Fluid Flow in the Subsurface: History, Generalization and Applications of Physical Laws

این کتاب تلاشی سیستماتیک برای تعمیم چندین قانون اساسی فیزیکی مربوط به جریان سیال زیرسطحی را ارائه می‌کند که برای تعدادی از کاربردهای معاصر در زمینه‌های هیدروژئولوژی، مهندسی مخازن و مکانیک سنگ مهم هستند. همچنین تاریخچه کشف این قوانین فیزیکی، دامنه اعتبار مربوط به آنها، و تعمیم یا بسط آنها را پوشش می دهد.

قوانین فیزیکی مورد بحث عبارتند از قانون دارسی، قانون دارسی-باکینگهام و قانون هوک. قانون دارسی قانون اساسی برای جریان سیال زیرسطحی است. برای محیط‌های با نفوذپذیری کم، به دلیل برهمکنش قوی مایع-جامد، همیشه کافی نیست. اگرچه قانون دارسی-باکینگهام اغلب برای مدل‌سازی جریان چند فازی زیرسطحی استفاده می‌شود، اما فقط در شرایط تعادل محلی معتبر است. این وضعیت در بسیاری از موارد وجود ندارد، به خصوص زمانی که جریان انگشتی رخ می دهد. به خوبی شناخته شده است که جریان سیال زیرسطحی با تغییر شکل مکانیکی محیط زیرسطحی همراه است. در برخی از برنامه ها، این جفت می تواند نقش غالب را ایفا کند. با این حال، تغییر شکل الاستیک در مقیاس پیوسته سنگ طبیعی، همیشه از شکل سنتی قانون هوک پیروی نمی‌کند.

این کتاب همچنین کاربردهایی از تعمیم‌های پیشنهادی قوانین فیزیکی را برای چندین مهندسی مهم ارائه می‌کند. پروژه ها.

This book presents a systematic attempt to generalize several fundamental physical laws related to subsurface fluid flow that are important for a number of contemporary applications in the areas of hydrogeology, reservoir engineering and rock mechanics. It also covers the history of discovering these physical laws, their respective scope of validity, and their generalizations or extensions.

The physical laws discussed include Darcy’s law, Darcy-Buckingham law and Hooke’s law. Darcy’s law is the fundamental law for subsurface fluid flow. For low-permeability media, it is not always adequate because of the strong fluid–solid interaction. Though the Darcy-Buckingham law is often used for modeling subsurface multiphase flow, it is only valid under the local equilibrium condition. This condition does not hold in many cases, especially when fingering flow occurs. It is well known that subsurface fluid flow is coupled with mechanical deformation of subsurface media; in some applications, this coupling can play a dominant role. The continuum-scale elastic deformation of natural rock, however, does not always follow the traditional form of Hooke’s law.

The book also presents applications of the proposed generalizations of the physical laws to several important engineering projects.