- Код статьи
- S30345340S1024708425030094-1
- DOI
- 10.7868/S3034534025030094
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 3
- Страницы
- 94-106
- Аннотация
- Выполнено численное моделирование односторонней концентрационной конвекции в пористой среде в приложении к гидродинамическим процессам, происходящим при закачке углекислого газа в подземные пористые образования. При растворении углекислоты в воде или нефти плотность раствора увеличивается, что приводит к развитию неустойчивости. Использована гидродинамическая модель, которая включает уравнения неразрывности, движения (в форме уравнения Дарси) и конвекции-диффузии. Уравнение состояния, связывающее плотность жидкой фазы с концентрацией углекислоты, является нелинейным. Плотность раствора достигает максимума при некотором значении концентрации, которое варьируется. Для решения задачи создан новый вычислительный код, основанный на конечно-разностном методе. Исследовано влияние концентрации, дающей максимум плотности, на параметры конвективного движения и массопереноса. В частности, найдено, что если максимум плотности имеет место при большей концентрации, то увеличивается количество углекислоты, которое переносится вниз конвективным течением. Это значит, что конвективное растворение эффективней удерживает углекислоту на глубине.
- Ключевые слова
- углекислый газ пористая среда нелинейное уравнение состояния односторонняя конвекция конвективное растворение численное моделирование
- Дата публикации
- 16.03.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 24
Библиография
- 1. Huppert H.E., Neufeld J.A. The fluid mechanics of carbon dioxide sequestration // Ann. Rev. Fluid Mech. 2014. V. 46. P. 255–272.
- 2. Ennis-King J., Paterson L. Role of convective mixing in the long-term storage of carbon dioxide in deep saline formations // SPE Journal. 2005. V. 10. No. 3. P. 349–356.
- 3. Paoli M.De. Convective mixing in porous media: a review of Darcy, pore-scale and Hele-Shaw studies // Eur. Phys. J. E. 2023. V. 46. P. 129.
- 4. Soboleva E. Instability problems and density-driven convection in saturated porous media linking to hydrogeology: A review // Fluids. 2023. V. 8. No. 2. P. 36.
- 5. Riaz A., Hesse M., Tchelepi H.A., Orr F.M. Onset of convection in a gravitationally unstable diffusive boundary layer in porous media // J. Fluid Mech. 2006. V. 548. P. 87–111.
- 6. Pau G.S.H., Bell J.B., Pruess K., Almgren A.S., Lijewski M.J., Zhang K. High-resolution simulation and characterization of density-driven flow in CO2 storage in saline aquifers // Adv. Water Res. 2010. V. 33. P. 443–455.
- 7. Soboleva E.B. Density-driven convection in an inhomogeneous geothermal reservoir // Int. J. Heat Mass Transf. 2018. V. 127 (C). P. 784–798.
- 8. Neufeld J.A., Hesse M.A., Riaz A., Hallworth M.A., Tchelepi H.A., Huppert H.E. Convective dissolution of carbon dioxide in saline aquifers // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. P. 22404.
- 9. Daniel D., Riaz A. Effect of viscosity contrast on gravitationally unstable diffusive layers in porous media // Phys. Fluids. 2014. V. 26. P. 116601.
- 10. Elenius M.T., Gasda S.E. Convective mixing driven by non-monotonic density // Transp. Porous Med. 2021. V. 138. P. 133–155.
- 11. Leonard B.P. A stable and accurate convective modeling procedure based on quadratic upstream interpolation // Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 1979. V. 19. P. 59–98.
- 12. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоиздат, 1984. 124 c.
- 13. Nield D.A., Bejan A. Convection in Porous Media. New York: Springer, 2006. 640 p.
- 14. Соболева Е.Б., Цыпкин Г.Г. Численное моделирование конвективных течений в грунте при испарении воды, содержащей растворенную примесь // Изв. РАН. МЖГ. 2014. №5. С. 88–99.
- 15. Соболева Е.Б. Метод численного моделирования концентрационно-конвективных течений в пористых средах в приложении к задачам геологии // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2019. Т. 59. №11. С. 162–173.
- 16. Соболева Е.Б. Начало конвекции Рэлея–Тейлора в пористой среде // Изв. РАН. МЖГ. 2021. №2. С. 52–62.
- 17. Соболева Е.Б. Влияние конечных возмущений плотности на развитие неустойчивости Рэлея–Тейлора в пористой среде // Теор. и матем. физ. 2022. Т. 211. №2. С. 333–346.
- 18. Соболева Е.Б. Численное моделирование фильтрационных концентрационно-конвективных течений с контрастом вязкости // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2022. Т. 62. №11. С. 1927–1939.
- 19. Wang Zh., Hou J. Measurement of CO2 diffusion coefficients in both bulk liquids and carven filling porous media of fractured-vuggy carbonate reservoirs at 50 MPa and 393 K // RSC Adv. 2021. V. 11. P. 19712.
- 20. Коллинз Р. Течения жидкостей через пористые материалы. М.: Мир, 1964. 352 с.
