在纳米尺度上的岩石中自发浸泡和蒸发

科学领域:

• 地质科学 地质科学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 在多孔水库中有效地储存取决于理解多相流体移位动态.
• 循环蒸发和自发沉浸过程在气体注入和提取过程中显著影响储存效率.
• 在这些过程中,颗粒表面上的毛细血管膜对于孔隙空间内的水运输至关重要.

研究的目的:

• 用原子力显微镜研究碳酸盐岩中的毛细管膜在浸泡和蒸发过程中的形成和动态行为.
• 通过微CT观察到的孔尺度过程与水膜动态相关联.
• 建立对孔隙结构对湿和干燥动态影响的定量研究的基础.

主要方法:

• 原子力显微镜 (AFM) 用于研究碳酸盐岩石颗粒上的毛细膜形成和动态.
• 微计算机断层扫描 (micro-CT) 实验用于分析孔尺度浸泡过程.
• 控制蒸发实验,观察动态片的行为.

主要成果:

• 通过谷物内的中孔结构进行沉浸比在巨孔中要慢.
• 在外层颗粒上形成水膜的速度较慢,这表明进化是通过内粒体中孔流而不是外部膜流.
• 蒸发实验显示,水膜的局部胀和收缩,与毛孔规模过程有关,导致膜断开.

结论:

• 在自发浸泡和蒸发过程中,孔尺度过程和水膜动态之间存在着很强的关系.
• 这项研究提供了关于孔隙结构如何影响多孔介质中的湿和干燥动态的见解.
• 这些发现可以扩展到理解与地下能源储存相关的反应性流过程.