刘高洁 邵子宇 娄钦

1) (上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093)

2) (上海理工大学,上海市动力工程多相流动与传热重点实验室,上海 200093)

采用格子Boltzmann 方法研究了孔隙尺度下多孔介质内含流固溶解反应的互溶驱替过程,重点研究了被驱替流体与驱替流体黏性差异较大的情况下,溶解反应引起的多孔介质内部结构变化对驱替过程的影响;定量分析了不同达姆科勒数及佩克莱数下多孔介质孔隙率和驱替过程驱替效率随时间的演变.研究结果表明:达姆科勒数较大时,溶解反应的发生会在多孔介质内部生成虫洞,导致一部分被驱替流体不能被波及,驱替流体沿虫洞离开多孔介质,造成驱替效率的减少.在此基础上,随着达姆科勒数的增大,孔隙率变化越大,生成的虫洞越宽,最终驱替效率变大,但仍小于无溶解反应时的驱替效率;随着佩克莱数的增大,指进增长速度越快,孔隙率变化越小,驱替效率越小.

1 引言

多孔介质中含流固溶解反应的互溶驱替过程在地下水污染治理[1]、二氧化碳埋存[2]及温室气体强化采油[3]等领域广泛存在,是能源、环境等学科共同关注的典型问题.如在地下水污染治理中,污水会不断侵蚀和驱替地下水,同时污水中的酸根离子会与地层中的岩石(如方解石、白云石等)发生溶解反应,使岩石结构发生显著变化,进而影响流体流动.在此驱替过程中,流动、扩散以及化学反应三者同时存在,相互耦合.如何有效……