BR112015021226A2

BR112015021226A2 - sistemas e métodos para melhorar a simulação numérica direta de propriedades de material de amostras de rochas e determinação da incerteza nas propriedade do material.

Info

Publication number: BR112015021226A2
Application number: BR112015021226A
Authority: BR
Inventors: FREDRICH Joanne; Elizabeth LIU; Laurent LOUIS; Dianne NI
Original assignee: Bp Corporation North America Inc.
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2020-03-10
Also published as: JP2016514273A; CA2899955A1; AU2014235543B2; EP2972303A4; EP2972303A1; CN105074456A; US9070049B2; EA201591350A1; CA2899955C; BR112015021226B1; WO2014150916A1; EP2972303B1; MX2015011300A; AU2014235543A1; US20140270394A1; EA032063B1; MX368654B; CN105074456B; SA515361154B1

Abstract

sistemas e métodos para melhorar a simulação numérica direta de propriedades de material de amostras de rochas e determinação da incerteza nas propriedades do material 5 um sistema de teste para análise de um volume digital 3d de uma amostra de material. o sistema de teste define vários tamanhos de volume de teste com cada um deste tamanho de volume de teste incluindo um diferente número de voxels, definindo o tamanho das porções do volume digital 10 3d para análise. para cada tamanhode volume de teste, o sistema de teste adquire duas porções adjacentes de volume digital 3d no tamanho de volume de teste a ser analisado. o sistema de teste calcula um valor de propriedade do material para as duas porções adjacentes do volume digital 15 3d, e um valor de diferença entre as duas porções adjacentes do volume digital 3d. 0 processo é repetido ao longo de diferentes tamanhos de volume de teste. 0 sistema de teste calcula os valores médio de diferença para os diferentes tamanhos de volume de teste, a partir do qual 20 determina um volume elementar representativo

Description

SIBTEMAS E MÉTODOS RARA MELHORAR A SIMULAÇÃO NUMÉRICA

DIRETA DE PROPRIEDADES DE MATERIAL DE AMOSTRAS DE ROCHAS E DETERMINAÇÃO DA INCERTEZA NAS PROPRIEDADES DO MATERIAL REFERENCIA CRUZADA PARA APLICAÇÕES RELATIVAS [001] Este pedido é uma continuação em parte do pedido copendénde S<N» 1373 36,483, depositado e® 15 de março 2013,' incorpora-do neste documento por esta referência.

DECLARAÇÃO SOBRE A INVESTIGAÇÃO OU DESENVOLVIMENTO PATROCINADO PELO GOVERNO FEDERAL [0021 Não aplicável.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [003] Esta revelação relata geralmente para métodos e sistemas para análise de volumes digitais tridimensional de amostras de material para determinar propriedades do mat eria1 amostrado.

[0041 Conhecimento das propriedades do material, ’também referida cerno propriedades físicas ou petrofisicas# de formação de rochas subauperficiais é importante para avaliar reservatórios de hidrocarbonetos na. terra, e para formular uma estratégia de desenvolvimento cm relação’ a esses reserva16rios< Txadiciona1mente, amos cxas da f o rmagao de xoohã de interesse são submetidas a testes físicos de laboratório para determinar estas propriedades do material. Estes testes# entretanto^ são tipicamente dispendiosos e consomem tempo. Consequentemente, existe um desejo para desenvolver tecnologia-s que podem obter estimat ivas ccnflâveia de propriedades do material das rochas sub superficiais, em uma fração do tempo e custo de abordagens .baseadas em laboratórios tradicionais.

·*>' Λ ·Χ< t ώ / 3 .1 [OUS] Simulação numérica direta de propriedades da material a partir de imagens digitais de rocha é uma tecnologia p r om 1 s s o r a, a ux i 1 ia n do a me Ih o r a r e s te ob j a t í v o. P a f a determinar as propriedades do material utilizando esta abordagem, uma imagem tomográfica de Raio X é tomada de uma amostra da rocha, e um experimenta computacional é aplicado no volume da imagem digital para simular um experimento físico especifica. Bropriedades do material, tais como porasidade, permeabilidade. absoluta, permeabilidade relativa, fator de formação, módulo elástico, e semelhantes podem ser determinadas usando esta abordagem convencional.

[006] Simulação numérica direta tem o potencial para fornecer as propriedades do material de tipos de rocha difíceis, tais como areia de gás apertado ou carbonatas, dentro de um período de tempo que ê substancíaimente inferior ao que é requerido para experimentalmente requerer propriedades do material. Isto é porque os processos para alcançar as condições físicas necessárias pura um experimenta especifico, tal como saturação completa da água, para ir adiante pode ser multa lenta. Em contraste, as condições numéricas 'análogas que replicam o experimento fisíco são facilmente e rapidamente alcançáveis<

[007] Fara a maioria de tipos de rocha, ê necessário adquirir imagens de alta -resolução da rocha para determinar seu espaça poroso. Isto usualmente requer que as imagens sejam tomadas em uma amostra pequena da racha, por exemplo, a amostra extraída de uma amostra de rocha maior tal como um pedaço, nuélau rotative ou a letal idade do núcleo. No entanto, a heterogeneidade do sistema de poros pado nãa ser sempre bem representada dentro de parcela tão pequena da imagem da rocha. Em alguns casos# o domínio computacional. é muito pequeno para o sistema de poros e as propriedades computadas do material flutuam significati.vam.ente sobre o verdadeiro valor para a rocha.

[.008] Este problema é' frequentemente ignorado na simulação numérica direta convencional de propriedades do material a partir de imagens experimentalmente adquiridas. Em vez axato# ^s a e^o ' <^s ' . n < >,' » ο-' v< , κ _s extraído da imagem#. sem ter em conta se o domínio computacional é apropriado para o sistema de poros. Assim# as propriedades do material podem ser calculadas com erro devido a falta de reprasentatividade do sistema de poros.

[008] Para determinar se as propriedades computadas do material são impactadas paia ausência da repre sen tat.lv ida de do sistema· de poros# a análise do Volume Elementar Representativo (Representative Elementary Volume - REV} é algumas vezes realizada. Esta abordagem e quantitativa# em que se um volume elementar representativo é mostrada sua existência# seu' tamanho é também determinado. Pela condução desta análise# o efeito da variabilidade d.a escala de porca e dependência de escala nas propriedades do material podem Ser diretamente avaliados.

[ Gül 01 T radie lona Imente#·· o R.EV foi. definido como a medida vol •..métrica de uma rocha a partir do qual experimentos computacionais ou medidas físicas retornarão valores que são representativos do maior# ou macroscópicos# massa homogênea da rocha. Isto é# o REV é definido como a tamanho de volume da amostra no qnal os parâmetros - físicos (/((.....//'............ 7((11//1(/((((110(7

Aá Ã'^;:<4/31 /(,.

são computados ou medidos do volume da amostra ê não dependente de uma localizagãn particular do volume da amostra doutro da massa global. Xnversemente, os dados a partir de medidas computacionais ou experimentos feito-s em um dominie computaclonal ou amostra de rocha de um volume menor que o REV podem não representar e-xatamentW' o sistema de poros da massa da rocha, macroscopicamente, mas os parâmetros físicos serãocomputados oumedidos e variará dependendo da localização do domínio computacional dentro da massa da rocha. A medida que o tamanho do volume da amo atra se apr o xims do REV, os parapet rus çempot adoa ou medidos tenderão a um valor representativo real» Computações e experimentos realizados em. tamanhos da volume maiores do que o volume representativo apresentará valores equivalentes a estes obtidos no definido somo o REV (isto ó, o valor representativo), desde que não estejam presentes h et e r o g e n e i d a d c s de ma c r o e s ca 1 a.

[0011] A Figura 1 ilustra a definição tradicional do REV para a porosidade de um meio poroso» Na Fiqura 1, o -volume da amostra é- denotado por ηΐ-ί, o volume REV é denotado, por., áiq, e a, representa o volume de espaço vario dividido pelo volume da amostra» Em amostras de volumes ôiq < ôi%, somente um pequeno número de poros e grãos estão presentes. Esta situação está no painel do lado esquerdo da Figura 2, em que o volume das amostras são menores do que o REV hlQ, e não incluindo um suficiente número de poros o grãos para permitir uma media estatística fisicamente significativa de purns.id.ade para sér determinada. Como um résultadu., o cálculo da porosidade sobre estos volume das amostras téuderá a railátir a variab.ilidade da escala poros local em vez de representar proolaasionte a porosidade total do .meio pataso. Coma ο volume da tamanho da amostra reduz adicionalmente abaixo do REV, a razão calculada de espaço vazia para a volume total será uma abordagem um ou zero, dependendo se o cehtràidé P do volume da amostra acontece de estar situado dentro de um paro ou um grêa. Nesta assa, a valor de n< é dominado pela variabilidade da micro escala local do espaço do paro.

[0012] For outro lado, volume das amostras &V; de um tamanho igual αα superior a REV cdntóm um numero suficiente de poros s .qrão-s para permitir a media estatística significativa da fisioa da roaha total para ser determinada a partir da uma amostra. Isto ê mostrado mo painel do lado direito da Figura 2, em que os volumes da amostra AV< São ira lores do que a REV dig, tal que o cá ia ui o da parasidade para o volume refletirá o valor real da porosidadsdo meioporoso(istoe, oespaçode paro relativa ru ™ φ] . Para o volume das amostras Δία» ΔΗ de um meio poroso homogêneo, a calculada ou medida porosidade é essenciaimen t a canstan t e na mesma purosidade como representada no tamanho do volume da amostra REV. Entretanto, parra um meio poroso heterogênea, hstaroqenéidade da macro escala causará flutuações na porosidéde, mesmo sobre uma população de volume das amostras ávt>> ΔΈ>.

[0013] Esta definição clássica do REV sustenta o quadro continua para a definição das propriedades dos materiais de materiais porosos. Isto e, pórcsidade, permeabilidade.

6/31 fator de formação, etc são todos definidos como médias volumêtricas de propriedades microscópicas no volume FEV» Contudo, um REV para uma propriedade de material, tal como porosidade, pode nào necessariamente ser o REV para outra propriedade de material, tal como permeabilidade.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO .

[0014] Concretizações desta invenção são direcionadas para cm método e sistema para analise de amostras de material para determinar propriedades do material de um volume digital tridimensional [3D] de uma amostra de material. Uma pluralidade de tamanho de volume de teste é definida, cada tamanho de volume teste tendo um número de voxels diferindo dos outros» Uma diferença de valor em uma propriedade de material para dois volumes de amostras adjacentes no volume digital 3D, em cada. uma da pluralidade de tamanhos da volume de amestra, ê determinada. Um volume elementar representativo para, testes de amestra de material ê então identificado a partir de um conjunto de valores da dlíoien_xa tomada sobu α d*. 1 naarüu>s d< \\iiurv' de amostra.

BREVE DESCRIÇÃO DE VÁRIAS VISTAS DOS DESENHOS [0015] Várias características das coucretfrações descritas podem ser mais facilmente apreciadas, como as mesmas se tornam melhor compreendidas com referência à descr 1 ção deta lhada seguinte destas cone re1.1 xa.çõe a quando considerada em conexão com as figuras anexadas, em que:

[001S] Ã Figura 1 é um diagrama que ilustra urna definição tradicional do RBV para poros idade para um. meio poroso.

7/31 % [0017} A Figura 2 é urn diagrama qua ilustra exemplos de volume das amostras.

[0018] A Figura 3 é um diagrama que ilustra um exempla de urna imagem de tomografia da Falo X adquirida a partir do uma rocha arenito sob pressão ambiental e saturação de fluido seco/ de acordo com as concretizações da invenção.

[00191 A Figura 4 é um diagrama que ilustra um exemple de uma aplicação de um algoritmo de segmentação simples para a imagem de temografia de Raio X da Figura 3, coiso sendo dt.il em conexão com concretizações da invenção.

[0020] A Fiquréi 5 ê um diagrama que ilustra um exemplo de um volume construído gerado por empacotamento cúbico de esferas_f como sendo útil em conexão com ccncreticações da invenção.

[0021] Aa Figuras 6a e 6b sào diagramas de fluxo ilustrando exemplos de um processo utilizado para analisar volumes digitais 3D, de acordo com. as concretizações da invenção.

[0022] A Figura 7 ê um diagrama que ilustra nm exemplo de estratégia de amostragem,· de acordo com concretizações dei invenção.

[0023] A Figura 8 é um diagrama. que ilustra um exemplo da seleção da tamanhos de volume de amostra em amostras de um volume de imagem digital. 3D, de acordo com. concreti rações da invenção.

[00241 A Figura 9 e um diagrama qua ilustra um exemplo de uma amostra de rocha e um exemplo de um plot de valores da diferença, de acordo com uma concretização da invenção.

Vp £2 (0025] A Figura 10 é urn diagrama gue ilustra um exemplo de um estudo de % de REV para incerteza de poro-sida.de para quatro volumes digitals diferentes, de acordo com uma c on c r et 1 z a ç ão d a i n v eng ã o- .

[0026] A Figura 11 é um diagrama que ilustra um. exemplo de umá imagem de tomografia de Raid’ X e um exemplo de um plot para avaliar a anísotrcpia, de acordo com uma concretiração da invenção.

[0027) A Figura 12 é um diagrama de bloco genérico que .ilustra componentes de um. dispositivo de computação, de acordo com uma concretização da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO (0028] For simplicidade e para propósitos ilustrativos, o» prinoipios desta invenção serão descritos com referência a várias concretizações< No entanto, um experiente na matéria rapidamente reconhecerá gue os mesmos princípios são igualmente aplicáveis, e podem ser implementados em todos os tipos de informação e sistema, e que qualquer destas variações não se afastam do verdadeiro espirito e escopo desta invenção. Além disso, na descrição detalhada, a seguir, referências são feitas para as Figuras anexadas, que ilustram exemplos específicos de várias concretizações e implementações< Trocas: elétrica, .mecânica, lógica e estrutura podem ser feitas para os exemplos das várias implementações sem se afastar do espírito e escopo desta invenção. A descrição detalhada a seguir é, .por conseguinte, que não deve ser tomada no sentido limitative para o escopo desta invenção como definido pelas reivindicaçõe-s anexadas e suas equivalentes.

.11

[0029] Concretizações desta invenção relatam para sistem-s e métodos para ativar e aumentar· a simulação numérica direta das propriedades dó material de. volumes digitais. Para o propósito desta descrição., volumes digitais úteis em conexão com as concretizações desta invenção incluem, mas não são limitados para, volumes de imagens adquiridas a partir, de material poroso, volumes derivados obtidos a partir de tais volumes de imagem, e volumes construídos. Por exemplo, am volume de imagem tridimensional (3D) pode ser adquirido utilisando técnicas experimentais, tais como tomografia de Raia x. (incluindo tomografia de micro: raio X e tomografia de nano raio X), Microscópio Eletrônico de Varredura de Feixes... de lens Focados, Ressonância magnética Nuclear e Tomografia de Nêutrons. Volumes derivados podem ser obtidos pela aplicação de segmentação de processo ou outros métodos de processamento de imagem sobre estes ou outros volumes de imagem. Volumes construídos referem-se a volumes de imagens .que são geradas usando processos numéricos, e st a t i s t i c am.e nt e de r i va do s, ge o 1 ogi c ams n t e mod e 1 ados, ou. resultantes de mineração de dados ou-..instrução de máquina.

[0030] Cada volume digital e normalmente representado por elementos regulares do -volume 3D referidos na arte como '*voxel.s”. Gpr.almen.te, cada voxel é cúbico,- tendo lados de igual cumprimento nas direções x, y,< e r. 0 próprio volume digital pode conter diferentes .números de voxels nas direções:-x, y e z. Cada voxel, dentro de um volume digital tem um valor numérico assopi.ade, ou amplitude, que representa as propriedades materiais relativas da amostra de imagem neste local do meio representado pelo volume d 1 g i t. a 1. Ο i n t e r va 1 o des t e s v a lá r e s n umé ri c o s, c émua e n t e conhecido- como o intervalo de tons de cinza, depende do tipo de volume digital, a granularidade dos valores (exemplo, valores de 8 bit ou 16 bit), e semelhantes. Por exemplo, os voxels, de um típico volume da .imagem' de topografia de Raio- X representado por valores de dados de 15 podem, ter amplitudes que variam de D a 63535.

[0 0 31] Como dás cri to nes te documento, prppriedadés rei a t iva s do mat e ,r 1 a 1 a 1 g n i f 1 cam as gr op r i e da de s de material da amostra em uma localização especifica relativa às propriedades do material de outras localizações da amostra. Rarasistemas de aquisição utillxaudg Raios X, estas propriedades relativas do material efetivamente medem ã densidade r e 1 á t .1 va em Uma loca 11 ração da amo s t r à 1 A “Figura 3 1 lustra um exemplo de um tipo de -entrada para o processo descrito abaixo, como sendo útil em conexão com ooucro Pi zações desta invenção. Em particular, a Figura 3 ilustra uma imagem de tom.ogra.fia de Falo X adquirida a partir de uma amostra da rocha arenito sob pressão amblente é sáturaçàò de fluido éécò. Este volume de imagem mostra um intervalo de valores de tons de cinza representando a intensidade da absorção de Raio X dentro da amostra. A variação nos valores de dados em tons de cinza exibe d iferençaa na quaat i dade de abserçãb de Ralo X, que geralmente se correlaciona aum diferenças na densidade do material no interior desta amostra de rocha.

(3032] Emvolumes derivados, voxelspodemter seta valores d-e amplitude original modificados, por exemplo, por

Βία rotinas de processamenta de imagem, tais aomo redução de artefato ou filtragem de ruído, para minimizar artefatos e ruídos gerados durante aquisição. Üsualmente, esta forma de imagem aprimorada é aplicada come parte da aquisição da imagem, mas pode em alternativa também ser aplicada apos aquisição para melhorar a -qualidade dos dados da imagem adquirida. Outro tipo de processamento de imagem usado para gerar um volume derivado é referido como a segmentação, em que a amplitude de cada voxel ê atribuída para um conjunto restrito de valores numéricos. A segmentação é geralmente útil para realizar identificação de recursos, e pode ser realizada por meie de um processo numérica automatizado, ou por valores coletados man.ua Imente·. Qualquer abordagem envolve avaliar as características de uma imagem, volume derivado, ou construído, por exemplo, a características da amplitude do voxel, ~ amplitude de conectividade ou desooneotividade do voxel, ou formas da amplitude do corpo conectado ou des.conectado.

(0033J Um exemplo de um processo de segmentação está referido na matéria -camo thresholding (método simples de segmentação dé imagens a partir dé uma escala de cinza). Neste contexto, thresholding é comumente utilizado para separar espaço de por o dé espaça de grau dentro da um volume de imagem. Um valor de threshold e escolhido dentro do intervalo de amplitude do voxel, tal que os voxels tendo amplitudes abaixa deste valer de threshold são quantirados pata - um valor numérico especifico denotado espaço de poro, enquanto voxels tender amplitudes acima deste threshold são quantiaadaa para um valor numérico especifica denotado espaço de grão. Peste t h r e a h u .1 d i n g õon ver t e r â um volime de imagem de escala de el nza para urn volume derivado em. que cada voxel tem um da dois valores numéricos pos s í ve 1 s, òcmúme.n t e e 1. Thresholding pcde ser aplicado qua1gue r nümatc da d i f e r en t e s va 1 o r e s vazes, ou usar qualquer núm.é.rc de de threshold, para, designar· várias características dentro de uma imagem nm tons de •cinsa.

(00341

Outro exemplo de um processo de segmentação é referido como ’’Método de Otsu”. 0 Método de Otsu usa uma técnica threshold de thresholding baseado em histograma, em que o escolhido para minimizar a variação entre lóbulos de ona distribuição bimodal de valores de escala de cinta. 0 Método de Otsu pode ser automatizado e também pode ser estendido por repetição de sua segmentação de múltiplas vezes de um volume digital. Outras exemplos de algoritmos de compTex1dâde d e s e gmn πt açã o a u toma 11za dos variável conhecido na matéria, tais <00.00

Indicador

Kriging,

C on v er g ê ncia de Contorne

Ativo,

Queda de égua (Wa t a r s he dd i ng) e s erne1hant e s, pode em di s s o ou também ser u t i1i. z ados para dietinquir d 1 f e re n t e s c a r a of e r 1 s t i c a s de um volume de imagem.

[0035]

A. Figure 4 ilustra um urn a1garitme de segmenteuão de exemplo de uma aplicação de thresholding simples para a imagem de t omagra fia du Raio X várias da Figura 3, ds acordo com. coúcrétizaçães desta Invenção. Como ilustrado na algoritmo de segmentação tem sido para converter ume imagem, de micro tomegrafia de

Pi g era nt il lzado am urn volume derivado. AS porções de préta do volume são marcadas como espaço de poro. As porções de cinza du volume são marcadas como espaço de grão.

[ 00 3 6] Vo1ume s coa s t ru idos raf er®-se a vo1umes digit a ia que são gerados por -computador, tipicamente por meio de algoritmo ou. cie métodos de simulação, em yez de se basearem na digitalicação dé uma imagem, de umaamostra de rocha, efetiva. Os algoritmos numéricos usados para gerar volumes construídos variam em complexIdade, incluindo replicação granular é simplesmente material poroso para gerar um pacote cúbico esférico, ou inserção de ásperas aleatórias dentro de um volume cúbico, ou por meio de abordagens mais complexes dç imitação de processos de deposição e compactação< As rotinas de geoestatísticas podem, ser utilizadas para gerar volumes const.ru.idos como média binaria aleatória, de acordo com funções de correlação e semelhantes. Geralmente, volumes construídos não requerem subsequente segmentação perra diferentes características de identificação do volume digital, como suficiente rotulagem de algoritmo é usualmente inerente na construção. Embora, em algumas circunstâncias pode ser necassá.r.ia a realização de subsequente segmentação para identificação adicional dentro do volume digital construído. A Figura 5 ilustra um. exemplo de um volume construido gerado por um pacote cúbico esférico, com o pacote gerado pelas ésféraa de ralos uniformas, numericamente inseridas dentro daredecúbica t r 1 d i.men s i on á I..

[0037] ba acordo com. coneret 1zaçõea des t a 1 nven ç ãu, uma ferramenta da teste analisa volumes digitais do tipos 3D incluindo volumes de imagens digitais 3D, volumes

It/]' η derivados, e volumes construídos. Para o caso de volume de imagens digitais 3D, estes volumes podem ser amostras de imagens de rocha obtidas a partir de todo o núcleo, núcleo de parede lateral., afloramento, aparas de perfuração, e amostra de rocha sintética gerada em laboratório, tais cornu embalagem dá 'areia @ pacotes cimentados, obtidos de amostras de. rocha sob condições de pressão ambiental ou sob tensão de confi-emento, a partir de amostras tende algum nivel de saturação de fluido, ou a partir de amostras sob uma variedade de outras condições experimentais.. Adicionalmente, á ferramenta de toste pude realizar os processes descritos neste documento em volumes digitais 3D de outros materiais parasas, taig como papel, osso, etc.

[0038] Dm exemplo da uma ferramenta de teste adequada para desempenho das funções e processos descritos nesta espeoifinação sara descrita ara adicionais detalhes abaixo em conexão cora dispositivos de computação 1200 mostrado na Figura 12. Em qualquer caso, a ferramenta de teste pode ser implementada como software, hardware, eu uma combinação da ambos as software e hardware, em qualquer casa, Incluindo a lógica necessária, instruções, rotinas, e algoritmos para realizar a funcionalidade e processos descritos nesta ducumentu. For exemplo, as ferramentas ds tests podem. ser implementadas como ura programa de aplicação standalone, ou pode ser um programa modular que é parte de outra aplicação ou programa.

[0039] A Figura úa ilustra um exemplo do processo 300 para análise de volume digital 3Õ, de acorda com uma concretização da invenção. É contemplado que variações deste processo 600 serão evidentes para cs experlentes na matéria, tendo coma referdncia eeta. espéàificação, táis variaçõesincluindoosprocessasderemoção,incluindo estágios de processos adicionais, ou alterando a ordem em que os estágios ilustrados são realizados..

[0Ô40] Ma processa €04, a ferramenta de teste defina um conjunto de tamanhos >de volume de amostra, cada volume de tamanha de teste corresponde a um único número de voxels entre o conjunto dé tamanhos de volume de amostra. De acordo com esta concretização da invenção, para cada um dos oonjunt c s de tamanhas de valeme de amost ra, a forramenta de t e s te a na I i s ar á um ou mal s pa r e s d e p o r ç õ e s a d j ac e u t es dé volume digital 3D tendo o tamanho do volume de reate. fTal corso, no or acesso €08, a ferramenta de teste seleciona um dos tamanhos de volume de amostra para análise. Mo processo 608, a ferramenta de teste adquire a partir do volume digital 3D, um par de volume da amostras de um tamanho igual para o tamanho seleslanado de volume de teste, e .localizado ádj.acente um para c outro nc volume [0041] Do processo 810,· a ferramenta de teste calcula uma ou mais propriedades do material para cada um des volumes de amestras adjacentes selecionadas no processo 808, usando simulação numérica direta ou outras métodos numeral ou sintético. Em concretizações da invenção, estas propriedades do material são propriedades físicas da matarial do maio poroso que é representada pelo volume dí cita 1 3 D ♦ Esta o r aor i e da dé da mat a ria 1 cue oòdém ser qualquer: ® ou mais de vários tipos, incluindo porosidade, pérmeahi.1idade, permeabilidade relativa_f propriedades elétricas, propriedades elásticas, propriedades geométrloas, ressonância magnética nuclear (Nuclea r Magnetic Resonance - NMR), e semelhantes. As propriedades elétricas que podem ser calculadas no processo 61G incluem propriedades, tais como fator de formação, Índice de rexistividade, fator de tortuosidade, expoente de cimentação, e expoente de saturação. As propriedades elásticas que podem ser calculadas no processo 610 incluem propriedades, tais como módulo de volume, módulo de clsalhamento, módulo de Young, razão de Poisson, velocidade de onda de compressão, e velocidade de onda de cisalhamento. Outras propriedades do material que podem ser calculadas em processo 610 incluem comprimentos de correlação, superfície em relação ao volume, tortuosidade, comprimento de corda, raio da garganta do poro, tamanho do poro, forma do poro, tamanho do grão, e forma do grão, e semelhantes, Por exemplo, a por os idade pode ser obtida por ume amostra segmentada. ,de volume derivado dividindo o número total, de voxels do espaço de poro pelo numero total de voxels contido dentro do volume da. amostra. A permeabilidade absoluta pode ser computada pelo uso de uma variedade de métodos numéricos, tais como elemento finito, diferença finita ou métodos de malha de Boltzmann. {Lattice Boltzmann ~ ϊ>.Β·). Esta abordagem numérica pode simular a física do fluxo de fluido de fase única para calcular a permeabilidade -«solver diretemente/aproxímadamente- as equações de Navier~Stok.es ou recuperando as equações de

3.7/31

Navlei-Stokes de uma di sc ret. fração da equação de Boltzmann. As propr1edades gnamet rices, tals coma campr1mentos de correlação, comprimentos de corda, etc podem ser obtidos usandométodos comodeMonte Cario, ondecertas características são aleatoriamente amostrades ac longo de cada volume adjacente da amostra. Por exemplo, o comprimento de correlação pede ser estimado por amostragem aleatória de dois pontos deslocados a uma dada distância. Em qualquer caso, o processa 610 calcula uma ou mais destas propriedades do material para oada um dos volumes de amostras adjacentes selecionadas no processo €08.

(0042] No processa 612, a ferramenta de teste em seguida, calcula um vaiar de diferença entre os valores de propriedades do material calculado na processo 610 para os volumes de amostras adjacentes do volume digital 3D. Por exemplo, este valor de diferença pode representar a percentagem ou diferença fracionária no valor da propriedade do material entre estas duas porções adjacentes: do volume de imagem, no tamanho atual do volume de teste. A decisão 614 determina se um ou pares adieionais de volume das amostras são para ser selecionados e analisados. For exemplo, a decisão 614 nesta implementação pode ser baseada na valor de um contador que determina se um número pré selecionado do volume dos pares da amostra para ser analisadopara o tamanho do volume de teste atual foi completado. Se então (a decisão 614 é ’’sim'*}, α processa é repetida com aseleção deoutra par de volumes adjacentes de teste no tamanha dó volume de teste atual, no processo

6()8,. seguido pelos cálculos dos processos 610, 612 para determinar um valor de diferença para este novo par.

[0043] Se o número desejado de pares de volume da amostra. foi analisado para o tamanho volume de testa atual (decisão 014 é não), a ferramenta de teste então calcula a média dos valoras da diferença obtidos sobre o conjunto de teste de volume de amostras adjacentes no tamanho de volume de teste atual, n-o processo 616. Um ou mais outras estatísticas que refletem a variânoia do valor da propriedade do material entre pares de volume das amostras adjacentes neste- tamanho de volume de teste atual pc-de alternarivamente ou adicionalwate ser calculada destes resultados. Este valor de diferença médio (ou tais outras estatísticas] no conjunto de pares de volume de amostras adjacentes nos tamanhos de volume de teste podem ser usados para determinar um valor da diferença que é representativo do tamanho do volume de teste-, especifico atual, [0044] A Figura 6b ilustre uma abordagem alternativa para avaliar volume de amostras adjacentes para um dado tamanho de volume de teste, de acordo com concretizações des t a i n v e n.ç ã o. h e st a i mp 1 erne n t ã çã o a .11 ar na t í va, p r o cs s s o s 604 a 612 sào conduzidos pela ferramenta da teste como descrito acima em conexão com a implementação da Figura 6a. Seguindo cada caso de cálculo de uma ou. mais propriedades do material para cada par de volume de amostras .adjacentes no processo 612, entretanto, a ferramenta de teste calcula um valor de diferença média acumulada no tamanho do volume de teste atual para o par do volume da amestra analisado até agora para o tamanho volume de teste atual, no processo

615. Este valor de diferença média acumulada para o tamanho do volume de teste atual, fornece uma medida de convergência que é útil na execução da decisão 617 para determinar se volume de amostras adicionais no volume de t es t u a t a a 1 de ve1 a se r s; e 1 aci enada per a a n â z 1 se . A convergência pode ser cçit base se o valor da diferença média acumulada calculada alterou após a última instância do processo Ó15# ou em alguma outra mediría ou derivada estatística a partir deste valor de diferença média acumulada. Se convergência ainda- nâo tiver sido atingida (decisão 617 é *'nãt>^fí)_f outro par de volume de amostras adjacente é selecionado no tamanho do volume de teste atual no precesço vüf# e processos -610 a-6'15 são repetidos

G flOVG Z' Λ [0045] Em qualquer um dos casos Cisto é# de acordo cóm gua ..i qu e r na s abdm a g e n s das t? z q u ras ó a e 6b; ,< a s e -z - ç a o do próximo par de volume de amestras adjacentes ao processo 608 seguirá um *’sim” o resultado da decisão 614 ou 617 pode ser: condarz de ds? <acordo co.m zus 1-ç.ssí tsc uas st; Is G6 teenxea-s». Mars especxf..i-camenre# as· .í.ocá.i.izaçcás dos doxs pares de volumes de amostras adjacentes dentro do volume digital 3D podem ser selecionadas aleatoriamente,· s 1 s t. ema t i earner t e , o u de a ca r dó com urna e s t r a t e ç i a .estr&tifioada, desde que ambos o volume de amostras adjacentes no par situa dentro dó inteire volume digital 30. A escolha da estratégia de amostragem dependa da hetêrogeneidãde ou .homogeneidade da estrutura d© poros. Por e xemp1o# se a estrutu ra de peros apatece homogènaá em uma escala muito menor que o tamanho do volume de teste inicial·# cm seguida uma estratégica sistemática de amostragem pede fornecer um método mais eficiente para a amostra do- volume digital 3D que a amos tragem aleatória linear. Isso é, doía volumes de amostras adjacentes podem ser selecionados em um intervalo de amostra espacifleads por um numero ti.xo dè voxels de dois volumes da amestras adjacentes anteriores, em que os dois primeiros volumes de amostras adj a c e utos das sérias são éaco1 hidos em uma localiração aleatória dentro do volume 3D. A Figura 7 ilustra um exemplo de uma estratégia de amostragem em. que a f e r. ramenta .. de t e s t a u t i 11 x á......amos t regem a 1 es fc ór i a > deste exemplo# três diferentes volctóes de teste adjacentes foram, selecionados para a amostra de volume 3D. Os quadrados .representam volume cúbico da amostra do melo poroso em locais aleatórios espaciais dadas por yy, sj onda i ™1: n · ’ [0046] Após a ferramenta de teste determinar que nenhum, par adicional de volume da amostra será sele-cicnado e analisado (isto é, a decisão 614 é *’nào·” e o prosessó 616 é completado de acordo com a abordagem, da Figura 6 a, ou decisão 617 é ^>γηΰο, de acordo com a abordagem da Figura 6b)# a ferramenta de teste determina se este processa é para ser repetido para tamanho de volume da amostra adieisuai na decisão 618. A decisão -610 pode ser condo sida de várias maneiras. Por exemplo, o processo pode ser realizado em um ecujunto pré determinado de tamanhos do volume de amostra, em que case a dsei são 613 simplesmente dsterminar se esas canjunto foi esgotado. Altornativacante, a ferramenta de teste pode analisar o- valor médio de

[00481 Após a decisão 618 determinar que não permaneça o tamanho de volume deLeste adicional para seranalisado (decisão 618 ê ^wnão”), a ferramenta de teste pode determinar é REV para o meio poroso atualmente sendo analisado no processo 62O> Nestas concretizações em que a decisãó 80 envolvea determinação do REV paradeterminar se analisa outro tamanho de volume teste, este processe 620 teria sido realizado como parte desta decisão 618.

[0648'j Como será descrito em adi o Iona is detalhes abaixo, pelo calculo dos valores de diferenças e o volume elementar representativo, a ferramenta de testa e sistema podem melhorar a eficiência da simulação numérica direta pela determinação de um tamanho ideal de um. volume digital para análise que minimiza a incerteza nas propriedades do material simulado devido a heterogeneidade no volume de entrada. Coam? tal, o sistema de teste pode determinar um tamanho de tacto que minimiza a incerteza nos valoras de propriedade da material sem indevidamente aumentar o tamanho de uma porção do volume digital para análise, for conseguinte,' a ferraménta de tests e sistema podem, melhorar ambas a precisão computacional e a eficiência camputa ciana1.

[0050] Em algumas concretizações da invenção, o volume elementar representativo (REV) como determinado para uma amostra, de rocha no processo 620 é um tamanho de sus lume para o qual .um valor médio de diferença p (ou p%) de um ou ma is vaiores de pr opriedade de mãte rial caioulãdos entra duas porções adjacentes de um volume digitai de tamanho não difere por mais que um predeterminado percentual do valor dé diferença REV%. A Figura 9 ilustra um. exemplo de uma amostra de rocha e um exemplo de um plot de valores de diferença como obtidos por ume das concxetizações descritas acima. No painel do lado direito da Figura 9, a incerteza no valor de porosidads calculada, com base em um valor médio de diferença (denominado como REV-%) ·,- é representado contra tamanhos de domínios correspondente para os tamanhos de volume de amostra, bata representação mostra que a incerteza da curve de porcsidade ajusta uma característica da lei. de potência sobre os tamanhos de volume da amostra, oom setas apontadas para os tamanhos de dominio correspondente aos tamanhos de volume de REV 10% e REV Sê. Um menor REVI para um dado volume tamanho de teste indica correspondência mais próxima dos valores de propriedade da matéria' calculada p a r a du as p o r çô e s a dl a cent e s do vol ume digital 3D. O painel do lado esquerdo da Figura 9 ilustra uma imagem, de domínio de tomografia de Raio X de aproximadamente 5000 microns para uma amostra de rocha, a os tamanhos relativas dos tamanhos de volume de amostra para. REV 5% (aproximadamente 12.00 microns) e REV. 10% (aproximadamente 800 microns)· incerteza da poros idade relativa, para este domínio de imagem.

[ òQÓl.J A ferramenta de teste pode def inir um REV para ser usado para médições numéricas diretas subsequentes de s imu 1 ações ba se ada s em uma. c ompe n s a ç â o de uma d i f e r e n ç a de valor percentual de REVI desejado entre dois volumes de amostras adjacentea, por um lado, e reduzir o tamanho do volume de tests por outro lado, cssenciaimunta equilibrar o REVi com o tamanho do volume de teste. A Figura 10 ilustra um estudo de para incerteza de porosidade para quatro diferentes volumes digitais. 0 tamanho do domínio de1macem e dado pela banza preta, a barra cinta médio mostra o t amanho do vo lume dé teste para 1 n c e r t é á a de SI na porasidade para cada domínio de imagem, e a barra cinza c1ara mòstra o t amanho de volume deteste para incurteza 'de 10% de porosidade para cada domínio de imagem. Quanto maior a diferença no tamanho do domínio entre o volume de domínio da imagém digital e o tamanho de volume de teste especificado RBVl, quanto maior a poupança computacional gua está disponível para a análise de um. tamanho de teste de F.EV em vez de todo o domínio dé imagem, contanto que a incerteza do R1V% seja tolerada.Maturalmente, o cálculo do valor da propriedade sobre o domínio completo fornecerá .mais carters de que as propriedades do material calculado nao será afetada pela he te rag ene idade local dentro do να 1 ume d i g i t a. 1.

[00521 De acardo com concretizações desta Invençáú, a ferramenta de teste pode calcular o valor de diferença p e valor de diferença percentual g% no processo €12 usando: p~2 * absp.Q -¾ )/(¾ Λ e p% ^lOCíp;

onde íq, V # sáo valores de propriedade da material calculado eu simulado para volume das amostras adjacentes. C amo des ar ito ac1ma, a ferrament a de teste campn ta o va 1 ar de diferença p para um número de vozes para cada tamanho de volume de test e. A partir do cou junto de dife rença de vaiaras para cada tamanha de volume de testa, o valor da diferença média eu valor medio de diferença como uma porcentagem p% pode ser calculada noa processos 615, 615 usando:

;su ; cu

;~1 onde n e o número total de vezes o vai gr da diferença p (cu percent agem p%) que foi calculada para cada tamanho de volume de teste e i .refere-se· para o índice dc valor da diferença p (ou diferença de valc-r de percentagem pé) para um especifico caso de dois vol ume a da amostras adjacent és para o tamanho do volume de teste. Para, o caso do processo 615 em que a ferramenta de teste utiliza um valor de diferença média acumulada p ou percentagem P%, depois do valor de diferença, p (eu percentagem valor de diferença p%) é computado para dois volumes da amostras adjacentes dadas acima, o valor de diferença média p (ou percentagem valor de diferença pi} ê calculado sobro valores recentemente calculados em combinação com os valores calculados ante r1ormente no tamanho do volume de t e a t e ♦ [0053] De acordo com o on cr et 1 r ações a 11 a r na :. iva s da invenção, a. ferramenta de teste pode ser configurada para analisa anísotrépica dentro do volume digital por- condução da análise 5EV em. direções urtogonais. Fox exempt o, a ferramenta de teste pode ser configurada para conduzir análise de RiiF pela seleção de volumes de teste adjacentes alinhados na direção x. 5 ferramenta de teste pode então ser configurada para condasir análise de FEV pela seleção da vol.Um.es de teste adjacentes alinhados na direção zl A ferramenta de teste pode em seguida comparar os plots da percentagem do valor médio da diferença ou a percentagem do va I o r oddío da dIferança acurn u1ada pa r a ca da d1 recão. So anisotropia está presente dentro do volume, existe uma diferença na forma da média (ou média acumulada} curvas de diferença para cada direção.'A Figura 11 ilustra um exemplo de uma imagem de tomografia da Raio X junto com umã covariância correspondents plotada de modo a avaliar tal anisatrapia, de acordo com um exemplo de implementação. 0 painel de lado esquerdo da Figura 11 mostra um volume de imagem de Pornografia de Raio X que exibe hétsroqeueidade de camadas na direção x; esta 'imagem de tomografía de Raio X tem uma resolução de 13,6 microns por voxel.. 0 painel do lado direita da Figura 11 mostra o resultado de uma implementação da ferramenta de teste de acordo com uma implementação'' que avalia anisotropia por meio de um plot de coeficiente de variação para direções de sonda ao longo de cada um do eixo x e eixo z. deste exemplo, a covariãncia na escala de valores de cinza (COV) é computada, em vez da diretamente s propriedade de material. Análise do volume elementar representativo mostra que a incerteza de porosidade na direção do eixo z dacresca quando o tamanho do volume aumenta. Entretanto-, a incerteza de poro»idade na direção x d impaotada pela hatsrogoneidade na amostra, que está ocorrendo na escala de comprimento dé camadas sedimentares. Enquanto a covariãncia caí signifíoativamente com o tamanha de dominia ao longa da direção z, a covariãncia.......varia com o.....tamanho de domínio ao longo da direção x em resposta para heterogeneidade da-camada.. A comparação destas características de covariâncía demonstra a presença de anisotrupia dentro de volume de imagem.

[ 005-4 J De acordo com algumas concretizações, a farramenta de teste pode ser configurada para avaliar o volume BSV% quando uma escala maíú.r de he ter og ene ida de está presente no volume digital . Isto è, em algumas circunstâncias a incerteza desejada am. termos de ..REV% para uma certa propriedade da material pode ter um. tamanho de domínio que é maior do que o volume digital de imagem inteira. Neste casa, a ferramenta de teste pude computar um. REV% aju.sta.udu uma lei de potência para, os dados de diferença média plotados obtidos do volume de imagem finito, a extrapolando o resultado para tamanho de dom.ln.io maior. Dor exemplo, no painel du lado direito da Figura 9, o ajuste da lei de potência pode estender além dos dados de REV atual como mostrado por urna linha pontilhada, projetando a incerteza de porosidads do tamanho de domínio além de 5.000 microns do seu próprio volume de imagem.

[0055] A Figura 12 ilustra ura exemplo de uma con.figuração de hardware para um. dispositivo de computação 1290 que implementa a ferramenta de teste para a realização de um ou mais dos processos descritos acima, de acordo com concretizações da invenção. Enquanto a Figura 12 ilustra vários componentes contidos em. um exemplo da arquitetura do dispositive de computação 120-0, è para sér entendido que esta arquitetura está apresentada dé uma maneira genérica, com a arquitetura particular e disposição dependendo de implementações particulares. Como tal, é para ser apreciado que componentes adicionais podem. ser acrescentados, componentes oxlstentes podem ser removidos, e componentes alternativos podem sen substituídos, destes componentes ilustrados no exemple da Figura 12.

[0056] Como ilustrado na Figura 12, o dispositivo de computação 1200 inclui um ou mais processadores 1202 de qualquer uma de um ' número de configurações de núcleo, correspondendo a funcionar na frequência de relógio» Neste exemplo, o dispositivo de computação 1200 também inclui um ou mais dispositivos de memória 1204, servindo como uma memória -principal - durante a operação--de dispositive de computação 1202, por exemplo, comó memória de dado. Neste exemplo, o dispositivo de computação 1200 também inclui, uma ou mais interfaces, periféricas 1255, tais., como teclados, mouses, touchpads, telas de computadores, telas sensíveis ao toque, etc para permitir a interação humana e manipulação dc*dispositivo de computação 1200» [00571 0 dispositivo de computação 1200 também inclui uma ou .mais interfaces de rede 1208 para comunicação via uma ou mais redes, tais como adaptadores Ethernet, t.ransceptores sem fio, componentes dé série de rede, para comunicação -dos. meios de comunicação com ou sem. fio usando protocolos. A este propósito, o dispositivo de computação 1200 pode residir em. urna rede,. Tal que astarefas computacionais descritas acima em conexão com as Figuras 5a e 6b podem ser conduz idas da uma maneira distribuída, por e xempl o, u 111 i z ando dado s ou instruções de p r o g r ama armazenados em outros recursos- de computação disponível para o dispositivo de computação 1200 sobre tal conexão dê rede, o dispositivo de computação 1200 também incluí um ou mais dispositivos de armazenagem 1210 de várias dimensões físicas e capacidades de armazenagem, tais como pen drives, discos rígidos, mamôria de acesso aleatório, etc para armazenagem, de dados, tais como imagens, arquivos, e Instruções de programa para execução por um ou mais processadores 1202, [0028] Se nos dispositivos de memória 1204 ou dispositivo de armazenagem '1210., dispositivo de computação 1200 inclui um ou mais programas de software 1212, contende instruções de programa que, quando executados pelos processadores 1202, provoca o dispositiva de computação 1200 e outros hardwares associados para operar como a ferramenta de testereferidaacimaem conexão com as concretizações da invenção descrita, para realização dos processes descritos neste documento> Cópias destes um ou mais programas de software 1212 podem ser armazenados em um. ou mais dispositivas de memória 1204, em um ou mais dispositivos de memória 1210, ou ambos, ou peda de outra maneira estár disponível para o dispositivo dé úòmputaçãò 1200 via interfaces de rede 1208. Do mesmo modo, os dados utilidades por um ou mais programas de software 1212 podam ser armazenados em. um ou mais dispositivos de mamária 1204 e / c u em um ou mais dispositivos de arma rena g em 1210, ou pode de outra maneira estar disponível pars o dispositivo de computação 1200 via Interfaces de rede 1208.

Γ 0 0 5 9 j Em saner et i s a ç oe s de s i a i n ve nça o, os oemponen. t e s do dispositivo de computação 1200 come descrito acima não precisam estar incluídos num único compartimenta ou mesma .localizadas em estreita proximidade uns cosí os outros. Os experientes na matéria irão apreciar que a arquitetara e uompunentee descritos acima saó fornecidos apenas como meio de exemplo, como o dispositivo de computação 1300 pôde incluir qualquer tipo dó hardware, firmware, ou software para a realíseção das funções -divulgadas. O disp0s.it.iv0 de oomputação 120o pode também ser implementado em parte ou no todo por componentes do circuito eletrônico ou processadores, tais como circuitos integrados específicos do aplicativo. (Aplicação-Specífio Integrated Circuits ~ ASICs) ou matrizes de portas progrsmãveis no campo (FieldProgrammable Gate Arrays - FPGAs)(0060) Enquanto esta invenção foi descrita com referência para cs exemplos de suas conoretixaçôés, ê contemplado que os experientes na matéria tendo como referência esta especificação serão prontamente capaxes para fazer várias modificações- para as implement ações descritas sem se afastar do verdadeiro espírito e escopo. Qs termos e descrições usadas neste documento são estabelecidos somente por meio de ilustração e não são para significar llmitaçôés. Sm particular, embora o método tenha sido descrito . por exemplos, os passos do método pode ser realizado em uma ordem diferente da 1lustrada ou simultaneamente. Além disso, que à medida que os termos ” i n c 1 u indo , ” i η o 1 u í , t e r ”, t em ’*, ’♦ c om o U va ri ant a s destes sâo usados tanto na descrição detalhada e nas reivindicações, tais termos destinam-se a ser inolusivos de maneira semelhante ao temo compreendendo.' Como usado neste documento, os termos um ou mais de e pelo menus um de no que dia respeito à lista de itens, tais como, por exemplo, A. e B, significa A sozinho, 8 sozinho, on A e B. Adicionalocate, caso contrário, a menos que especificado, o termo ^ooneunto' pode ser Interpretado comic um ou mais'.* Estes experientes na matéria reconhecerão que estas e outra.' v>n'...\>es sàc possíveis dentro do espirito e escopo como definido nas reivindicações'' seguintes e seus equivalentes.

Claims

1. Método para determinação, a partir de uma amostra de ura a material, ura volume elementar : representativd [Representative Elementary Volume - REV) do material baseado em uma ou mais propriedades de material, o método definir uma pluralidade de tamanhos de volume de determinar para uada uma dá pluralidade 0 tamanno do volume de teste, um ' valor de diferença de uma propriedade de material entre o volume da amostra de um on mils pares de volumes de amostras adjacentes de um volume digital dimensional (3D) representativo da amostra de material, cede volume de amostra de um tamanho igual ao tamanho do volume dé testa; e.

ide st i f i c a r o RE V par ac- volume digit a 1 3 D ρ ar t ir dor valores da. diferença na leu lads em cada um nas pluralidades de tamanhos te volume oe teste.

2. Método da reivindicação 1, caraetsrizauo por:

c a da tamanho_; do vo 1 ume de t este cor responder ( ρ a t a um número de voxel (valor çm um griog rugurar ert i;ra aspa-uo e caracterirado por:

o passa de dets r m in ato valo r: dg:_:) d .1 i e r e n ç a_: para cada uma da pluralidade de volumes de teste selecionar um primeiro par de volumes de aiEostra a parti r do vol ume digitai Wn C P^r araé· 1 rp· ipaépndéf primeiro e segundo vgldmns dé amostras aufacentos uf; para o out xo dentro do volume digital 3D a ceda um contendo o numero de voxels do tamanho do volume de teste;

onerar um computador para calcular ur· valor de propriedade_:de material para cad a urns da prime ire e s eg upoo volumes de amostra; e calcular Um valor de diferença entre os valores de propriedade a de material do primeiro e segundo Vol We a ΒΑΐ:1Μόόΐ:ν1:ιΐιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιιΐ:ΐΐ3^

3. Método dá reivindicação 2, ca ranter irado ροζ:

o passo de calcular o valor de a diferença compreender a avaliação de uma equação correspondente a:

h*h “ code p d c valor dá diferença, p_A é o valor de propriedade de material para c primeiro volume da amostra, e 3¾ a o valor de propriedade da material para o segundo volume da amostra .

4. Método dá reivindicação 2, caracterizado por:

ό passo de determinar ç valor da diferença para oadá uma da pluralidade de tamanho do volume de trotes repetir os passos de seleção, operação, e oalcuio pata um numero selecionado de exemplos; e .

então calcular uma média dos valores das diferenças calculadas para o tamanho do volume de teste; de u passo de deteiminar p valer dás diferenças pars a uma da pluralidade de volume de teste adicionalmente repetir os passes de _: seleção, operação, e gil:d:is||||||||||||||||||||||:l|||||||g||||||||||||||||||[g||||g||[^ então ealnular uma media acumulada dos valoras d 3. fe rença s cs? ι ο?.?.:.aoa s oars o t Ss’sar.ho ee ?ml um? oe yg^^g|||g|g|g|g|g|g|g|g|||g|g|g|g|g|g|g|g|g|||g|g|g|g|g|g|||g|g|g|g||^ avaliar a média acumulada relativa ao critério da rrrrrrrr:srrrmaé:ani^:S:Vêi:rrrrpagás:rsr α:::::::::ααα3:ά?::::::::ηοαρηαΡαακ<γκκκρηαϊκγκγ:Χηα:ϊ is faça o critério de convergência, rápéti.r os passos da eção a calcula, em seguida o passo oe cá 1 cura de uma: g.a a suma.rada, e o passo ee a vai.taça o.

1. Métádò da reivindicação 2, caracterizado per:

c primeiro e segundo volumes da amostra serem a cents um ac outra em. umá prime irá direção de modo que o or da diferençá corresponda para um valor de difcrença àí H Q1X6Ç<?kG?

a passa de determinar o vaiar da diferenço para ia uma da pluralidate de volumes do teste aolcicnalmeute selecionar gm segundo par de volumes de amostra volume digital 3D, compreendendo têtqçd^ j sms s dd ámd atra 1 ã d Ί ác én t ç s uma par a.....a 1 cot. r ’ de ga r o: {^; o o .ume digital 3 ü i em uma^: i segundo direção cr togaria 1 .· para s .morra direção, cada um dos terceira e ámostra contendo c- número de voxels do tamanho de volume: de oaleular o valor de propriedade de material para cada um dos terceiro e quarto volumes da amostra; e \ calou 1 ar _: um v a 1 o r d e......diferenç a: para; a s e q undo direção entre oa valores de propriedades de material para o terceiro e quarto volumes da amostra;

s adicionalmente compreender:

determinar a anisotropia do material da amostra ps Ia comparacã o do valor das diferenças p a r a a pr1 me1ra, e secunda direções.

6. Método da reivindicação 2, carasterirado por:

0 passç de operar um a computador para çálcular uma. propriedade de material compreender operar o computador para real 1 rax: s 1 mu .1 a ç ã o n um é r 1 o a dl reta : usando uma 1: t é α η 1 c a selecionada do grupo constituído dó rede de Boltzmann, diferenças finitas, eiementas finitas, e caminho aleatório.

Έ Método da reivindicação 1, adlolona1 mente aquisição do volume digital 3D, na forma de um volume de imagem 30 da amostra de material, utilizando uma tpsíSÇÁafiã^:.çde·· halo X, microscópio eletrônico de varredura :Ídl|fijBÍ|B|||Í;ódillf|iãÍii||iiÍil:i|iiÍ4jã|ÍBÍlÍ:ÍlÍÍl3llÍÍBÍÍflil]l tomegrafia dei nêutrons; preferuncialmente aaraeterlzado ||i^|||||||||||||||||||||||f |IÍII(jjllll||:ÍlBAÍÍf:Í|fBÍ|sll:ÍÍÍ:l|:lljÍlljf|jnÍl:lBijlÍÍiB®ÍB tpdd/ núcleos de parede lateral, aflõzáúentú^s,· aparas: de^:: sintéticas, pacotes da areis, e pacotes cimentados; ou preferenolalmenta caracterizado por:

o passo de aquisição adicionaImente oompisehder: processar o volume de imsgem 3D usando uma du ambas das técnicas da aprimoramento de imagem e técnicas de s e gmen t a ç ã o para produz1r o volume digital 3D na fo r ma de um derivado de volume 3D,

3, M é todo da r e i vindicaç ã o 1, adi c ign. a Ims ú t e compreendendo:

gerar um volume da 3D construído usando algoritmo numérico ou métodos de simulação para produzir o volume digital 3D.

9. Método da r e i v i n d i c a çã c- 1, c a r a o t e ri z a d c- por:

o passo do identificar o RDV comprsender:

sales 1 soar, c amo ρ_: RE V, um. vol ume cd r r e s p o adendo a um tamanho do volume de reste tendo um valor da diferença correspondendo pará um nível de insertaza desejada para uma praprendade do material; prefarencialsmmte caractéripado c- valor da diferença oorrespendendo ao nível do ínaertésa desejada ser o nível médio da diferença do tamanto dc volume dé teste; ou caracterizado por:

o passo de identificar o REV compreender: identificar uma relação do valor das diferenças determinada em cada .: uma d,a pluralidade : de t a ma n h o da vo 1 ume de testes para o tamanho do volume de teste;<

a partír da reiação 1dentificada, ae1éo1coar um R£v como um volume correspondente para um nível de òcertsxa desejada para uma primeira propriedade do aferiai; prefere nela), mente caracterizado por:

e selecionado REV e úm volume maior que o maior s uma pluralidade de tamanho do volume deIWstesv:

10. Raio : de arma z e n a g em 1 eg í ve 1 por compu t ado f jr n ao ransltório que arma tona instruções de programa que quando xecutado por um ou mais processadores, provoca um ou mais m c- e ss a dd r e s n á r a da te rm 1 ria r, a ρ a r 11 r dê uma e mó s t r á de m material, um representative volume elementar (REV) do aterrai baseado em uma ou mais propriedades dó material, ara real i ta r uma plural idade de operações compraehdsndb:

definir uma pluralidade de tamanho do volume de estes, cada um correspondendo para um número de voxels;

determinar, para cada uma da pluralidade dá amanho do volume de testes, um valor da diferença de uma r op r i e da d e de mat e r 1 a 1 e n t r e volume s de «most r « d e um o u ais pares de volumes das amostras adjacentes dentro dé o lume digital tridimensional (3D) representativo de uma mestra de material, cada volume da amostra tendo o número é voxels associados com este tamanho do volume ds teste; a identificar o REV para u volume digital 3P a a r t. i r do vai or das d 1 f e r a n ç as para determinar em o « da uma

11. Melo dá ármácenameníp legível por computador da reivír-di cação 10, caracterizado por:

a operação de dá terminar o vaior da difçrança para nada uma da pluralidade de volumes de teats selecionar um primeiro par de volumes de amostra a partir de um volume digital 3D, o primeiro par compreendendo o primeiro e caçando volume de amostra adjacente para outro dentro do Volume digital 3D;

ca1cu1ar um valor de propriedade de material para cada um do primeire e segundo volume da amostra; e calcular úm valor da d1fersnça: éntre os va1ores de propriedades do material do primeiro e segundo volume dá amostra.

12, He xo de armazenamento legível por computador da reivindicação 11, caracterizado por:

á operação de calcular o valor de a diferença cornar sender a ava1iação de umá equação correspondente para;

onde p é o valor da diferença, VI é o valor da propriedade do material: para o primeiro volume da amostra, e W è valor da propriedade do material para o segando volume da

13. : Meio de armacasamento isnivel per compstaoor da rei viníãicaçao 11, caracter .irado pox'J fi operação de determinar o vaxor oa d.i x ex. eriçu para cada _: pma da pluralidade de volume de teste adicionalmente gompresndar:_: repetir a seleção s calcular operações para um número selecionado de exemplos, e calculaudo , em saguida urna média dos vs1ores de diferen ças caloofadáa para c tamanho dο vo1ore de teste; ou :Ba:ri:i:tili3itadP/ipii:i:ssssssssssss|sss:gggggggggggggggggg|ssssss a operação de determiner o valor das diferenças para cad a u.ma da plural rue de ue voxurns c.e route adlcianalments compreender:

repetir a seleção e operações de cálculo; calculando em seguida a media acumuxada cos va lores das diferenças cal a si anas pata o t a.man no co vcx-mte de tests;

avaliação da media acumulada em relação a um critério de convergência; e : · <χύ m t i v e 1 para a med i a a c umu i. «s du nas? sa11sfaasedo o: critério de :cοnverger cia, repetir a seleção e ops r a ç <> e s d s oiled lo;) ém ' seguida a o ps r a ç â o de cã I ou 1 n de uma média acxfmuiada, e a operação- de ava.s.~aç«u<

1á. Meio de armarenamanto 1egive1 ?por computador da reivindicação 11 ç caracte.r.1 taco por:

o primeiro a segundo vo .lumes da amostra se·, adi acentos um para o out ro em uma prime ira: oi ração go mono que o valor da diferença corresponde a um valor da dlfsrextÇa para a prmranxra dirsçâo.:

caracterizado ροζ:

a opa taça o de de terminar o valor da difera n ça para ceda uma da pluralidade de 'volumes de testa adiuionalmente compreender:

selecionar um sagandc par de volumes de amostra a partir do volume digital 3D, compreendendo terceiro e guarto volumes da amostra adjacente para outro dentro do vol uma digit al 30 em uma..... s e g u a dad i r e ç 1 o ortoooual pa r a a primeira.....direç aο, cada um do a t e r c a i x o e quarto1 volumas da amos t r a c entendo o nürs r o de voxel s do tamanho do: vol ume o e taste;

calcular o valor da propriedade de material para cada um dos terceira e quarto volumes de amostra; e calcular um valor da diferença pia a segunda direção entre os valores de propriedades de material para o terceiro é quarto volumes da amostra;

e a d i c i c- n a 1 men t e s ump r e ends r:

determinar a anisotrupia do material de amostra pela comparação de valor dás diferenças para a primeira e

15 Meio de arma z eh ames t o i e g 1 v e 1 po r computa dor da_:rei. v i r d i o a ç ã o^: _: 1 ΰ, ca r ac t e r i t ado p o r o a operação de identificar o 11V compreender: selecionar, como o REV, um volume correspondente para um tamanho do volume de teste tendo um valor da diferença correspondendo para um uivei de incerteza desejado pára uma prop tied.ade de nmterta.lí ou caracterizaos áS.

ã operação de identificar o REV compreender:

identificar uma. ralação do valor das diferenças determinada em cada uma da pluralidade de tamanho do volume de testes para o tamanho do volume de teste;

a part.rr da relação identificada, selecionar um REV come um volume correspondendo para um nível da incerteza desejada pata uma primeira propriedade de IBiddlilOlllllllllllllllllllllllljlllillllllllllllllllll

16. Sistema para analisar amostra de material, a sistema compreendendo:

um digital issuer cunfigurado para preduzir um volume digital de três dimensões (3D), caracterizado por:

o volume digital 3D ser uma representação de uma amostra de material; e um dispositivo de computação acopladu ao digital itador sl)sêpãmÍBlhdêÍdds;sssssssssssss)sssÍsssssssttsssssssÍsssssssssssss^ um ou mais processadores; e um ou mais dispositivos de memória, acoplado para um ou mais processadores, instruções de programa armazenado que quando e xecut ado gor um ou:^; ma is processadores, provoca que :üm çd mais processadorss determine, de uma amostra de um mate r .1 a 1,· um vo 1 ume r e p r e s en t at i vo e 1. eme u t a r (REV) do material baseadò: em uma ou mais propriedades do material, pã r ã: r ç ã 11 z a r uma p 1 u r a 1 i d ade de operação s_: compreendendo::

de f 1 n i r p 1 u r ãl ida de de t ama n h o ddd VÕlíg/ê;: da testes, cada uma uerrespondendo para um numero de voxels;

^::· determinar, para cada uma da pluralidade de tamánho do voIusíu de testes, um valor dã diferença de uma propriedade de material entra volumes de amostra de um ou u de volumes de amostra adj aeentes dentro de um .gif al tvidimanáiòhál (3D) representative de uma e material,osdavolumeda amostra tendoonúmero associado com este tamanho do volume de teste; e Idéntiflear o 'MV para d volume digital. 30 a valor das diferenças para determinar em nada uma idade da tamanho do volume de testes.

Sistema da reivindicação 16, caracterizado por: a operação de determinar o valor da diferença ia uma da pluralidade de volumes de teste selecionar um primeiro par de volumes de amostra s digital 3D, o. primeira par compreendendo o a sua ou v o .·. '..H'S: s cs a.ViO s t ra au j a esn. t. ‘es pa ra ο ι; o ro volume digitai 3D;

ua1cu1ar um va1or de propriadade de mater1a1 para o primeiro e segundo volumes da amostra; e caluniar um valor da diferença entre os valores edades de material do primeiro e secundo volumes

o valor da diferença, % é o valor da propriedade ir o material, a Vi ê valor da propriedade do

lê. Sistema dá reivindicação 17, caracterizado por:

a operação de determinar o valor da diferença para cada uma da pluralidade de volumes de teste repetir a seleção e calcular operações para um numero selecionado de exemplos; e caleu1ando em seçuiòa uma media dos válores das diferenças calculadas para o tamanho do volume de teste; ou caracterizado por:

a operação de determinar o vaior das diferanças para cada uma Pa pluralidade de volumes de teste adi o lona Imente compreender repetir a seleção e calcular operações;

calculando em seguida uma média acumulada doe valores das diferenças calculados para o tamanho do volume avaliar á média acumulada em relação para um critério de convergência; e suscetível para a medi a ac um u 1 ada: n â o s a tisfazer o critério de convergência, repetir a seleção e calcular operações, a operação de calcular em seguida are ròdía acumulada, e a avai1ação da operação.

2é. Sistema da reivindicação 17, caracterizado por: <

o primeiro e segundo volua;es da amostra serem adjacentes um pa r a o outro um uma prims i áá dirêgãõ::.^s:ΟΙ·^:ί que o valor da oiferesça corresponda para um vpldrjda diferença a operação de determinar ó valor -da diferença para cada uma da pluralidade de volumes du tests adleiouaimente compreender:

selecionar um segundo par de volumes de amestra a partir do volume digital 3D, compreendendo o terceiro e quarto volumes ds amostra adjacentes um para o outro dentro do volume digital 3D em uma segundo direção ortogonal com a primeira direção,oada urn doterceiro e quartovolumesda am a st re coatends o namerode voxels do t amanho do voluno de calcular o valor da propriedade do material para oada um_: do terceiro a quarto volumes da amostra; a calcular urn valor da diferença para a segunda direção entre os valores de propriedades de material para o terceiro e quarto volumes da amostra;

fô: adicionalmente compreender:

determinar a an!sotropia do material de amostra pela comparação do valor das diferenças para a primeira e sag unda dIre coes.

21. 31stema da reivindicação 16, caranter 1zado gort a operação de 1dent1f i car.: a REV comp reunde r c saleo1onar, como o REV, àm vo1ume corresponden te para um tamanho do volume de teste tendo urn valor da diferença oorrespondendo a um nível de incerteza desejado para a propriedade do material; an caracterizado par:

a operação de identificar o REV compreender:

identificar uwá relação do valor das diferenças determinadas em cada uma da pluralidade de tamanho do volume de testes para c tamanho do volume de teste;

a partir da idantiflcação da relação# aaleal >mo um volume correspondent a para urn nival dere(ado oar a ana primeira propriadado