反应渗流不稳定性放大了天然多孔材料中几何表面积与反应表面积的差异
地球物理
2018-03-15 v1 适应与自组织系统
摘要
反应渗流不稳定性（RII）驱动了许多自然和工程流动系统的发展。这些系统常见于水力压裂、地质碳封存以及强化采油中的油井增产等场景。随着孔隙结构的演化，岩石的表面积发生改变。我们将反应器网络模型与灰度层析成像相结合，旨在为溶解天然多孔材料的几何表面积、反应表面积和表观表面积之间的差异寻求形态学解释。该方法使我们能够厘清实验中相互交织的变量，并独立研究初始几何形状和宏观流速的影响。基于北海白垩岩微观结构的模拟表明，几何表面不仅作为水岩相互作用的界面，还代表了可被溶解渗流无限放大的区域传输非均质性。因此，RII导致固体基质通道化，进而引起流体汇聚和几何表面积的增加。流体汇聚减少了反应表面积和反应物停留时间，这两者均放大了上述差异，即它们是自我维持的。我们的结果还表明，流体入口附近微通道的生长与合并导致了化学均质材料的宏观“快速初始溶解”。
引用
@article{arxiv.1704.01060,
title = {Reactive infiltration instability amplifies the difference between geometric and reactive surface areas in natural porous materials},
author = {Yi Yang and Stefan Bruns and Susan Stipp and Henning Sørensen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1704.01060},
year = {2018}
}
备注
37 pages, 12 figures