部分饱和砂包中的气体输运
地球物理
2019-07-16 v1
摘要
理解多孔介质中的气体输运及其机理在多个研究领域具有广泛应用，如深部咸水层中的碳封存和储层岩石中的天然气勘探。气体输运主要由孔隙空间的几何与形态学特征控制。在本研究中，我们应用基于渗流理论（PT）和有效介质近似（EMA）概念建立的物理模型，以更好地理解棱角和圆形砂粒以及玻璃微珠堆积体中的气体扩散与渗透性。使用 0.3 和 0.5 mm 两种平均粒径将砂装入高 6 cm、直径 4.9 cm 的柱中，使所有填装体的总孔隙度接近 0.4。在不同毛细管压力下测量了含水率、充气孔隙度（亦称含气率）、气体扩散和气体渗透性。采用 X 射线计算机断层扫描方法和 3DMA-Rock 软件包确定平均孔隙配位数 z。结果表明，气体扩散和渗透性均随饱和度的变化在较高充气孔隙度下呈现近似线性行为，而在较低气体饱和度下显著偏离线性标度。将理论与扩散和渗透实验比较表明，确定的 z 值介于 2.8 和 5.3 之间，与 X 射线计算机断层扫描结果相差不大。所得结果清楚表明，在这些砂和玻璃微珠填装体中，孔喉尺寸分布对气体扩散和渗透性的影响极小。
引用
@article{arxiv.1810.05965,
title = {Gas transport in partially-saturated sand packs},
author = {Behzad Ghanbarian and Shoichiro Hamamoto and Ken Kawamoto and Toshihiro Sakaki and Per Moldrup and Taku Nishimura and Toshiko Komatsu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.05965},
year = {2019}
}