Bewertung von Modellen auf der Basis des kubischen Gesetzes zur Beschreibung des Einphasenflusses durch einen rauen Bruch

Diese Studie bietet eine Bewertung verschiedener Modifikationen des kubischen Gesetzes, die auf früheren Arbeiten basieren und folgende Punkte berücksichtigen: (1) Die experimentell gemessenen Durchflussraten und Spalten sind die Basis für die Bewertung; (2) ein Gesteinsbruch wird verwendet, anstelle eines analogen oder numerisch simulierten Bruchs; (3) der Bruch wird während des Tests nicht gestört; und (4) detaillierte Messungen der Spalten sowie der Profilverläufe der oberen und unteren Bruchoberflächen (insgesamt 931.988 Messungen) werden durchgeführt, um die Auswirkungen von Oberflächenundulation und Modellspektralisierung auf die simulierten Durchflussraten zu bewerten. Das kubische Gesetz, das entweder mit dem geometrischen durchschnittlichen Spalt oder unter Berücksichtigung der Oberflächenrauhigkeitsfaktoren berechnet wird, lieferte vernünftige (±10%) Schätzungen der beobachteten Durchflussraten für Re < 1. Das lokal angewendete kubische Gesetz (LCL) überbewertete die beobachteten Durchflussraten um mindestens das 1,9-fache. Eine Modifikation des LCL zur Einbeziehung einer Lösung für konische Platten und eine Korrektur für Oberflächenundulation reduzierten die Überbewertung auf mindestens das 1,75-fache der gemessenen Durchflussraten. Die wichtigsten Schlussfolgerungen, die wir aus dieser Arbeit ziehen können, sind: (1) Es scheint sinnvoll zu sein, weitere Studien des kubischen Gesetzes auf der Ebene einzelner Brüche durchzuführen, um zu bestimmen, ob ähnliche Ergebnisse für alle Bruchtypen erreichbar sind; und (2) das derzeitige Verständnis darüber, wann das LCL eine angemessene Darstellung des tatsächlichen Fließverhaltens liefert, ist nicht vollständig korrekt; es ist mehr Forschung zum Einfluss der Oberflächenundulation von Brüchen und anderen Ursachen für plötzliche Spaltenänderungen (z. B. Gesteinsreste, die im Bruchraum gefangen sind) erforderlich.