Ähnlichkeitslösungen für die Fluidinjektion in eingeengte Aquiferen

Die Fluidinjektion in den tiefen Untergrund, wie die Injektion von Kohlendioxid (CO₂) in tiefe saline Aquiferen, umfasst oft den Fluss von zwei Fluiden in eingeengten geologischen Formationen. Ähnlichkeitslösungen können für diese Probleme abgeleitet werden, indem angenommen wird, dass eine scharfe Schnittstelle die beiden Fluide trennt, indem eine geeignete Durchflussbedingung entlang der oberen und unteren Grenzen auferlegt wird und eine explizite Lösung für die Druckverteilung in beiden Fluiden einbezogen wird. Wenn das injizierte Fluid weniger dicht und weniger viskos ist als das ansässige Fluid, wie es bei der CO₂-Injektion in eine residuelle Sole der Fall ist, erzeugt die Schwerkraftüberlagerung ein Fluidflussystem, das gut durch die Ähnlichkeitslösungen erfasst wird. Die Ähnlichkeitslösungen können erweitert werden, um eine geringe Mischbarkeit zwischen den beiden Fluiden sowie Kompressibilität in beiden Fluidphasen einzubeziehen. Die Lösungen bieten die Position der Schnittstelle zwischen den beiden Fluiden sowie Austrocknungsfronten, die innerhalb des injizierten Fluids entstehen. Anwendungen auf Fälle von überkritischer CO₂-Injektion in tiefe saline Aquiferen demonstrieren den Nutzen der Lösungen, und Vergleiche mit Lösungen aus vollständigen numerischen Simulationen zeigen die Fähigkeit, das Systemverhalten vorherzusagen.