Spatial and temporal scales of local equilibrium in dynamic fluid-rock systems

Modelling Fluid-Rock Interaction Induced by the Percolation of CO2-Enriched Solutions in Core Samples: the Role of Reactive Surface Area

“…It shows that the transport is controlled by advection, and that dispersion can be neglected in the reaction-transport simulation. Comparing now the relative importance of advective transport and reaction the adimensional Damköhler number Da (Knapp, 1989) can be used: (5) where α = 1 is the stoichiometric coefficient of Ca in calcite (CaCO 3 ). S r represents the specific reactive surface area k + (T) stands for the dissolution rate constant of calcite at the temperature T, as described in Appendix A, here 1.6 × 10 -5 to 3.2 × 10 -5 in the concerned range of pH.…”

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“…Este planteamiento deriva en una aproximación intermedia entre un presupuesto de equilibrio local, generalmente aceptado como válido en sistemas de alta temperatura (Knapp, 1989), y que implica un reajuste composicional continuo e instantáneo del conjunto fluido-roca donde la composición final del sólido depende de la naturaleza del sistema en su conjunto (fase sólida y fluida), y el tipo de modelos empleado en sistemas de baja temperatura, en los que se presupone la imposibilidad de un reajuste composicional efectivo de la fase sólida, asumién-dose una composición invariable para ésta. En éstos se define un proceso combinado de precipitación-disolución, donde se asume un aislamiento fluidoroca efectivo en los procesos de precipitación (OT > 1), en los que la composición del precipitado sólo está definida por el fluido, como previamente se ha comentado, y la posible disolución estequiométrica del sólido, en función de su Indice de Saturación Estequiométrica (Os < 1).…”

“…Tanto datos experimentales como cálculos teóricos sugieren que las áreas de reacción efectivas son muy inferiores a las áreas de superficie totales, con factores correctores del orden de 10-2 a 10-5 (Knapp, 1989); en esta línea, Norton y Knapp (1977) estiman que la porosidad de flujo es una pequeña fracción (de 10-2 a 10-6 ) de la porosidad total de la roca. En el modelo se consideran las menores velocidades de reacción posibles a partir de las anteriores estimaciones (factor corrector de 10-5 ).…”

Modification of the finite element heat and mass transfer code (FEHMN) to model multicomponent reactive transport

“…LEA can be invoked when the reaction time scale is sufficiently faster than the transport time scale. A great deal of work has been done to examine the validity of the assumption (Lasaga and Rye, 1993;Steefel and Cappellen,' 1990;Knapp, 1989;Bahr and Rubin, 1987;Valocchi, 1985). The simplification which arises from applying LEA often results in a mixed differential/algebraic equation set (Zysett et d, 1994) because all the reaction sourcekink terms can be described by algebraic equations if LEA is invoked.…”