CO2在烷烴中擴(kuò)散規(guī)律的MRI研究.pdf

1、溫室氣體CO2的大量排放導(dǎo)致的環(huán)境問題已經(jīng)引起全世界的廣泛關(guān)注。CO2提高石油采收率(CO2-EOR)是既能實(shí)現(xiàn)CO2地質(zhì)封存又能提高石油采收率的重要技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)CO2減排的經(jīng)濟(jì)模式。CO2-EOR主要通過CO2分子擴(kuò)散作用溶于原油，而CO2分子擴(kuò)散系數(shù)是決定CO2與原油的混溶程度和溶解速率的關(guān)鍵因素。CO2在油中的擴(kuò)散規(guī)律研究，對(duì)有效評(píng)價(jià)CO2驅(qū)油效率及地質(zhì)埋存的安全性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。而現(xiàn)有的與CO2-EOR有關(guān)的擴(kuò)散規(guī)律研究僅通

2、過一些宏觀物理現(xiàn)象對(duì)氣體擴(kuò)散過程進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，不能對(duì)氣體擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行深入、全面的分析，因而限制了對(duì)氣體擴(kuò)散規(guī)律的認(rèn)識(shí)。
　　本文綜述了氣體擴(kuò)散系數(shù)的研究歷史及研究現(xiàn)狀，提出了一種應(yīng)用MRI技術(shù)研究氣體擴(kuò)散規(guī)律的新的研究方法，開發(fā)了一套將MRI法與壓力衰減法（PVT法）相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在監(jiān)測系統(tǒng)壓力的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)氣體擴(kuò)散全過程的可視化。開發(fā)了基于MR圖像分析確定氣體擴(kuò)散系數(shù)的方法，可獲得擴(kuò)散過程中與時(shí)間和位置有關(guān)的氣體擴(kuò)散

3、系數(shù)，從而可對(duì)擴(kuò)散過程進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的分析。
　　本文研究了CO2在正十六烷、正癸烷純?nèi)芤褐械臄U(kuò)散規(guī)律以及CO2在正十六烷、水飽和多孔介質(zhì)中的擴(kuò)散規(guī)律。將MRI法實(shí)驗(yàn)結(jié)果與PVT法實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比，二者吻合很好，說明MRI法測試氣體擴(kuò)散系數(shù)是可行的。通過對(duì)擴(kuò)散過程的MR圖像分析，發(fā)現(xiàn)了氣體擴(kuò)散系數(shù)與擴(kuò)散時(shí)間和距離的指數(shù)關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，實(shí)驗(yàn)初始?jí)毫?、流體物性及多孔介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)氣體擴(kuò)散結(jié)果具有明顯的影響，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，實(shí)驗(yàn)

4、初始?jí)毫υ酱?、多孔介質(zhì)的孔隙度越大，氣體的擴(kuò)散系數(shù)越大，并且CO2在正癸烷中的擴(kuò)散系數(shù)較在正十六烷中的大，在油中的擴(kuò)散系數(shù)較在水中的大。
　　研究了CO2在正十六烷純?nèi)芤?，以及在飽和多孔介質(zhì)中擴(kuò)散平衡后的正十六烷自擴(kuò)散系數(shù)，發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散平衡后測得的正十六烷自擴(kuò)散系數(shù)與實(shí)驗(yàn)測得的氣體擴(kuò)散系數(shù)成正比關(guān)系，提出了根據(jù)擴(kuò)散平衡后測得的自擴(kuò)散系數(shù)估算氣體擴(kuò)散系數(shù)的方法。
　　基于菲克第二定律提出了測試氣體擴(kuò)散系數(shù)的核磁縱向弛豫時(shí)間(T1)