含油、水多孔介質中CO2擴散傳質過程研究

《含油、水多孔介質中CO2擴散傳質過程研究》是依託大連理工大學,由趙越超擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：含油、水多孔介質中CO2擴散傳質過程研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：趙越超

項目摘要

將CO2注入枯竭或低滲透油藏是實現提高採收率及解決溫室氣體地質埋存的有效方法，為了有效評價CO2驅油效率及地質埋存的安全性，必須對含油、水多孔介質中CO2擴散傳質過程進行深入研究。本研究套用磁共振成像（MRI）技術對多孔介質孔隙度、滲透率、飽和度等參數實現可視化及量化分析，建立準確描述多孔介質孔隙結構的數字岩心模型；採用磁懸浮天平與MRI技術結合的雙室壓力衰減法對含油、水多孔介質中CO2擴散傳質過程進行動態可視化檢測，得到不同時刻、多孔介質中不同位置所賦存的流體的質子密度、縱向弛豫時間、橫向弛豫時間及表觀擴散係數分布圖像，通過分析得到CO2溶解量與溶液密度、濃度、體積膨脹係數、弛豫時間、擴散係數的變化關係；對溫度、壓力、孔隙介質微觀結構及流體物性等因素對CO2擴散過程的影響進行分析；在此基礎上建立描述含油、水多孔介質中CO2擴散過程的物理與數學模型，從而揭示CO2擴散傳質過程規律。

結題摘要

將CO2注入枯竭或低滲透油藏是實現提高採收率及解決溫室氣體地質埋存的有效方法，為了有效評價CO2驅油效率及地質埋存的安全性，必須對含油、水多孔介質中CO2擴散傳質過程進行深入研究。本研究提出了一種套用MRI技術研究氣體擴散規律的新的研究方法，開發了一套將MRI法與壓力衰減法（PVT法）相結合的實驗系統，該實驗系統在監測系統壓力的同時可實現氣體擴散全過程的可視化，從而可對擴散過程進行全面、準確的分析。 研究了CO2在正十六烷、正癸烷純溶液中的擴散規律以及CO2在正十六烷、水飽和多孔介質中的擴散規律。將MRI法實驗結果與PVT法實驗結果相對比，二者吻合很好，說明MRI法測試氣體擴散係數是可行的。通過對擴散過程的MR圖像分析，發現了氣體擴散係數與擴散時間和距離的指數關係。 基於菲克第二定律提出了測試氣體擴散係數的核磁縱向弛豫時間（T1）法，研究了不同CO2濃度的正十六烷的縱向弛豫特性。研究發現，在純溶液和飽和多孔介質體系，正十六烷的T1值均隨CO2濃度的增加呈指數增加。該方法只需測試T1值即可得出氣體擴散係數，對現場油、氣傳質特性研究具有重要的借鑑意義。 另外，提出一種利用MRI技術快速測量氣-液整體擴散係數的方法，該方法比傳統的壓力衰減法節省90%以上的測量時間。