论文摘要
CO2作为一种主要的温室气体,其减排已经受到人们广泛重视。CO2驱油可以有效地封存CO2,降低CO2在空气中的浓度,同时可以提高石油采收率,增加经济效益。因此开展CO2驱油过程的基础特性以及运移机理研究具有重要的理论和现实意义。本文利用核磁共振技术对多孔介质结构参数、单管内部流动和多孔介质内部多相流动进行了研究：应用核磁共振技术对多孔介质的孔隙度进行研究,结果表明双峰阈值法及其扩展法可以精确测量多孔介质孔隙度,后者可以得到多孔介质径向孔隙度分布,适合玻璃砂直径小的样品。设计并搭建了核磁共振成像技术测量单管及多孔介质内部流动的实验平台,实验平台主要由MRI系统、注入系统、回收系统以及数据辅助系统等组成。该平台可以用于确定单管及多孔介质内局部速度分布和计算平均速度。单管流动实验,测量了几种流量条件下的单管内部速度分布情况。当流体流动充分发展时,单管呈现明显的环形分布,管中心部分速度最大,越靠近管壁部分速度越小,直至为零。管中心的最大速度约为实际速度的两倍,部分靠近管壁区域速度甚至为负值,这是因为粘性的管壁材料导致的回流。实际测量的平均速度与计算得到平均速度值吻合较好。单管流动测量一方面可以直观的测量流体在单管内的流速分布情况,另一方面也验证了MRI脉冲序列的可使用性,为多孔介质内部流动测量垫定了良好的基础。多孔介质内部单相流动实验,测量了几种流量下水在多孔介质内部的速度分布。测量结果表明多孔介质内部速度分布不均匀,这种不均匀性与孔隙分布的不均匀相吻合,孔隙越大,速度越大,而且大孔隙的速度变化较大。在多孔介质内存在明显的通道。径向速度分布存在逆流现象,这种逆流主要是由于玻璃砂的阻挡引起。在大的孔隙中流体流动形状为抛物线型,这验证了渗流与单管流的统一。多孔介质内部两相流动实验,测量了几种工况下CO2和水以及CO2和癸烷的流动。实验获得了轴向速度分布以及纵向驱替过程。分析了残余水的饱和度与温度、压力和多孔介质之间的关系。本文确立了MRI测量多孔介质内多相流动的有效性,为以后详细研究多孔介质内的渗流规律提供了重要实验方法和实验手段。