岩石细颗粒通过达西流动的地质力学破碎剥离
摘要：孔隙介质中的悬浮胶体纳米输运包括由于岩石表面上的静电吸引力引起的碎屑细颗粒的脱落和由断裂引起的自生颗粒的脱落。虽然目前对于控制碎屑颗粒脱落的基本机制已有很多认识，包括孔隙尺度上的脱落准则及其向心尺度上升的认知，但由于缺乏自生细颗粒的相关知识，存在一个重要的空白。通过将弹性圆柱形变的3D Timoshenkos梁理论与基于CFD的附着颗粒周围粘性流动模型以及颗粒-岩石结合断裂强度失效准则相结合，我们开发了一种新的理论来解释孔隙尺度上断裂脱落的细颗粒。所推导的断裂准则包括张应力和剪切应力最大值的解析表达式，以及两个几何图形，可用于确定断裂应力。这导致了一个明确的断裂流速公式。通过尺度提升，得到了一个数学模型，用来描述断裂脱落的细颗粒，表达了附着颗粒与流速之间的最大滞留浓度-最大滞留函数（MRF）。我们进行了具有分段常数增加流速的岩心流动实验，测量了岩心中的突破浓度和压力降。实验数据表现出两个粒径的胶体输运行为，归因于碎屑和自生细颗粒的迁移。实验室数据与两个粒径胶体输运的解析模型高度吻合，验证了所提出的细颗粒断裂脱落的数学模型。
作者：Abolfazl Hashemi (1), Sara Borazjani (1), Cuong Nguyen (1), Grace Loi (1), Nastaran Khazali (1), Alex Badalyan (1), Yutong Yang (1), Zhao Feng Tian (2), Heng Zheng Ting (2), Bryant Dang-Le (1), Thomas Russell (1), Pavel Bedrikovetsky (1) ((1) School of Chemical Engineering, The University of Adelaide, SA, Australia, (2) School of Mechanical Engineering, The University of Adelaide, SA, Australia)
论文ID：2301.01422
分类：Geophysics
分类简称：physics.geo-ph
提交时间：2023-01-05