Ingenieros del Imperial College de Londres han disipado una ley científica de 100 años de antigüedad utilizada para describir cómo fluye el fluido a través de las rocas.
El descubrimiento realizado por investigadores de Imperial podría conducir a una serie de mejoras, incluidos los avances en la captura y almacenamiento de carbono CCS. Aquí es donde las emisiones industriales serán capturadas por la tecnología CCS, antes de llegar a la atmósfera, y almacenadas de forma segura en rocas subterráneas..
Millas debajo de la superficie de la Tierra fluyen diferentes tipos de fluidos a través de los espacios microscópicos entre los granos dentro de las rocas.
Los científicos del Colegio han utilizado las instalaciones de Diamond Light Source en el Reino Unido para hacer videos en 3D que muestran con más detalle que nunca cómo se mueven los fluidos a través de la roca.
Durante más de cien años, los ingenieros han modelado cómo fluyen múltiples fluidos a través de las rocas por una variedad de razones. Por ejemplo, modelar el flujo de fluidos les permite a los ingenieros determinar cómo extraer petróleo y gas. Comprender cómo fluye el agua de mar a través de las rocas proporciona información sobrela volatilidad de la corteza terrestre y la predicción de cómo fluye el agua dulce a través de las rocas les permite a los ingenieros administrar los recursos hídricos. Más recientemente, los ingenieros han estado modelando cómo el CO? fluye a través de las rocas como parte de CCS.
Anteriormente, los científicos han usado una fórmula para modelar cómo se mueven los fluidos a través de las rocas. Se llama la Ley Extendida de Darcy y la premisa es que los gases se mueven a través de la roca a través de sus propias vías microscópicas, estables, complejas y separadas. Esta ha sido la base.enfoque utilizado por los ingenieros para modelar el flujo de fluidos durante los últimos 100 años.
Sin embargo, los científicos imperiales han descubierto que, en lugar de fluir en un patrón relativamente estable a través de las rocas, los flujos son de hecho muy inestables. Las vías por las que fluyen los fluidos en realidad solo duran un corto período de tiempo, decenas de segundos como máximo, antes de reorganizar y formar diferentes. El equipo ha llamado a este proceso conectividad dinámica.
La importancia del descubrimiento de la conectividad dinámica es que los ingenieros de todo el mundo ahora podrán modelar con mayor precisión cómo fluyen los fluidos a través de la roca.
La Dra. Catriona Reynolds, autora principal del estudio que completó su doctorado en el Departamento de Ciencias de la Tierra e Ingeniería en Imperial, dijo: "Tratar de modelar cómo fluyen los fluidos a través de la roca a grandes escalas ha demostrado ser un gran desafío científico y de ingeniería. Nuestra capacidad de predecir cómo fluyen estos fluidos en el subsuelo no es mucho mejor de lo que era hace 50 años a pesar de los grandes avances en la tecnología de modelado por computadora. Los ingenieros han sospechado durante mucho tiempo que había algunas lagunas importantes en nuestra comprensión de la física subyacente del flujo de fluidos. Nuestras nuevas observaciones en este estudio obligarán a los ingenieros a reevaluar sus técnicas de modelado, aumentando su precisión ".
Para crear las imágenes en 3D, los investigadores del estudio de hoy utilizaron el acelerador de partículas sincrotrón en la Fuente de Luz Diamante. El sincrotrón permite a los investigadores tomar imágenes en 3D a velocidades mucho más rápidas que un instrumento de rayos X de laboratorio convencional, en comparación con alrededor de 45 segundosa horas para un instrumento basado en laboratorio. Esto les permitió ver la dinámica, que no se había observado anteriormente.
Sin embargo, una resolución de tiempo aún mayor mejoraría significativamente las observaciones. Estas vías fluidas se reorganizan rápidamente, por lo que idealmente al equipo le gustaría que las observaciones capturaran cada centésima de segundo. Esta resolución de tiempo solo es posible en este momento usando ópticaluz de microscopios combinados con cámaras de alta velocidad. Sin embargo, tienen una capacidad limitada para observar fluidos que se mueven a través de rocas reales.
En los próximos pasos, el equipo intentará superar este obstáculo tecnológico utilizando una combinación de novedosas técnicas ópticas y de imágenes de rayos X. Esto podría permitirles modelar el flujo de fluido a gran escala, lo que sería útil para modelar el almacenamiento de CO2, la producción de petróleo y gas, y la migración de fluidos en las profundidades de la corteza terrestre.
La investigación se publica hoy en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias y financiado por el Plan de Becas de Formación Doctoral del Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas y respaldado por el Centro de Investigación de Carbonates y Almacenamiento de Carbono de Qatar, financiado conjuntamente por Qatar Petroleum, Shell y el Parque Científico y Tecnológico de Qatar.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Imperial College de Londres . Original escrito por Colin Smith. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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