A continuous time random walk method to predict dissolution in porous media based on validation of experimental NMR data
A continuous time random walk method to predict dissolution in porous media based on validation of experimental NMR data
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基于实验 NMR 数据验证的连续时间随机游走方法来预测多孔介质中的溶解
DOI：
10.1016/j.advwatres.2021.103847
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发表时间：
2021
影响因子：
4.7
通讯作者：
Oliveira R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Oliveira R
我们开发了一个多孔材料的溶解反应传输模型，使用连续时间随机游走（CTRW）制定一级动力学。我们的模型进行了验证与数据集的Ketton碳酸盐岩样品进行溶解注入酸，使用核磁共振（NMR）监测。实验数据包括在实验开始和结束时的3D孔隙度分布、溶解期间沿流动方向沿着的1D孔隙度剖面以及分子流体位移概率分布（传播子）。仅用一个参数的校准，我们成功地预测了孔隙度的变化和传播的流动不均匀性演变的签名在溶解experiments.We还表明，在流场的异质性导致有效的反应速率，限制了运输的反应物，这是几乎三个数量级低于批量反应条件下测得的。模型预测的有效反应速率与实验测量的速率吻合较好。此外，随着溶解作用的进行，岩石中通道的形成使水流集中在少数快速流动的区域。预测的溶解模式与实验观察到的相似。本研究建立了一个工作流程，校准和验证的CTRW反应传输模型与NMR实验。
We develop a reactive transport model for dissolution of porous materials using a Continuous Time Random Walk (CTRW) formulation with first-order kinetics. Our model is validated with a dataset for a Ketton carbonate rock sample undergoing dissolution on injection of an acid, monitored using Nuclear Magnetic Resonance (NMR). The experimental data includes the 3D porosity distribution at the beginning and end of the experiment, 1D porosity profiles along the direction of flow during dissolution, as well as the molecular fluid displacement probability distributions (propagators). With the calibration of only a single parameter, we successfully predict the porosity changes and the propagators as a signature of flow heterogeneity evolution in the dissolution experiment.We also demonstrate that heterogeneity in the flow field leads to an effective reaction rate, limited by transport of reactants, that is almost three orders of magnitude lower than measured under batch reaction conditions. The effective reaction rate predicted by the model is in good agreement with the experimentally measured rate. Furthermore, as dissolution proceeds, the formation of channels in the rock focused the flow in a few fast-flowing regions. The predicted dissolution patterns are similar to those observed experimentally. This study establishes a workflow to calibrate and validate the CTRW reactive transport model with NMR experiments.
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影响因子：
2.2
作者：
J. Paulsen;Hyungjoon Cho;G. Cho;Yi-Qiao Song
通讯作者：
J. Paulsen;Hyungjoon Cho;G. Cho;Yi-Qiao Song
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2.2
作者：
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--
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Colbourne AA
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--
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