魏鹳举 胡 冉 廖 震 陈益峰

(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉 430072)

(武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,武汉 430072)

引言

岩石、土壤及沉积物等地质材料中的多相渗流广泛存在于诸多自然与工业过程中,例如,降雨入渗[1-2]与包气带水−气迁移[3-4]、非水相污染物地下水修复[5-6]、油气强化开采[7-10]、深部咸水层二氧化碳地质封存[11-12]、核废料地质封存等[13].由于不同流体之间存在界面张力且互不混溶,多相渗流呈现出复杂的驱替模式或流动结构[14-15].这些不同的驱替模式,与介质固有特性(如湿润性[16-17]、结构非均质性[18-21]、粗糙度[22])、流动条件(注入流速[23]、重力效应[24]) 和流体性质(流体黏滞系数[25]、界面张力[26]) 密切相关,对多相渗流过程的驱替效率[27-28]和宏观渗流特性[29]起决定性影响.

孔隙介质壁面湿润性是影响多相渗流驱替模式的一个重要因素.在长期的地质环境演变过程中,深部岩体受到诸多物理和化学作用,例如岩石孔隙壁面吸附有机物或二氧化碳等其他活性气体,导致岩石孔隙壁面湿润程度发生显著改变[30-31].湿润性的变化改变了流−流−固三相的接触特性,进而显著影响多相渗流的驱替模式和驱替效率.在深部资源高效开采的工程实践中,国内外学者对湿润性如何影响多相渗流驱替模式及效率,开展了广泛而深入的研究.然而,由于湿润性效应的复杂性和多尺度特性,一些研究人员认为,当入侵流体与壁面的湿润性增加时,驱替界面会变得……