Возникновение и нелинейные режимы конвекции бинарных смесей в многослойных системах, имитирующих синклинальные геологические складки

Аннотация

Работа посвящена изучению трехмёрных режимов конвекции бинарных смесей в системах пористых слоёв, имеющих изгиб, имитирующий синклинальные геологические складки, находящиеся под действием геотермального градиента температуры. Пористости слоёв считаются одинаковыми, а проницаемости различными. В качестве жидкости, насыщающей пористую среду, рассматривается смесь тетралина и додекана, взятых в равных долях. Компоненты смеси являются представителями групп углеводородов, встречающихся в нефтяных месторождениях. Сначала оценивается линейная устойчивость механического равновесия бинарной смеси в наклонном пористом слое, насыщенном жидкостью, в поле силы тяжести под действием строго вертикального градиента температуры. Найденный порог конвекции сравнивается с результатом, полученным для нелинейно устойчивой системы. В трёхмерных нелинейных расчётах трёхслойной системы проницаемости всех слоёв варьируются, при этом проницаемости внешних слоёв одинаковы и всегда меньше проницаемости внутреннего слоя. Установлено, что при проницаемости внутреннего слоя, значительно превышающей проницаемости внешних слоёв, течение присутствует во всех слоях, но в большей степени локализуется во внутреннем слое. При достаточно близких проницаемостях внешних слоёв и внутреннего слоя, течение локализуется около внешних границ складки даже в том случае, когда внутренний слой более проницаемый, чем внешние. С ростом надкритичности в первоначально плоскопараллельном течении (в пределах каждого крыла складки) образуются продольные валы, и течение становится спиральным. Дальнейшее наращивание надкритичности приводит к преобладанию в течении составляющей продольных валов и к увеличению по длине крыла складки количества продольных валов (к росту их волнового числа).