Modeling transport of partitioning tracers in heterogeneous media

Partitioning tracers are particular tracers characterized by the partitioning effect. This ability allow them, if at the interface with two different phases, to rather migrate towards a phase respect to another. The partitioning coefficient K is defined as the ratio between the particles concentration in the two phases. In groundwater hydraulics partitioning tracers can be very useful for many applications. The partitioning inter-well tracer test is an important example where partitioning tracers are introduced in reservoirs to estimate the residual oil saturation. The main interest of the present work is to study the transport of partitioning tracers in heterogeneous media. The analytical model used is the Random Walk Particle Model. Specifically we use a Time Domain Random Walk (TDRW) algorithm and we extend it in order to take into account the partitioning effect. This model was first studied considering just a diffusive process reproducing a batch test and the partitioning effect. Then, we introduce advection and we use the algorithm to model a column experiment. Finally, the dynamic observed in the column experiment is also studied in a Multi-Rate Mass Transfer framework.

I partitioning tracers sono traccianti particolari caratterizzati dall'effetto di partizione (partitioning effect). Questa loro peculiarità gli permette, se all'interfaccia tra due diverse fasi, di migrare più verso l'una che verso l'altra. Il coefficiente di partizione K è definito come il rapporto delle concentrazioni delle particelle nelle due fasi. Nell'idraulica del sottosuolo i partitioning tracers possono essere utili in molte applicazioni. Il partitioning inter-well tracer test è un valido esempio dove i partitioning tracers sono inseriti in giacimenti per stimare la saturazione di petrolio residua. L'interesse principale del presente elaborato di tesi è studiare il trasporto di partitioning tracers in mezzi eterogenei. Il modello analitico usato è il Random Walk Particle Model. In particolare viene utilizzato l'algoritmo Time Domain Random Walk (TDRW) estendendolo in modo da considerare anche l'effetto di partizione. Questo modello è stato prima studiato considerando solamente un fenomeno diffusivo riproducendo un test in laboratorio e l'effetto di partizione. Poi, è stato introdotto il termine advettivo ed è stato utilizzato l'algoritmo per riprodurre un esperimento in colonna. Infine, la dinamica osservata nell'esperimento in colonna è stata studiata anche attraverso l'uso dell'algoritmo del Multi-Rate Mass Transfer.