Определение геомиграционных параметров пород

К миграционным параметрам относятся:

• активная и эффективная пористость (трещиноватость),
• коэффициент молекулярной диффузии,
• коэффициент макро- и микродисперсии,
• параметры сорбции,
• геометрические характеристики гетерогенно-блоковой структу­ры среды.

Обычно миграционные параметры, используемые для практиче­ских расчетов, являются обобщенными, то есть включают в себя наше недостаточное знание сути гидрогеохимических взаимодействий и процессов, сопровождающих массоперенос.

В качестве индикатора для нахождения активной пористости п_а чаще всего используют ион хлора как практически не сорбируемый компонент. Для изучения пористых пород опыты можно проводить и в лабораториях, при этом для песков основным процессом массопере- носа является конвекция, а для глинистых пород - диффузия.

В лабораторных условиях определение миграционных параметров проводится в стеклянных высоких колоннах, заполненных изучаемой породой. Колонна обычно располагается вертикально. На нижний ко­нец колонны подается вода, в верхней части имеется слив, через ко­торый в мерный сосуд равными порциями без пропусков собирается фильтрат. Уровень воды в сосуде, из которого поступает вода к ниж­нему концу колонны, поддерживают постоянным, чтобы обеспечить стационарные условия фильтрации. Расход воды Q, поступающей из верхнего сливного отверстия, замеряется. Известны длина колонны l_k и площадь ее поперечного сечения со. После наступления стационарного режима определяют скорость фильтрации воды в колонне v = Q/ω.

В колонну снизу вверх подается трассер (индикатор), в качестве ко­торого используют вещество, не сорбируемое породой и легко определя­емое лабораторными методами. Это может быть поваренная соль NaCl. Концентрация подаваемого трассера остается неименной (C=const). В порциях фильтрата, отобранных через верхний слив, определяется из­менение концентрации индикатора во времени опыта C(t). При этом до начала опыта величина концентрации индикатора в поровом простран­стве песка, загруженного в колонну, равна C(t = О)=С₀.

В хорошо проницаемых однородных породах (k>0,01 м/сут) про­цесс миграции в колонне происходит по схеме микродисперсии. В этих формулах скорость фильтрации v определяется до подачи трас­сера, x=l_k - длина колонны, C(t) и t определяются в процессе опыта, вектор С(t) находится по формуле. Требуется определить n_а, n_э,β, К₁.

В ходе лабораторного эксперимента в вертикальной фильтрацион­ной колонне одновременно с несорбируемой «меткой» в раствор вво­дят загрязняющий компонент. Далее nотбирают на выходе из колонны весь фильтрат малыми порциями без пропусков, фиксируют время их отбора и строят выходные кривые (рис. ниже).

Выходные кривые для сорбируемого и несорбируемого веществ

Анализом графиков определяют:

• тип сорбции (равновесная-неравновесная);
• время выхода фронта поршневого вытеснения хлоридов, соот­ветствующее относительной концентрации 0,5;
• по времени выхода поршневого фронта несорбируемой метки определяют значение активной пористости определяют значение эффективной пористости;
• по времени выхода поршневого фронта сорбируемого вещества определяют значение эффективной пористости;
• определяют константу Генри;
• находят значение коэффициент;определяют влияние сорбции на скорость миграции сорбирумого (обычного загрязняющего) вещества, т.е. во сколько раз скорость миграции хлоридов превышает скорость миграции исследуемого вещества.