Función J de Leverett

En dinámica de fluidos y geología , la función J de Leverett es una función adimensional que describe la presión capilar necesaria para forzar un fluido a entrar en los poros de un material como la roca. Su propósito principal es permitir a ingenieros y científicos relacionar datos de una muestra de roca específica con otras rocas similares que pueden tener propiedades físicas diferentes. ^{[ 1 ]} Proporciona una forma de convertir datos complejos de presión capilar de múltiples tipos de roca en una única curva universal para un yacimiento o formación determinados.

Definición y formulación

La función se basa en la suposición de que una roca porosa puede modelarse como un conjunto de tubos capilares no conectados. La función J se define como:

J(S_{w})={\frac {p_{c}(S_{w}){\sqrt {k/\phi }}}{\gamma \cos \theta }}

dónde:

$S_{w}$ es la saturación de agua, medida como una fracción
$p_{c}$ es la presión capilar (en pascales )
$k$ es la permeabilidad (en m² )
$\phi$ es la porosidad (adimensional, 0–1)
$\gamma$ es la tensión superficial (en N/m)
$\theta$ es el ángulo de contacto (en grados o radianes)

El término ${\sqrt {k/\phi }}$ representa una longitud característica de los radios de los poros, lo que permite que la función normalice las diferencias en la estructura geológica de la roca.

Esta función es importante porque es constante para una saturación dada dentro de un yacimiento, relacionando así las propiedades del yacimiento con las de los estratos vecinos.

Aplicaciones

Ingeniería petrolera

La función es importante en la ingeniería petrolera porque para una saturación de fluido dada ( $S_{w}$ ), su valor se considera constante para un yacimiento específico. Esto permite a los ingenieros medir la presión capilar en un pequeño núcleo de roca en un laboratorio y luego extrapolar esos datos para comprender el comportamiento del fluido en grandes áreas del yacimiento, incluso donde la permeabilidad y la porosidad pueden variar. ^{[ 1 ]}

pilas de combustible

Esta función también se utiliza ampliamente en el modelado del flujo bifásico de agua y gas dentro de las celdas de combustible de membrana de intercambio protónico . ^{[ 2 ]} Se requiere un alto grado de hidratación para una buena conductividad protónica, pero una saturación excesiva de agua líquida en los poros de la capa catalítica o en los medios de difusión puede impedir el transporte de gas al cátodo, reduciendo el rendimiento. La función J ayuda a modelar y gestionar este equilibrio.

Véase también

Prueba de Amott

Referencias

1 2 M.C. Leverett (1941). "Comportamiento capilar en sólidos porosos". Transactions of the AIME (142): 159– 172.
↑ JM LaManna, JV Bothe Jr., FY Zhang y MM Mench, J. Power Sources 271 , 180 (2014).

Enlaces externos

http://www.ux.uis.no/~s-skj/ResTek1-v03/Notater/Tamu.Lecture.Notes/Capillary.Pressure/Lecture_16.ppt
http://perminc.com/resources/fundamentals-of-fluid-flow-in-porous-media/chapter-2-the-porous-medium/multi-phase-saturated-rock-properties/averaging-capillary-pressure-data-leverett-j-function/
Función J de Leverett en rocas saturadas multifásicas

[:0-1] 1 2 M.C. Leverett (1941). "Comportamiento capilar en sólidos porosos". Transactions of the AIME (142): 159– 172.

[2] JM LaManna, JV Bothe Jr., FY Zhang y MM Mench, J. Power Sources 271 , 180 (2014).

[ 2 ]