Time Resolved X-ray μCT studies of Multiphase Flow in Porous Systems

Abstract

Røntgen mikro computertomografi har blitt anvendt i et in situ studie av et flerfase strømmings-forsøk best ̊aende av parafin og luft inne i et 3D-printet porøst medium bestående av Epoxy Resin. En serie av 57 sekvensielle tomogram ble innhentet med 1 minutts intervaller hvor selve bildeinnhentingstiden var på 40 sekunder. Det resulterende datasettet gav innsikt i hvordan fluidene beveget seg og hvordan grensesnittet mellom parafin og luft endret seg mens parafin ble pumpet ut av systemet. En hastighetsanalyse av grenseovergangen mellom parafin of luft ble gjennomført ved å tilpasse veldefinerte matematiske overflater til bestemte områder ved grenseovergangen. Hastighetene som ble hentet ut fra analysen var i mikrometer per minutt skalaen, hvor den maksimale hastigheten ble målt til 58 μm/min. Basert på disse hastighetene ble det konkludert at datasettet ikke var fullt spatiotemporalt oppløst, men kun for bestemte områder av systemet. Til tross for dette klarte forsøket å fange den generelle utviklingen til systemet, som tilsynelatende var mest påvirket av pore-morfologien, pumpen raten og fukt egenskapene til det syntetiske porøse mediet.

X-ray micro computed tomography was utilised to conduct an in-situ study of a multiphase flow involving paraffin and air within a 3D-printed porous media composed of Epoxy Resin. A series of 57 sequential tomograms were acquired at 1-minute intervals, with each acquisition lasting 40 seconds. The resulting dataset provided insights into the motion of the fluids and the morphological evolution of the paraffin-air interface as paraffin was drained from the system. A velocity analysis of the paraffin-air interface was conducted by fitting well-defined mathematical surfaces to specific regions of the interface. The velocities derived from these surfaces were measured at the scale of micrometre per minute with a maximum measured velocity of 58 μm/min. On the basis of these velocities, it was concluded that the fluid interface was not fully resolved spatiotemporally but only for some regions of the system. Despite this, the experiment was able to capture the general development of the system, which was shown to be most affected by the pore morphology, the pump rate, and the wetting properties of the synthetic porous material.