zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Tính toán độ dẫn điện của môi trường xốp trong điều kiện bão hòa một phần

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

13
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đo độ dẫn điện của môi trường xốp chứa chất lỏng là rất quan trọng trong các ứng dụng địa chất, địa kỹ thuật, môi trường, thăm dò dầu mỏ và khoáng sản. Bài viết Tính toán độ dẫn điện của môi trường xốp trong điều kiện bão hòa một phần trình bày một mô hình lý thuyết để tính độ dẫn điện của môi trường xốp trong điều kiện bão hòa một phần.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tính toán độ dẫn điện của môi trường xốp trong điều kiện bão hòa một phần

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 TÍNH TOÁN ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA MÔI TRƯỜNG XỐP TRONG ĐIỀU KIỆN BÃO HÒA MỘT PHẦN Nguyễn Văn Nghĩa1, Nguyễn Mạnh Hùng1, Lương Duy Thành1 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: nghia_nvl@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG Tuy nhiên, ĐDĐ trong MTX ở điều kiện bão hòa một phần (BHMP) hay MTX có một Đo độ dẫn điện (ĐDĐ) của môi trường số OMD chứa không khí có vẫn còn bỏ ngỏ. xốp (MTX) chứa chất lỏng là rất quan trọng Vậy trong bài báo này, chúng tôi tính toán trong các ứng dụng địa chất, địa kỹ thuật, ĐDĐ của MTX trong điều kiện BHMP dựa môi trường, thăm dò dầu mỏ và khoáng sản. trên PBL. Biểu thức giải tích được biểu diễn Lý do là ĐDĐ rất nhạy với các thông số khác dưới dạng ĐDĐ của chất lỏng trong OMD, nhau của MTX như độ xốp, hàm lượng nước ĐDĐ bề mặt và các thông số cấu trúc của hoặc thành phần chất lỏng. Vì điện trở suất MTX. Trong trường hợp đặc biệt, biểu thức của khoáng chất trong MTX (ví dụ, khoáng ĐDĐ có dạng giống như biểu thức đã nhận thạch anh và cát) thường rất cao và thành của được trong trường hợp nước BHHT. Về tính chúng đóng vai trò cách điện. Do đó, ĐDĐ số, đầu tiên, kiểm tra độ nhạy của mô hình. trong MTX chủ yếu xảy ra thông qua các ống Sau đó, so sánh kết quả với SLTN trong các chứa đầy chất lỏng do sự di chuyển của các tài liệu đã công bố [3]. ion. Ngoài ra, ĐDĐ này cũng có thể gây ra bởi ĐDĐ bề mặt giữa các bề mặt khoáng chất 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU tiếp xúc với chất lỏng. Gần đây, mô hình ống Để có được ĐDĐ của MTX, chúng tôi coi mao dẫn (OMD) được sử dụng để xây dựng thể tích ô đặc trưng (REV) là một khối lập mô hình tính ĐDĐ của MTX dưới điều kiện phương có chiều dài L và diện tích mặt cắt bão hòa hoàn toàn (BHHT) [1, 2] hay MTX ngang của REV vuông góc với hướng dòng có các OMD chứa đầy chất lỏng. Trong mô chảy AREV (Hình 1). REV được khái niệm hóa hình đó ĐDĐ bề mặt cũng được tính đến. như một bó các OMD với PBL và cấu trúc Các kết quả được so sánh với số liệu thực OMD với bán kính thay đổi từ bán kính nhỏ nghiệm (SLTN) đã công bố. Hơn nữa, mô nhất rmin đến bán kính lớn nhất rmax. Số lượng hình có tính đến OMD theo phân bố lệch ống có bán kính giữa r và r + dr cho bởi [2]: (PBL) đã chứng minh là phù hợp cho MTX. c  r  rmax  n( r )dr  D  (1)  rmin  rmax  Trong đó: D và c là hằng số. Với c = 0, bán kính OMD phân bố đều giữa rmin và rmax. AREV Khi c tăng, sự phân bố OMD lệch về phía bán kính ống nhỏ hơn [1, 2]. Nước Giả sử khối REV ban đầu BHHT. Sau đó, dưới tác dụng của độ chênh áp h (m), khối Không REV trở lên không bão hòa do nước bắt đầu khí chảy ra khỏi MTX. Đối với một OMD đơn lẻ, L mối liên hệ giữa bán kính rh và độ chênh áp h Hình 1. Mô hình khái quát về MTX. cho bởi h  2Ts cos  / (grh ) , với Ts (N/m) là 234
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 sức căng mặt ngoài của chất lỏng,  là góc D  2 S ( rh  rc )(rh (3  c )  2rc (1  c)(3  c))   mép và  (kg/m3) là khối lượng riêng của L  (1  c)(2  c)(3  c) chất lỏng. Do đó, dưới tác dụng của độ chênh W ( rh  rc )(2rh2  2rh rc (1  c)  rc2 (1  c)(2  c)) áp h, nước sẽ rút ra khỏi OMD khi bán kính  (1  c)(2  c )(3  c) r > rh. Khi độ chênh áp h tăng, càng nhiều OMD bị rút nước và độ bão hòa (ĐBH) giảm. 2 Sa ( rmax  rh )( rmax (3  c)  2rh (1  c)(3  c ))    (8) Vì vậy, các OMD có bán kính nhỏ bị nước (1  c)(2  c)(3  c)  chiếm giữ và các OMD có bán kính lớn bị Mặt khác, tổng trở R0 có thể được viết là không khí chiếm giữ. Với REV trong điều L kiện BHMP, ĐBH hiệu dụng cho bởi [1]: R0  (9)  AREV S w  Sc Se  , (2) Trong đó: σ là ĐDĐ của MTX trong điều 1 Sc kiện BHMP. Từ định nghĩa độ xốp Trong đó: Sw và Sc lần lượt là ĐBH của  = Vp/VREV [2], thu được diện tích mặt cắt nước và ĐBH tới hạn. ngang của REV: Nếu một OMD của REV có bán kính r và D (rmax  rmin ) chiều dài Lτ chứa đầy nước (rmin ≤ r < rh), thì AREV   (1  c)( 2  c)(3  c) (10) điện trở Rw của OMD được cho bởi [1, 2]: 2 2 1  r 2 w 2  r  S   2r max  2rmin rmax (1  c)  r (1  c )(2  c)  min   (3) Rw L L Kết hợp các phương trình (8), (9), (10) và trong đó: σw là ĐDĐ của nước và ΣS là biến đổi toán học với rc = rmin, thu được biểu ĐDĐ bề mặt giữa nước và chất rắn. Tuy thức ĐDĐ của REV trong điều kiện BHMP: nhiên, nếu một OMD bị không khí chiếm chỗ SW W 2SW   rmax  rh      S   Sa   (rh ≤ r ≤ rmax), thì điện trở (Ra) của ống này 2 2   rh  rmax   cho bởi [1]: (11)  (rh  2rmax (1  c))(3  c)  1 2 r  Sa  2 2 2   (4)  2rh  2rh rmax (1  c)   rmax (1  c)(2  c)  Ra L với α là tỉ số giữa bán kính nhỏ nhất và bán với Σsa là ĐDĐ trên bề mặt phân cách giữa kính lớn nhất của OMD (α = rmin/rmax). màng nước mỏng và chất rắn của OMD. Phương trình (11) chỉ ra rằng ĐDĐ của Theo Hình 1, chiều dài của OMD Lτ luôn MTX trong điều kiện BHMP phụ thuộc vào lớn hơn chiều dài L của REV và cho bởi [2]: ĐDĐ của nước σw, ĐDĐ bề mặt ΣS, ĐDĐ L   .L (5) giữa chất lỏng và chất rắn ΣSa và các thông số Trong đó: τ là độ uốn khúc của MTX được cấu trúc của MTX ( α, rmax, rh, c). Nếu phân tính từ độ xốp  của MTX và được cho bởi [2]: bố kích thước ống không xác định, bán kính τ = 1+ 0,5(1  ) (6) lớn nhất rmax có thể được tính từ đường kính hạt trung bình d của MTX [1, 2]: Do đó, tổng điện trở của REV trong điều kiện BHMP là: d  2    rmax      1 (12) rmax 8  1 1 41     1 1   n( r )dr (7) R0 rc R  r  3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Kết hợp (1), (3), (4), (5) và (7) thu được: r c Để tính ĐDĐ của MTX chứa nước BHMP 1 h   r 2 W 2 r  S   r  rh  dựa trên phương trình (11), chúng ta cần biết     D  dr R0 r  L c L   rc  rh  các tham số , , τ, c, rmax, σw, ΣS và ΣSa. Giá rmax c trị α = 0,01 và c = 28 thường được sử dụng 2 r  Sa  r  rmax    D  dr cho các MTX dạng hạt như cát [1, 2]. Vì vậy, rh L  rh  rmax  chúng tôi sử dụng các giá trị đó trong bài báo 235
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 này. Giá trị của  và d thường được cho đối SLTN cho các mẫu cát số 16, 21, 39 đã đưa với một MTX cụ thể. Bán kính rmax được tính ra từ bảng 1. Dựa trên độ thấm, độ xốp và hệ từ phương trình (12) và độ uốn khúc τ được số hình thành của các mẫu và ĐDĐ của chất tính từ phương trình (6). Do vậy, ĐDĐ của lỏng σw trong bảng 1, chúng tôi đã biểu diễn MTX chứa nước BHMP được tính từ phương ĐDĐ của MTX (các đường màu xanh) với trình (11) với các giá trị σw và ΣS đã cho. ΣS = 5,3×10-9 S và α = 0,01. Kết quả cho thấy, 3.1. Độ nhạy của MTX ĐDĐ trong mô hình rất phù hợp với SLTN. Hình 2 cho thấy sự biến thiên của ĐDĐ (σ) với ĐBH của nước được xác định từ phương trình (11) đối với các giá trị α = 0,01 (đường liền nét), α = 0,005 (đường gạch nối) và α = 0,001 (đường chấm gạch), tương ứng với  = 0,4, rmax = 25×10-6 m, σw = 3,0×10-3 Sm-1, ΣS = 0,5×10-9 S và ΣSa = ΣS. Ta thấy rằng, với các giá trị α khác nhau thì ĐDĐ của MTX đạt đến giá trị không đổi và có cùng Hình 3. Sự biến thiên của ĐDĐ một giá trị vì tại đó ĐDĐ bề mặt là không của cát so với ĐDĐ của chất lỏng đáng kể. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với trong điều kiện bão hòa. Các số liệu được những gì được dự đoán từ định luật Archies lấy từ bảng 1 đối với cát sạch. trong đó ĐDĐ của MTX chỉ phụ thuộc vào độ xốp không phụ thuộc vào kích thước hạt. 4. KẾT LUẬN Đồng thời ĐDĐ của MTX tăng khi ĐBH của Một mô hình lý thuyết để tính ĐDĐ của MTX tăng, kết quả này phù hợp với các tài MTX trong điều kiện BHMP đã được phát liệu đã công bố. triển trong bài báo này. Với giả định rằng MTX được biểu diễn bằng một bó các OMD quanh co với sự PBL tương tự nhau, tính ĐDĐ của MTX theo ĐDĐ của chất lỏng trong ống, ĐDĐ bề mặt và các thông số cấu trúc vi mô của MTX (d, ϕ, α, c). Kết quả được so sánh với SLTN trong tài liệu [3]. Chúng ta thấy rằng, giữa chúng có một sự thống nhất rất tốt. Hình 2. Sự biến thiên ĐDĐ của MTX theo 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐBH của nước đối với các giá trị α. [1] Lương Duy Thanh, Damien Jougnot, Phan 3.2. Ảnh hưởng của ĐDĐ của MTX Van Do, Nguyen Van Nghia A, Vu Phi Bảng 1. Các thông số và SLTN về ĐDĐ Tuyen, Nguyen Xuan Ca, Nguyen Thi Hien, của cát [2, 3]. 2020, A physically based model for the electrical conductivity of partially saturated D Số (%) σw hoặc σ (S/cm) porous media. Geophy. J. Int, 223, 993-1006. (μm) [2] Nguyen Van Nghia, Nguyen Manh Hung, 9,4 21,9 52,2 87,7 222 σw Luong Duy Thanh, 2021, A model for 16 11,8 309 0,18 0,41 1,02 1,72 4,19 σ electrical conductivity of porous materials 21 13,9 23 0,48 0,96 1,94 3,06 7,29 σ under saturated conditions, VNU J. Sci: 39 21,2 160 0,75 1,75 4,24 7,13 16,6 σ Math–Phys, 37 (2), 13-21. Hình 3 cho thấy sự biến thiên của ĐDĐ (σ) [3] Waxman, M. H. and L. J. M. Smits., 1968. theo ĐDĐ của nước trong điều kiện BHHT Electrical conductivities in oil bearing shaly đối với một tập các mẫu cát được cho bởi [3]. sands, Soc. Pet. Eng. J., 8, 107–122. 236

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.