CONTRIBUTIONS OF DIGITAL IMAGE ANALYSIS TO SEDIMENTARY ROCK CHARACTERIZATION

Abstract

ABSTRACT. This article presents results achieved by a series of studies aiming to evaluate petrophysical properties from digital images of sedimentary rocks. This characterization from digital images occur in the pores and grain scale, but it is confronted with the same properties as they are conventionally measured on the centimeter scale of laboratory rock samples. The properties evaluated were the porosity of macro and micro pores, mineral composition, the size distribution of grains and pores, sphericity and roundness of the mineral grains, permeability, the quality of grain-grain contacts, elastic wave velocities and electrical properties of the rocks. Predictive models for permeability and elastic velocities of carbonate rocks are presented for the estimation of these properties from the extracted parameters of rocks´ digital images. Beyond of elastic properties (e.g. VP and VS), important parameters for estimation of hydrocarbon reserves, such as tortuosity factor and saturation and cementation coefficients, are evaluated through the digital models of rock.

Keywords: X-ray microtomography, rock characterization, petrophysics, carbonate, sandstone, shale.

RESUMO. Este artigo apresenta resultados alcançados por uma série de estudos realizados com o objetivo de avaliar propriedades petrofísicas de rochas sedimentares a partir de imagens digitais dessas rochas. Essa caracterização a partir de imagens digitais ocorre na escala de poros e grãos, mas ela é confrontada com as mesmas propriedades medidas de forma convencional na escala de amostras de rochas com dimensões centimétricas. As propriedades avaliadas foram a porosidade de macro e de micro poros, a composição mineral, a distribuição de tamanhos de grãos e de poros, a esfericidade e o grau de arredondamento dos grãos minerais, a permeabilidade, a qualidade dos contatos intergrãos, as velocidades das ondas elásticas e as propriedades elétricas das rochas. Modelos preditivos para a permeabilidade e as velocidades elásticas de rochas carbonáticas são apresentados para a estimativa dessas propriedades a partir de parâmetros extraídos de imagens digitais de rochas. Além de propriedades elásticas (como VP e VS), parâmetros importantes para a estimativa de reservas de hidrocarbonetos, tais como o fator de tortuosidade e os coeficientes de saturação e de cimentação, são avaliados criteriosamente através dos modelos digitais de rocha.

Palavras-chave: Microtomografia de raios x, caracterização de rochas, petrofísica, carbonato, arenito, folhelho.