شبيه سازي غيرخطي ناپايداري انگشتي لزج حرارتي در محيط متخلخل ناهمسان گرد

Nonlinear simulation of thermo-viscous fingering instability in anisotropic porous media

در اين مقاله، ناپايداري انگشتي لزج حرارتي، در جا‌بجايي مخلوط شدني در يك محيط متخلخل با نفوذپذيري ناهمسانگرد مورد مطالعه قرار گرفته است. ويسكوزيته تابعي از دما و غلظت تعريف شده است. تأثيرات ناهمسانگردي تانسور نفوذ پذيري و نيز تأثير عدد لوئيس و ضريب تأخير حرارتي كه به دليل انتقال حرارت سيالات با محيط جامد به وجود مي‌آيد مورد بررسي قرار گرفته است. رشد و شكل‌گيري اين انگشتي‌ها نقشي بسيار مهم در فرآيند جابجايي سيالات، به خصوص انتقال نفت از مخازن كشف شده دارد. اين شبيه سازي غيرخطي، با استفاده از روش طيفي و تبديلات هارتلي به بررسي ناپايداري انگشتي لزج حرارتي در يك محيط متخلخل با نفوذپذيري ناهمسانگرد پرداخته شده است. نتايج ارائه‌شده شامل كانتور‌هاي غلظت و دما، منحني‌هاي مقادير ميانگين غلظت و دما، بازده جاروبي و طول اختلاط است. نتايج نشان مي‌دهد با افزايش نفوذپذيري در جهت جريان به نفوذپذيري در جهت عمود بر جريان انگشتي‌ها دير‌تر به انتهاي جبهه مي‌رسند، ناپايداري كاهش پيدا مي‌كند و جريان پايدارتري به دست مي آيد. همچنين با افزايش عدد لوئيس جبهه حرارتي بدون انگشتي ظاهر مي‌شود، بالا رفتن عدد لوئيس به پايداري جريان نيز كمك مي‌كند. كاهش ضريب تاخير حرارتي علاوه بر اينكه باعث عقب‌ افتادگي جبهه حرارتي در پشت جبهه سيالاتي مي‌گردد، باعث پايدارتر شدن جريان نيز مي‌شود.

In this paper, thermal-viscous fingering instability of miscible flow displacements in anisotropic porous media is studied .for the first time An exponential dependence of viscosity on temperature and concentration is represented by two parameters 𝛽T and 𝛽C, respectively. The effect of anisotropic properties of permeability tensor, Lewis number and thermal lag coefficient are investigated. Creation and propagation of these fingers are playing an important role in displacement of fluids and especially on oil transformation from discovered oil reservoirs in enhanced oil recovery process. In nonlinear simulation, a spectral method based on the Hartley transforms are used to model the thermal-viscous fingering instability in anisotropic porous media. The results include concentration and temperature contours, sweep efficiency, and mixing length. The results indicated that by increasing the anisotropic permeability ratio, the fingers arrive later to the end of the front, instability decrease and more stable flow is obtained. Also, by increasing the Lewis number, thermal front appears without any fingers. Decreasing the thermal lag coefficient causes to the thermal front stays behind the flow front and increasing the stability of the flow field.