Experimental and numerical investigation of cluster morphologies and dynamics during biphasic flow in porous media
Etude expérimentale et numérique de la morphologie et dynamique d'amas durant des écoulements biphasiques en milieux poreux
Résumé
In our first this study we experimentally, numerically and analytically study the influence of gravity and finite-size effects on pressure-saturation measurements during slow drainage where the lighter fluid invades the system from the top. This relationship is much used by hydrologist and soil-scientists to give closure to the Darcy equations used in continuum modeling. We experimentally perform table top experiments utilizing a quasi two-dimensional (2D) porous medium, made up by a monolayer of poly-disperse glass beads sandwiched between two confining plates. The boundaries are sealed off with a layer of silicon glue with one side open to the invading phase (air). The relative pressure difference between the non-wetting and wetting phase is measured with pressure sensors while the saturation of the two phases is extracted by thresholding the grayscale map from images taken at fixed time lapse.The saturating fluid is withdrawn with a constant slow flow rate, making viscous effects negligible for the invasion process...
Dans notre première étude, nous étudions expérimentalement, numériquement et analytiquement l’influence de la gravité et des effets de taille finie sur les dépendances et mesures de pression-saturation pendant des drainages lents, où le fluide le moins dense envahit le système depuis le haut. Les hydrologues, modélisateurs de réservoirs et les pédologues utilisent beaucoup cette relation pour la fermeture des équations de Darcy généralisées utilisées dans la modélisation continue de tels écoulements. Nous réalisons des expériences en utilisant des milieux poreux quasi- bidimensionnels, constitués d'une monocouche de billes de verre polydisperses disposées en sandwich entre deux plaques de confinement. Les frontières sont scellées avec une couche de gel de silicone avec un côté ouvert la phase d’invasion (air). La différence de pression relative entre la phase non mouillante et la phase mouillante est mesurée à l’aide de capteurs piézoélectriques, tandis que la saturation des deux phases est extraite par seuillage de cartes en niveaux de gris à partir d’images prises par intervalles de temps réguliers. Le fluide visqueux est extrait à débit constant et lent, rendant les effets visqueux négligeables pour le processus d'invasion...
Origine : Version validée par le jury (STAR)