Rev. Phys. Appl. (Paris) 24, 553-561 (1989)
DOI: 10.1051/rphysap:01989002405055300

The study of displacement of immiscible fluids in porous media with constant pressure drop by means of nuclear tracers

A. Calvo¹, R. Chertcoff¹, M. Rosen¹ et E. Guyon<sup>2

1</sup>  Departamento de Fisica, Facultad de Ingenieria, Universidad de Buenos Aires, Paseo Colón 850, 1063 Buenos Aires, Argentina
²  Laboratoire d'Hydrodynamique et de Mécanique Physique, ESPCI, UA CNRS 857, 10 rue Vauquelin, 75231 Paris, France

Abstract
A laboratory technique based on the use of nuclear tracers has been developed for studying the displacement of immiscible fluids in a porous medium. Water tagged with 131I is injected in a porous medium initially filled with kerosene (a non wetting fluid for the medium). The saturation profiles are obtained by recording the nuclear activity as a function of position and time. The technique is applied to first and second imbibition separated by a phase of drainage. The porous media are non consolidated packings of microspheres and Berea sandstones. Similar results are obtained in both cases. The results are compared with theorical models (such as that of hyperdiffusion introduced by de Gennes). We present a simple analysis emphasizing the dominant role of capillary effects in the slow invasion experiments performed by us under a constant pressure head ; it is shown to explain qualitatively the results.

Résumé
Nous présentons des mesures de déplacement de fluides immiscibles dans les milieux poreux réalisées à l'aide de traceurs radioactifs. Nous avons injecté de l'eau marquée avec 131I dans ce milieu, d'abord rempli de kérosène (qui est ici le fluide le moins mouillant pour le poreux). On obtient les profils de saturation en mesurant la variation de l'activité nucléaire en fonction du temps et de la distance suivant l'écoulement. Nous avons appliqué cette technique à une première et à une seconde imbibition séparées par une phase de drainage. Nous avons utilisé comme milieux poreux des empilements non consolidés de billes de verre et des échantillons naturels de grès de Berea. On obtient des résultats similaires dans les deux cas. Nous comparons les résultats à des modèles théoriques. Une analyse simple fait apparaître le rôle dominant des effets capillaires dans nos expériences réalisées à basse vitesse avec un écoulement induit par une chute de pression faible et constante.

PACS
4755M - Flow through porous media.
4755K - Multiphase flows.
4780 - Instrumentation for fluid dynamics.

Key words
flow measurement -- flow through porous media -- laboratory apparatus and techniques -- two phase flow -- immiscible fluid displacement -- laboratory technique -- nuclear tracers -- porous medium -- kerosene -- saturation profiles -- nuclear activity -- Berea sandstones -- hyperdiffusion -- capillary effects -- sup 131 I