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Abstract

A recently reported investigation indicates several inaccuracies in the methodology of compression-permeability (C-P) testing which suggest that previously reported agreement between C-P and filtration data may be fortuitous. Until now, there has been no separate and direct confirmation of each of the two assumptions necessary to obtain a unique correspondence between C-P and filtration data.

The first assumption that the specific filtration resistance is a function solely of cumulative-drag-stress is generally accepted. Direct proof requires that the parabolic filtration equation, which is derived primarily on this assumption, describes both incompressible and compressible cake behavior. Most materials produce compressible cakes and “a priori” screening to find an incompressible cake requires identification of a material (Geon) that produces a cake with a linear axial pressure distribution. Results show that the parabolic filtration equation fits both types of cake behavior but an equation based on constant filtration resistance describes only incompressible cake behavior. To engineering accuracy and for dilute slurries, the assumption is verified.

The second assumption that the cumulative-drag-stress equals the cake pressure drop is a macroscopic force balance and experimental verification requires a filter chamber designed to measure both of these quantities. A theoretical development, based on integral averaging, and experimental results both indicate that the ratio of cumulative-drag-stress to cake pressure drop correlates extremely well with cake porosity.

A unique one-to-one correspondence between C-P and filtration data is not possible without “a priori” knowledge of filter cake porosity. Previously reported agreement between C-P and filtration data can probably be attributed to the L/D dependence of C-P specific filtration resistances. Consequently, C-P data can be used as a research tool to simulate filtration data but predicted filtration times based solely on C-P data can be in considerable error.

Une étude qu'on a présentée récemment signale certaines inexactitudes dans la méthodolige des essais de compression et de perméabilité (C-P); elle porte à croire que la concordance qu'on a déjà rapportée entre les résultats de C-P et ceux de la filtration pouvait bien ěetre fortuite. On n'a obtenu jusqu'ici aucune confirmation séparée et directe des deux suppositions nécessaires pour obtenir un rapport unique entre les résultats de C-P et ceux de la filtration.

On accepte généralement la première supposition à l'effet que la résistance à la filtration est fonction seulement des facteurs cumulatifs contrainte et résistante à la traǐnée. Une preuve directe exige que l'équation parabolique de filtration, qui découle surtout de ladite supposition, décrive le comportement des blocs (cakes) incompressibles et compressibles. La plupart des matériaux produisent des blocs compressibles, et un triage “a priori” pour trouver un bloc incompressible exige l'identification d'un matériau (Geon) qui produit un bloc avec une distribution linéaire de pression axiale. Les résultats indiquent que l'équation parabolique de filtration s'adapte au comportement des deux types de blocs, mais qu'une équation basée sur une résistance constante à la filtration ne décrit que le comportement du bloc incompressible. La supposition est vérifiée à une exactitude technologique et pour les suspensions diluées.

La seconde supposition à l'effet que l'ensemble de la résistance à la traǐnée et de la contrainte égale la chute de pression du bloc est un équilibre de forces macroscopiques, et sa vérification expérimentale exige une chambre de filtration conçue pour mesurer ces deux valeurs. Un développement théorique basé sur la moyenne des intégrales, et les résultats expérimentaux indiquent qu'il y a une corrélation extrèmement bonne entre, d'une part, le rapport entre l'ensemble de la résistance à la traǐnée et de la contrainte et, d'autre part, la porosité du bloc.

Il est impossible d'obtenir un rapport unique de 1:1 entre C-P et les résultats de la filtration, à moins qu'on n'ait une connaissance “a priori” de la porosité du filtre-bloc. On peut probablement attribuer, à la dépendance du rapport L/D des résistances à la filtration spécifique de C-P, la concordance déjà rapportés entre C-P et les résultats de la filtration; par conséquent, on peut utiliser les résultats relatifs à C-P comme un instrument de recherche pour reproduire les résultats de la filtration, mais il peut se glisser une erreur considérable dans les temps de filtration prévus et basés seulement sur les résultats relatifs à C-P.