異質孔隙介質黏性指形流之實驗與模擬研究

流體驅替(fluid displacement)在許多工業應用扮演重要的角色，例如石油工業的提高原油採收(enhanced oil recovery, EOR )、能源技術的二氧化碳封存(carbon capture and storage, CCS)，生化程序的生物濾床，以及燃料電池的氣體擴散層等，都可以見到流體驅替的現象。當以低黏性流體(空氣)驅替高黏性流體(水)時，流體的介面將會形成指狀化(fingering)的現象。介面指狀化降低驅替的效率，因此研究流體驅替過程的介面指狀化具有非常重要的意義。目前文獻多假設物理域為均質的多孔介質，對於異質孔隙與滲透度的影響則甚少著墨。異質孔隙具有抑制指形流的潛力，然而異質孔隙的排列、流體與固體間的濕潤性，以及孔隙尺寸等微觀特性，都將影響最終的結果，仍有許多問題亟待克服。本研究計畫的目標為探討異質孔隙與滲透度對於指狀流的影響，並據以歸納提出增強流體驅替效率的可行設計方案。本研究將規劃實驗與計算，以二年為期程，研究包含二個重點方向，第一個研究重點為澄清異質多孔介質對黏性指形流的影響，探討：(1)異質孔隙尺寸與排列對於黏性指形流的影響；(2) 濕潤性對於黏性指形流的影響。第二個研究重點則為設計異質孔隙介質以抑制黏性指形流成長。研究結果將為抑制多孔介質二相流介面指狀化提出具體可行的方法，促進流體驅替技術的進步。