The X-Ray imaging technology opened a new branch of science in which the internal porous structure can be captured and the reconstructed volume can be used for fluid flow simulations and structural measurements. However, there is still the question of how the internal structure of the pore space impacts in the observed simulations. A way to characterize this internal structure is by simplifying it into well-defined elements and the interaction between them, describing it as a network. The interaction between elements are the edges of the network and elements are the nodes. This opens the possibility of applying complex network theory on the characterization of porous media which has proven to give powerful insights into how the structure of porous materials influences on the dynamics of the permeating fluid. The problem with this description is in definition of the basic elements that will compose the network, since there isnt a consensus on this definition. The purpose of this work is to provide a method to analyze μCT data through networks in which the separation of the space is done in a semi-continuous method. The recovering of the pores local geometry is captured through a network analysis method of centrality, instead of a geometrical definition. This way the intrinsic morphology of the samples is what governs the pore-space separation into different entities. The method developed is based on the network extraction method Max Spheres Algorithm (MSA). The volumetric data is recovered through a network composed by sphere cells. The output of this process are two distinct networks: the complete volume network and a network which represents the variation of the channels diameter. These networks give unbiased real information on pore connectivity and can provide important data to better understand the morphology and topology of the samples. This method was successfully applied to samples of Berea sandstone, Estaillades carbonate, and to characterize the morphology of wormholes. Wormhole is the denomination of the channel formed after the application of an acid treatment as a stimulation procedure of an oil reservoir, a method of EOR (Enhanced oil recovery). This treatment consists of a reactive fluid flow injected in the inner rock of the reservoir, which creates a preferential path (wormhole) that optimizes the extraction of the hydrocarbon fluids. / A microtomografia de raios-X permitiu a evolução de uma nova área da ciência aplicada a meios porosos: a Rocha Digital. Através desta técnica, todo o espaço poroso é recuperado, e é possível entender a dinâmica do fluido que o permeia através de simulações computacionais. No entanto, ainda há a questão de como a estrutura do meio influencia nos resultados observados. Entender questões como connectividade e clusterização de regiões podem dar informações valiosas sobre como a origem do meio poroso influencia na dinâmica do fluido que o permeia. Esta avaliação do meio é possível através da simplificação do mesmo em uma rede de conexão de elementos básicos e as interações entre estes. O problema com a descrição do meio poroso em uma rede de conexão é que não existe um consenso na definição destes elementos básicos. O propósito deste trabalho foi encontrar uma maneira de descrever o meio que fosse aplicável a qualquer litologia, e que se aproximasse ao máximo dos dados extraídos pela micro tomografia para a análise das topologias de diferentes rochas através de teoria de redes complexas.Para isso, utilizamos o algoritmo robusto de extração de redes de poros, esferas máximas, como base para dividir o espaço-poroso em células esféricas. Desta forma, todo o volume do espaço poroso observado através da micro tomografia é recuperado e descrito em uma rede de conexão. O resultado final do método aplicado é uma rede que descreve o meio completo e uma rede que descreve o eixo medial das interconexões entre poros. A geometria local dos poros é recuperada através de um critério de centralidade de rede, assim a separação é governada pela morfologia intrínseca das amostras, ao invés de fatores geométricos.Desta forma podemos analisar o efeito da tortuosidade real do meio, assim como a interconexão entre poros, com relação a permeabilidade do meio.O método se mostrou eficaz na análise de rochas com diferentes litologias: arenito (Berea) e carbonato (Estaillades). O método também foi aplicado na avaliação da estrutura de canais formados pelo processo de acidificação de rochas (wormholes).

The X-Ray imaging technology opened a new branch of science in which the internal porous structure can be captured and the reconstructed volume can be used for fluid flow simulations and structural measurements. However, there is still the question of how the internal structure of the pore space impacts in the observed simulations. A way to characterize this internal structure is by simplifying it into well-defined elements and the interaction between them, describing it as a network. The interaction between elements are the edges of the network and elements are the nodes. This opens the possibility of applying complex network theory on the characterization of porous media which has proven to give powerful insights into how the structure of porous materials influences on the dynamics of the permeating fluid. The problem with this description is in definition of the basic elements that will compose the network, since there isnt a consensus on this definition. The purpose of this work is to provide a method to analyze μCT data through networks in which the separation of the space is done in a semi-continuous method. The recovering of the pores local geometry is captured through a network analysis method of centrality, instead of a geometrical definition. This way the intrinsic morphology of the samples is what governs the pore-space separation into different entities. The method developed is based on the network extraction method Max Spheres Algorithm (MSA). The volumetric data is recovered through a network composed by sphere cells. The output of this process are two distinct networks: the complete volume network and a network which represents the variation of the channels diameter. These networks give unbiased real information on pore connectivity and can provide important data to better understand the morphology and topology of the samples. This method was successfully applied to samples of Berea sandstone, Estaillades carbonate, and to characterize the morphology of wormholes. Wormhole is the denomination of the channel formed after the application of an acid treatment as a stimulation procedure of an oil reservoir, a method of EOR (Enhanced oil recovery). This treatment consists of a reactive fluid flow injected in the inner rock of the reservoir, which creates a preferential path (wormhole) that optimizes the extraction of the hydrocarbon fluids. / A microtomografia de raios-X permitiu a evolução de uma nova área da ciência aplicada a meios porosos: a Rocha Digital. Através desta técnica, todo o espaço poroso é recuperado, e é possível entender a dinâmica do fluido que o permeia através de simulações computacionais. No entanto, ainda há a questão de como a estrutura do meio influencia nos resultados observados. Entender questões como connectividade e clusterização de regiões podem dar informações valiosas sobre como a origem do meio poroso influencia na dinâmica do fluido que o permeia. Esta avaliação do meio é possível através da simplificação do mesmo em uma rede de conexão de elementos básicos e as interações entre estes. O problema com a descrição do meio poroso em uma rede de conexão é que não existe um consenso na definição destes elementos básicos. O propósito deste trabalho foi encontrar uma maneira de descrever o meio que fosse aplicável a qualquer litologia, e que se aproximasse ao máximo dos dados extraídos pela micro tomografia para a análise das topologias de diferentes rochas através de teoria de redes complexas.Para isso, utilizamos o algoritmo robusto de extração de redes de poros, esferas máximas, como base para dividir o espaço-poroso em células esféricas. Desta forma, todo o volume do espaço poroso observado através da micro tomografia é recuperado e descrito em uma rede de conexão. O resultado final do método aplicado é uma rede que descreve o meio completo e uma rede que descreve o eixo medial das interconexões entre poros. A geometria local dos poros é recuperada através de um critério de centralidade de rede, assim a separação é governada pela morfologia intrínseca das amostras, ao invés de fatores geométricos.Desta forma podemos analisar o efeito da tortuosidade real do meio, assim como a interconexão entre poros, com relação a permeabilidade do meio.O método se mostrou eficaz na análise de rochas com diferentes litologias: arenito (Berea) e carbonato (Estaillades). O método também foi aplicado na avaliação da estrutura de canais formados pelo processo de acidificação de rochas (wormholes).

This thesis discusses Nuclear Magnetic Resonance (NMR) techniques for formation evaluation in well log analysis for the oil/gas industry. We present the standard ingredients for NMR data processing and interpretation, and develop a methodology that extends the determination of surface relaxivity from the laboratory to the well site. The methodology consists of a processing algorithm for diffusion editing data, which enables surface relaxivity determination for conditions close to those found in well logging (regarding data availability and noise levels). At moderate noise levels, lower relaxivity values (below 10μm/s) can be determined solely from NMR diffusion data, while higher values (∼30μm/s) can be separated from intermediate ones. Application for actual logging data still requires some noise reduction techniques such as stationary measurements downhole or data stacking among different depths. However, it provides a way of converting T2 distributions into actual pore size distributions even for downhole acquisitions, before the samples get to the laboratory for routine analysis. Besides the logging analysis, we also developed a theoretical approximation to the diffusion equation with partial absorptive contour conditions, by calculating appropriate transition rates between cells in an arbitrary grid, allowing a simple methodology for obtaining the NMR data based on pore imaging. Calculated rates can in principle be used for modeling/understanding different diffusion phenomena, such as exchange between pores or relaxation sites. / Neste trabalho são discutidas técnicas de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) aplicadas à avaliação de formações por meio da perfilagem de poços pela indústria de óleo e gás. São apresentados os conceitos básicos para processamento e interpretação dos dados de RMN, e desenvolvida uma metodologia para determinação da relaxatividade superficial em poço. O método consiste em um algoritmo de processamento de dados de diffusion editing, que permite a obtenção da relaxatividade superficial em condições próximas as encontradas na perfilagem de poços de petróleo (em relação à disponibilidade de dados e nível de ruído). Para níveis moderados de ruído, as relaxatividades mais baixas (menores que 10μm/s) podem ser determinadas através das medidas de difusão por RMN, enquanto valores mais altos (∼30μm/s) podem ser separados dos intermediários. Aplicações em dados de perfilagem ainda requerem técnicas de redução de ruído como aquisições estacionárias em poço ou empilhamento de dados ao longo de um intervalo de profundidades. Entretanto, o método possibilita uma forma de converter as distribuições de T2 em distribuições de tamanhos de poros ainda em poço, antes que as amostras sejam enviadas para o laboratório em análises de rotina. Além da perfilagem, foi desenvolvido também uma aproximação para a equação de difusão com condições de contorno absortivas, através de equações de taxas. A forma das taxas de transição permite o desenvolvimento de metodologias simples para obtenção dos dados de RMN através de imagens dos poros das rochas. As taxas de transição podem ser utilizadas também para a modelagem de outros fenômenos que envolvam difusão, como fenômenos de troca entre poros ou entre sítios com diferentes valores de relaxação.

This thesis discusses Nuclear Magnetic Resonance (NMR) techniques for formation evaluation in well log analysis for the oil/gas industry. We present the standard ingredients for NMR data processing and interpretation, and develop a methodology that extends the determination of surface relaxivity from the laboratory to the well site. The methodology consists of a processing algorithm for diffusion editing data, which enables surface relaxivity determination for conditions close to those found in well logging (regarding data availability and noise levels). At moderate noise levels, lower relaxivity values (below 10μm/s) can be determined solely from NMR diffusion data, while higher values (∼30μm/s) can be separated from intermediate ones. Application for actual logging data still requires some noise reduction techniques such as stationary measurements downhole or data stacking among different depths. However, it provides a way of converting T2 distributions into actual pore size distributions even for downhole acquisitions, before the samples get to the laboratory for routine analysis. Besides the logging analysis, we also developed a theoretical approximation to the diffusion equation with partial absorptive contour conditions, by calculating appropriate transition rates between cells in an arbitrary grid, allowing a simple methodology for obtaining the NMR data based on pore imaging. Calculated rates can in principle be used for modeling/understanding different diffusion phenomena, such as exchange between pores or relaxation sites. / Neste trabalho são discutidas técnicas de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) aplicadas à avaliação de formações por meio da perfilagem de poços pela indústria de óleo e gás. São apresentados os conceitos básicos para processamento e interpretação dos dados de RMN, e desenvolvida uma metodologia para determinação da relaxatividade superficial em poço. O método consiste em um algoritmo de processamento de dados de diffusion editing, que permite a obtenção da relaxatividade superficial em condições próximas as encontradas na perfilagem de poços de petróleo (em relação à disponibilidade de dados e nível de ruído). Para níveis moderados de ruído, as relaxatividades mais baixas (menores que 10μm/s) podem ser determinadas através das medidas de difusão por RMN, enquanto valores mais altos (∼30μm/s) podem ser separados dos intermediários. Aplicações em dados de perfilagem ainda requerem técnicas de redução de ruído como aquisições estacionárias em poço ou empilhamento de dados ao longo de um intervalo de profundidades. Entretanto, o método possibilita uma forma de converter as distribuições de T2 em distribuições de tamanhos de poros ainda em poço, antes que as amostras sejam enviadas para o laboratório em análises de rotina. Além da perfilagem, foi desenvolvido também uma aproximação para a equação de difusão com condições de contorno absortivas, através de equações de taxas. A forma das taxas de transição permite o desenvolvimento de metodologias simples para obtenção dos dados de RMN através de imagens dos poros das rochas. As taxas de transição podem ser utilizadas também para a modelagem de outros fenômenos que envolvam difusão, como fenômenos de troca entre poros ou entre sítios com diferentes valores de relaxação.