Two-phase gravity currents in layered porous media
Two-phase gravity currents in layered porous media
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层状多孔介质中的两相重力流
DOI：
10.1017/jfm.2021.523
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发表时间：
2021
影响因子：
3.7
通讯作者：
Benham G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Benham G
我们研究了水平分层的非均匀性对多孔介质中两相重力流传播的影响，并将其应用于许多环境流量，最显着的是地质碳封存。地质储层中普遍存在的非均质性通过小尺度毛细管力的作用影响两相流的大尺度传播，但这些小尺度和大尺度过程之间的关系知之甚少。在这里，我们推导出一个简单的放大模型的重力流下的不渗透盖层，我们用它来调查的影响范围广泛的厘米级的非均匀性上martre-scale羽迁移。通过参数化的不同类型的原型分层，我们评估的敏感性重力流的分布和这些不均匀性的大小。此外，由于现场测量的不均匀性往往是稀疏或不完整的，我们量化的不确定性，在这样的测量表现为不确定性的宏观流量预测。使用现实的参数值，我们表明，异质性可以提高羽流迁移速度高达200%，在现场测量的不确定性可以有显着的后果流量预测，特别是在注射后的情况下，在异质性的毛细管力的作用被加重。
We examine the effects of horizontally layered heterogeneities on the spreading of two-phase gravity currents in a porous medium, with application to numerous environmental flows, most notably geological carbon sequestration. Heterogeneities, which are ubiquitous within geological reservoirs, affect the large-scale propagation of two-phase flows through the action of small-scale capillary forces, yet the relationship between these small- and large-scale processes is poorly understood. Here, we derive a simple upscaled model for a gravity current under an impermeable cap rock, which we use to investigate the effect of a wide range of centimetre-scale heterogeneities on kilometre-scale plume migration. By parameterising in terms of different types of archetypal layering, we assess the sensitivity of the gravity current to the distribution and magnitude of these heterogeneities. Furthermore, since field measurements of heterogeneities are often sparse or incomplete, we quantify how uncertainty in such measurements manifests as uncertainty in the macroscale flow predictions. Using realistic parameter values, we demonstrate that heterogeneities can enhance plume migration speeds by as much as 200 %, and that uncertainty in field measurements can have dramatic consequences on flow predictions, particularly in post-injection scenarios where the role of capillary forces in heterogeneities is accentuated.
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G. Williams;Andrew Chadwick