MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W3094124050 · doi:10.2118/201570-ms

Modelling the Apparent Viscosity of Water Confined in Nanoporous Shale: Effect of the Fluid/Pore-Wall Interaction

2020· article· en· W3094124050 sur OpenAlexaff
Jing Li, Zhangxin Chen, Zhengdong Lei, Yan Gao, Sheng Yang, Wei Wu, Linyang Zhang, Xinran Yu, Dong Feng, Jianfei Bi, Keliu Wu

Notice bibliographique

RevueSPE Annual Technical Conference and Exhibition · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueNanopore and Nanochannel Transport Studies
Établissements canadiensUniversity of Calgary
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésViscosityIntermolecular forceCapillary actionWork (physics)Fluid dynamicsMaterials scienceChemical physicsNanoporousChemistryThermodynamicsMechanicsMoleculeNanotechnologyComposite materialPhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract The viscosity of nanoconfined fluid is a crucial parameter for evaluating the flow back of the fracturing fluid in unconventional reservoirs. Generally, the viscosity is an intrinsic property defined as the internal friction among fluid molecule themselves. However, the effect of the fluid/pore-wall interaction on the viscosity of fluid at the nanoscale becomes significant. Due to this strong confinement, two abnormal flow behaviors have been discovered, including an extremely high water-flow rate in hydrophobic nanotubes and an extremely slow capillary filling rate in hydrophilic nanochannels. Thus, understanding such contradictory hydrodynamics is helpful to estimate the flow performance of fracturing liquid in both organic pores and inorganic pores of shales. In this work, a concept of apparent viscosity of nanoconfined fluid is proposed, where the activation energies (indicating the energy barrier needed to be overcome for fluid motion) caused by both the fluid/ fluid interaction and fluid/pore-wall interaction are modeled. For the case with only fluid/fluid interaction, the apparent viscosity reduces to the bulk-phase viscosity, and this traditional case has been well studied. Thus, we mainly focus on the additional interaction energy caused by the pore walls during the motion of water molecules. To solve this problem, the fluid/pore-wall interaction, including an intermolecular term, an electrostatic term and a structural term, is considered to modify the Eyring's viscosity theory. Due to a repulsion term (e.g., the structural force) and an attraction term (e.g., the intermolecular force and the electrostatic force) both introduced in the surface interaction, the integrated interaction energy of fluid and pore-wall can be either positive or negative, which depends on the relative value of repulsion and attraction controlled by the pore-wall wettability. Finally, the contact angle of the pore surface is calculated by a DLVO theory (describing gas/water/solid interactions) related to the fluid/pore-wall interaction properties. The continuous viscosity profile of fluid confined inside nanochannels with different wettability and size can be directly obtained by the proposed method. Result shows that: (i) the presence of the pore-wall significantly influences the apparent viscosity of fluid. For a strongly hydrophilic channel with the contact angle approaching to zero, the average viscosity of first layer (assuming the monolayer thickness is 0.35 nm) can be 3∼4 times higher than that of the bulk phase; whereas for a strongly hydrophobic case, the first-layer viscosity is about 2∼3 times lower. Thus water molecules with the extremely high-viscosity close to the hydrophilic wall can be regarded as a sticking layer as the immobile state, and those with the low-viscosity near the hydrophobic wall can be regarded as the rare-density vapor due to the surface depletion effect. (ii) The average viscosity of the confined fluid is a function not only of the wettability but also of the confinement. When the pore dimension decreases to serval nanometers, the portion of water molecules in the interface region increases relative to the total water molecules present in entire nanopores, and the average viscosity is dominated by the apparent viscosity of fluids near the wall. Besides, (iii) it is worth noting that the effect of pore wall on the apparent viscosity reduces sharply, the apparent viscosity approaches to the bulk-phase viscosity when the fluid-wall distance is about 0.7-1.2 nm, corresponding to two or three molecular layers. In this work, the viscosity of the nanoconfined fluid has been successfully modeled by considering both the fluid-fluid interaction and the fluid-wall interaction. We try to pave a path for characterizing the water flow behavior in both hydrophilic and hydrophobic nanopores, and further guide to simulate the imbibition characteristic or the flowback performance of the fracturing liquid in shale gas/oil reservoirs.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,020

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,019
Tête enseignante GPT0,223
Écart entre enseignants0,205 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations2
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueSPE Annual Technical Conference and ExhibitionMême sujetNanopore and Nanochannel Transport StudiesTravaux en français237 207