Digitale Darstellung und mechanische Simulation von Gesteinsmikrostrukturen

ZUSAMMENFASSUNG: Das Fehlen von Bohrlochdaten und Gesteinskernproben in nicht zielgerichteten komplexen Intervallen stellt eine Herausforderung für traditionelle Methoden zur Bewertung der Gesteinsmechanik dar, die auf Laborversuchen mit Kernproben basieren. In dieser Studie charakterisieren wir zunächst die Mikrostruktur von Bohrspänen und nutzen Bildverarbeitungsalgorithmen zur Rauschunterdrückung, zur Extraktion von Grenzen und zur Anpassung von Grenzen der mikroskopischen Bilder, um die digitale Darstellung von Formationsgesteinen zu erreichen. Schließlich werden durch die Zuweisung mechanischer Parameter an das digitale Modell von Formationsgesteinen die äquivalenten Spannungs-Dehnungs-Kurven der Gesteine unter Verwendung der Finite-Elemente-Analyse simuliert, was die Bewertung der Gesteinsmechanik auf Basis von Bohrspänen ermöglicht. Die in dieser Studie entwickelte Methode überwindet die Einschränkungen der traditionellen Methoden zur Bewertung der Gesteinsmechanik, die auf Formationskernproben basieren. Sie erreicht die digitale Darstellung von Formationsgesteinen, bereichert die Methoden zur Bewertung der Gesteinsmechanik und kann als Grundlage für Forschungsarbeiten zu ingenieurtechnischen Problemen im Zusammenhang mit der Gesteinsmechanik dienen, wie z.B. der Bildung von Frakturen, hydraulischen Frakturen und der Stabilität von Bohrlöchern, unter Verwendung der Technologie des digitalen Zwillings.