیتال؛ تروایی نسبی؛ سنگ مخزن ناهمسانگرد؛ اشباع سیالات
1. مقدمه
برخلاف روش‌های معمول اندازه‌گیری که در آن‌ها خواص اصلی همیشه پس از هر مرحله کمی تغییر می‌کند، در روش تصویربرداری اشعه ایکس، نمونه‌های مغزه در معرض آسیب جدی قرار نمی‌گیرند. علاوه بر آن، تکنیک میکرو سی‌تی امکان تجزیه و تحلیل نمونه سنگ شکننده و تثبیت نشده، برش های دیواره جانبی و قطعات کوچک مغزه فراهم می‌کند. نفوذپذیری ذاتاً تابعی از ساختار داخلی نمونه سنگ است، یعنی عمدتاً به پیچ خوردگی، نسبت منافذ و توپولوژی بستگی دارد. با این حال، هیچ رابطه دقیقی برای همبستگی نفوذپذیری سنگ های واقعی به چنین پارامترهای ساکن وجود ندارد، اگرچه چندین همبستگی ساده شده پیشنهاد شده است. بنابراین باید معادلات اساسی بقای جرم و انتقال را حل کرد که سعی می‌کند فیزیک مربوطه را در مقیاس منافذ مستقیماً بر روی تصویر یا نمایش‌های ساده‌شده شبکه منافذ متصل به تصویر بکشد. اگرچه مدل‌های شبکه هندسه و توپولوژی پیچیده ساختارهای منفذی را ساده می‌کنند، اما هنوز نمی‌توانند ویژگی‌های هندسی پیچیده ساختار منفذی اصلی را به تصویر بکشند[1-10] . در این مقاله، ما نفوذپذیری سه فاز گاز/نفت/آب را در مطالعات موردی ماسه سنگ تخمین زدیم که فایل‌های داده میکروسیتی آنها موجود بود. منحنی‌های نفوذپذیری نسبی دو فاز نفت/آب و گاز/نفت از حل معادله استوکس در شبکه فاز متصل استخراج‌شده در مطالعات موردی با توجه به توزیع سیال دو فاز نفت/آب و گاز/نفت در هر منفذ محاسبه شد. سپس از معادله استون برای به دست آوردن نمودارهای سه تایی نفوذپذیری نسبی سه فاز از منحنی های نفوذپذیری نسبی مربوط به دو فاز استفاده شد. تازگی این مطالعه در مقایسه با تمام کارهای قبلی این است که ما نفوذپذیری نسبی چند فازی را برای شرایط آشام و ریزش با تنظیم زوایای تماس متوسط مختلف گزارش شده برای هر فرآیند محاسبه کردیم. علاوه بر آن، از آنجایی که محققان معمولاً از مدل‌سازی شبکه منفذی برای ساده‌سازی ساختار داخلی رسانه متخلخل پیچیده استفاده می‌کنند، تفاوت دیگر این تحقیق با چنین مطالعاتی این است که با کاهش حجم داده، نیاز به این فرآیند زمان‌بر را از بین بردیم.
2. روش انجام محاسبات
ویژگی هایی مانند اندازه متوسط کانال، مساحت سطح و تخلخل را می توان از تصاویر دو بعدی جدا شده محاسبه کرد، در حالی که ویژگی های جریان مانند نفوذپذیری را نمی توان محاسبه کرد، زیرا شبکه متصل منفذی را نمی توان از دامنه دو بعدی به حوزه سه بعدی گسترش داد. ما از گزینه شش متصل برای وکسل ها استفاده کردیم که به طور گسترده برای به دست آوردن اتصال منافذ در فرآیند داده میکروسیتی سنگ مخزن استفاده می شود. توزیع فاز برای میزان اشباع محاسبه شد، از همبستگی یک فاز تا باقیمانده فاز دیگر. در هر اشباع کلی، فضای اشغال شده با هر فاز در هر منفذ را با این فرض که میانگین اشباع در هر مقطع عمود بر جهت جریان برابر با اشباع کلی است، تخمین زدیم. یک دیفرانسیل فشار در سطح داده های میکروسیتی به صورت متعامد با محور مطالعه موردی نمونه مرکزی قرار می گیرد و نرخ جریان متناظر با فرض شرایط بدون جریان برای دیگر وجوه نمونه مغزه و شرایط بدون لغزش در مایع جامد محاسبه می شود.
میدان سرعت با حل معادلات استوکس و بقای جرم در داده های تصویر دیجیتالی تعیین می شود. برای این منظور، ما مقاطع شبکه منفذی را به عنوان مجرای بسته در نظر گرفتیم و میانگین قطرهای هیدرولیکی آنها را در فضاهای اشغال شده با فازهای تر و غیرترکننده محاسبه کردیم. در واقعیت، وکسل‌های منفذی که در تماس با فاز جامد هستند، وضعیت بدون لغزش را نشان می‌دهند، در حالی که آنهایی که در مرکز منافذ قرار دارند، بیشترین سرعت خطی را دارند. برای تنظیم این اثر ما از تبدیل فاصله اقلیدسی به عنوان راه حلی برای این تضاد استفاده کردیم. به وکسل‌های منافذی که با فاز جامد در تماس هستند، عدد صفر و به وکسل‌های منافذی که از فاز جامد دورتر هستند، عدد بزرگ‌تر را اختصاص می‌دهد. این عدد با افزایش فاصله وکسل از فاز جامد افزایش می یابد.
3. نتایج محاسبات
توابع همبستگی نوع کوری برای به دست آوردن منحنی های نفوذپذیری نسبی آب و نفت استفاده می شود در حالی که منحنی های نوع LET برای همبستگی داده های نفوذپذیری نسبی گاز استفاده می شود. دلیل انجام این کار این است که مقادیر محاسبه شده و همچنین مقادیر گزارش شده نفوذپذیری گاز افزایش کاهش سرعت را در نزدیکی اشباع سیال غیر قابل کاهش نشان می دهد. منحنی‌های نفوذپذیری نسبی دو فاز محاسبه‌شده نفت/آب و گاز/نفت با داده‌های تجربی گزارش‌ شده مطابقت خوبی دارند. برآورد نفوذپذیری نسبی برای دو فرآیند آشام و ریزش در مطالعه موردی ماسه سنگ انجام شد. زاویه تماس بین سیالات ترکننده و غیرترکننده با توجه به مقدار متوسط گزارش شده برای محاسبه توزیع فاز تنظیم شد. در طول فرآیند آشام در آب ترکننده نمونه مغزه نفوذپذیری نسبی نفت کمتر از فرآیند جذب است. برعکس نفوذپذیری نسبی آب در فرآیند آشام بیشتر از جذب است. این دلیل تفاوت بین منحنی های نفوذپذیری نسبی آب و نفت در فرآیندهای آشام و ریزش در مطالعه موردی ماسه سنگ است.
a
شکل 3: مقایسه مقادیر تراوایی نسبی محاسبه شده و آزمایشگاهی
منحنی ها مناطقی را در نمودار سه تایی که در آنها اشباع آب یا نفت کوچکتر از مقادیر تقلیل ناپذیر مربوطه است، پوشش نمی دهند. نفوذپذیری نسبی نفت بالاتر در شرایطی با اشباع نفت بالاتر و حداقل (صفر) اشباع گاز رخ می دهد. همانطور که اشباع نفت در محیط متخلخل کاهش می یابد، نفوذپذیری نسبی نفت با افزایش ترتیب کاهش می یابد. نفوذپذیری نسبی نفت در مطالعه موردی ماسه سنگ به ندرت به 0.5 حتی در بالاترین اشباع نفت می رسد. نتایج محاسبه‌شده نشان می‌دهد که نفوذپذیری مؤثر نفت در طول فرآیند آشام کمتر از نفوذپذیری مؤثر تحت فرآیند جذب است. اشباع نفت در مقادیر کمتر تأثیر بیشتری بر این رفتار دارد و در اشباع های بالاتر تأثیر خود را از دست می دهد.

شکل 4: مقادیر محاسبه شده تراوایی نسبی سه فازی آشام و ریزش

1. فهرست مراجع

[1] T. Ramstad, P. E. Oren, S. Bakke, “Simulation of Two Phase Flow in Reservoir Rocks Using a Lattice Boltzmann Method”, SPE Journal, 15, 917-927, 2010.
[2] C. J. Landry, Z. T. Karpyn, O. Ayala, “Relative Permeability of Homogenous-Wet and Mixed-Wet Porous Media as Determined by Pore-Scale Lattice Boltzmann Modeling”, Water Resources Research, 50, 3672-3689, 2014.
[3] F. Hussain, W. V. Pinczewski, Y. Cinar, J. Y. Arns, C. H. Arns & M. L. Turner , “Computation of Relative Permeability from Imaged Fluid Distributions at the Pore Scale”, Transport in Porous Media, 104, 91-107, 2014.
[4] M. J. Blunt, B. Dong, P. Mostaghimi, O. Gharbi, “Pore-Scale Imaging and Modelling”, Advances in Water Resources, 51, 197-216, 2013.
[5] D. Wildenschild, A. P. Sheppard, “X-Ray Imaging and Analysis Techniques for Quantifying Pore-Scale Structure and Processes in Subsurface Porous Media Systems”, Advances in Water Resource, 51, 217-246, 2013.
[6] M. Piller, G. Schena, M. Nolich, S. Favretto, F. Radaelli, E. Rossi, “Analysis of Hydraulic Permeability in Porous Media: from High Resolution X–ray Tomography to Direct Numerical Simulation”, Transport in Porous Media 80:57-78, 2009.
[7] D. D’Humieres, I. Ginzburg, “Viscosity Independent Numerical Errors or Lattice-Boltzmann Models: from Recurrence Equations to Magic Collision Numbers”, Computers & Mathematics with Applications 58:823-840, 2009.
[8] D. B. Silin, T. W. Patzek, “Predicting Relative-Permeability Curves Directly from Rock Images”, Proceedings of SPE annual technical conference exhibition, New Orlean, LA, SPE 124974, 2009.
[9] T. Bultreys, J. Van Stappen, J., “Investigating the Relative Permeability Behaviour of Micoporosity-Rich Carbonates and Tight Sandstones with Multi-Scale Pore Network Models”, American Geophysical Union, 2016.

Speaker: Mr Ahmed Zoeir (Shiraz University)

36 Application of statistical analysis of CBCT images in evaluation of rock heterogeneity of hydrocarbon reservoirs and reservoir studies

Investigating changes in the reservoir rock's pore system during multiphase flow studies in porous media is crucial, especially for processes like enhanced oil recovery, underground carbon dioxide storage, and wastewater disposal. Ignoring core heterogeneity in laboratory studies can significantly impact the results and their potential for upscaling to the reservoir.
In this study, 31 limestone samples with varying porosity and permeability from the Ilam Formation were scanned using a dental Cone-Beam Computed Tomography (CBCT) scanner. To assess heterogeneity, 9 or 12 cross-sections were selected from each sample. Histograms were plotted for each image based on the CT number of all voxels using image processing software. The standard deviation of each histogram was then calculated. This approach quantified the heterogeneity and classified the samples into five zones based on data dispersion: homogeneous (blue zone), relatively homogeneous (green zone), relatively heterogeneous (yellow zone), heterogeneous (orange zone), and damaged (red zone).
The results showed that out of the 31 samples studied, 14 samples were within the blue zone, 11 in the green zone, 3 in the yellow zone, 1 in the orange zone, and 2 in the red zone. It is recommended to prioritize these samples in that order (1st to 5th) for reservoir rock laboratory studies.

Speaker: Shirin Samani (Shiraz University)

37 Generating Images of Naturally Fractured Carbonate Reservoir Rocks Using Deep Learning Architecture

Carbonated reservoirs is one of the most usable and common reservoirs in throughout the world, especially in the middle east, and it is challenging to predict the fractures in these reservoirs. Generative adversarial networks (GAN) and Autoencoders can generate or create different purposes based on needs using images among different types of artificial intelligence algorithms. Powerful and useful GAN algorithm can generate images similar to the input images, while Autoencoder algorithm encode images into vectors and decode various images. In this study, we want to reconstruct the input 64*64 pixel resolution images using 2D Autoencoder algorithm and generate images similar to the inputs via GAN algorithm. This resolution speeds up the fracture identification and reduces changes during the training set. We can produce and generate a huge amount of naturally rock fractured carbonated reservoirs images via utilizing a deep GAN which is valuable for increasing and having more images of 2D grayscale images for further analysis in industry and research, including predicting the properties of naturally fractured reservoirs. The loss function of deep GAN algorithm ranges from 0.4 to 1.9 for the generator and from 0.2 to 1.8 for the discriminator. Autoencoder algorithm train and test are converged with the loss function of 0.0015. The images are generated and reconstructed which are convenient to evaluate even by a visual inspection.

Speaker: Behrad Tabrizipour

Parallel Session 9: Geotechnique / Soil Mechanics

Convener: Dr Hossein MolaAbasi (Visiting scholar professor, Sharif University of Technology)

38 Numerical study of the effect of spatial distribution of artificial rainfall on unsaturated flow in a finite soil slope

Shallow landslides cause significant financial and human losses annually. Most previous studies have focused on large-scale mountainous slopes, investigating landslides in small-scale urban slopes requires analyzing two-phase flow under rainfall. Therefore, the aim of this study is investigating the effect of local artificial rainfall distribution due to irrigation on unsaturated flow in small-scale soil slopes in different rainfall scenarios. To achieve this goal, a numerical model of a soil slope was created using the multiphase COMSOL software, and artificial rainfall with different spatial distributions was applied in four scenarios. Specifically, rainfall was simulated at the top of the slope, the middle of the slope, the bottom of the slope and the entire boundary. The results showed that the least variation in pore water pressure at the toe of the slope occurs when rainfall is distributed at the upper boundary, and the most critical condition occurs when rainfall is applied to the entire model boundary. These results highlight the role of rainfall spatial distribution in slope stability, especially in agricultural lands and recreational parks where artificial irrigation is common.

Speaker: Samin Sadat Khoshouei Esfahani (Master student at Sharif university of technology)

39 بررسی هدایت هیدرولیکی ناهمسان خاک‌های حاوی بنتونیت با تراواسنج سه‌محوری مکعبی

درک خصوصیات هیدرولیکی از جمله هدایت هیدرولیکی خاک‌ها به عنوان یک محیط متخلخل برای کاربردهای مختلف ژئوتکنیکی بسیار مهم است. دلیل اهمیت این موضوع، حاکمیت جریان‌های زیرسطحی دوبعدی و تأثیرگذاری مستقیم درجه ناهمسانی به نسبت هدایت هیدرولیکی بر بازتوزیع فشار آب حفره‌ای در حین بارندگی و در نتیجه ناپایداری شیروانی‌های طبیعی و مصنوعی از جمله خاکریزهای راه و راه‌آهن است. با توجه به تأثیر‌گذار بودن عوامل متعدد بر هدایت هیدرولیکی ناهمسان، در پژوهش‌ها اجماع کلی بر نتایج حاصل نشده زیرا رفتارهای متفاوت و بعضاً متضادی مشاهده شده است. بنابراین هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی خصوصیات تراوایی ناهمسان خاک‌های حاوی بنتونیت با یک رویکرد آزمایشگاهی است. ابتدا به منظور رفع منابع شناخته‌شده خطا در روش‌های متداول اندازه‌گیری هدایت هیدرولیکی و همچنین مشکلات ناشی از نمونه‌گیری در خاک‌های حساس، یک دستگاه تراواسنج سه‌محوری مکعبی توسعه یافت. در گام بعدی به مطالعه هدایت هیدرولیکی ناهمسان خاک‌های مصنوعی بر پایه بنتونیت پرداخته شد و بینش‌های جدیدی در مورد تکامل پیچیده هدایت هیدرولیکی ناهمسان با درصد بنتونیت و مسیر تنش بارگذاری ارائه شد. نتایج با افزایش سی درصدی بنتونیت رشد نسبت ناهمسانی از 5/4 به ۷ را نشان داد. با این حال نسبت ناهمسانی با بارگذاری همه‌جانبه برای نمونه‌های با 40 و 70 درصد بنتونیت کاهش یافت. از نظر عملکرد طولانی مدت یک لاینر دفن زباله با بنتونیت متوسط تا بالا، علیرغم کاهش 10 تا 30 برابری هدایت هیدرولیکی با بارگذاری، جریان شیرابه در مقایسه با شرایط اولیه ناهمسانی کمتری خواهد داشت که این موضوع با کاهش نسبت ناهمسانی نشان داده شد.

Speaker: Mr Mostafa Gholami

40 Numerical simulations and experimental study of saturated/superheated steam injection into unsaturated zone of soil

In this research, two- and three-dimensional simulation of saturated and supersaturated steam injection process in the unsaturated zone of soil is carried out using some simplified assumptions via DuMux Simulator. The simulator is developed in the Department of Hydromechanics and Modeling of Hydrosystems (LH2), Institute for Modeling Hydraulic and Environmental Systems (IWS), Stuttgart University, for Multi-{Phase, Component, Scale, Physics, ...} flow and transport in porous media. The main objective of the study is observation and comparing the progress of the saturated temperature front and the supersaturated temperature front during the process of injecting saturated and supersaturated steam in the unsaturated zone of the soil. Moreover, some experiments are performed for supersaturated and saturated steam injection in the unsaturated zone of soil using the available sand box of Research Facility for Subsurface Remediation, VEGAS, Stuttgart University. Particular purpose of this part of study is evaluation of the heat-up efficiencies of supersaturated steam as opposed to saturated steam. Based on the experimental conditions, values of the local heat-up efficiency are calculated over time concerning the heat-up of defined points in the sandbox. The acquired values are 14.3% and 6.3% for mass based calculated local heat-up efficiency and energy based calculated local heat-up efficiency, respectively.

Speaker: Taraneh Janfada (Iran University of Science and Technology)

41 Comparison of the geotechnical properties of wind-blown sand from the Mesr desert of Iran with three other uniform sands for use in laboratory research.

In nature, sandy soils form the major part of alluvial sediments and wind-blown sands on the earth's surface. Examining the different behavioral and resistance characteristics of these types of soils is particularly important in geotechnical engineering. For this purpose, various static and dynamic tests are performed in laboratories using different devices and equipment. These tests can be divided into two groups element and physical model tests. To do both groups, sandy soil samples are needed. Today, natural and artificial sandy soils are used in laboratories worldwide. Several types of sand are used in Iran's current research, among which we can mention the natural and coastal sand of Babolsar and the artificial sand of Firouzkoh. In this article, a windblown sand called Mesr sand, which can be obtained from the Mesr desert of Iran, is introduced. The properties of this sand are compared with those of Babolsar and Firouzkoh, as well as the well-known Toyora sand of Japan, which is a well-known geotechnical sand.

Speaker: Mr Fardin Jafarzadeh (Associate Professor)

Lunch

Invited speaker session

Workshop

42 Embark on Your Funding Journey

"Persuasive Grant Writing" is your guide to using narrative tools that resonate with your funders. Elevate the quality of your grant applications, align your proposals with funder objectives, and apply narrative tools to make your applications more informative and persuasive.
Key Learning Points:
• Craft winning grant applications
• Create effective project budgets
• Design impactful projects
• Uncover the secrets of successful grant revisions

Who Should Attend:
Anyone eager to master the art of finding and applying for grants! Whether you're a student, a Ph.D. or postdoc, or an early-career researcher, this workshop is tailored just for you.

Speaker: Nima Shokri (Hamburg University of Technology)

Break

Panel discussion: Membrane (Dr. Mohammad Karimi, Dr. Toraj Mohammadi, Mehdi Noori, Dr. Mohammad Hosein Saraf Zadeh, Dr. Alireza Bazargan)

GeoEnergy

Closing Ceremony