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CO2在多相流体中扩散传质规律研究

CO2在多相流体中扩散传质规律研究

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作者：杜林成都理工大学

学位级别：硕士

CO在液相中的扩散规律对CO驱、CO埋存等方面具有重要作用,其控制着CO在液相中的扩散速率、扩散量和扩散时间等。CO在地层中扩散时,扩散的介质包括油相和水相,而目前国内外大多数的相关研究只考虑了CO在油相中的扩散而忽略了CO在水相中... 详细信息

CO在液相中的扩散规律对CO驱、CO埋存等方面具有重要作用,其控制着CO在液相中的扩散速率、扩散量和扩散时间等。CO在地层中扩散时,扩散的介质包括油相和水相,而目前国内外大多数的相关研究只考虑了CO在油相中的扩散而忽略了CO在水相中的扩散。本文首先建立了CO在单一液相中的压降模型,通过拟合实验数据,求得了CO在单一液相中的扩散系数,并进行了影响因素分析。其次基于CO在油水两相中扩散时扩散前缘的位置,将CO在油水两相中的扩散划分为两个不同的阶段,分别建立了不考虑油相膨胀的解析解模型和考虑油相膨胀的数值解模型。进行了CO在油水两相中的扩散实验,求解了CO在油相和水相中的扩散系数,分析了其影响因素。结果表明两种模型求解结果的误差均在5%以内,温度和压力对CO在油相和水相中的扩散系数影响较大,原油粘度仅影响CO在油相中的扩散系数,对CO在水相中的扩散系数无影响,油水相所占比例与扩散系数无关。数值模拟结果显示,CO在油相中的浓度变化明显大于在水相中的浓度变化,且水相的加入使CO扩散进入液相的量和油相的膨胀量增加。最后基于建立的CO在油水两相中的扩散模型,进行了CO在饱和油水两相的多孔介质中微观扩散仿真模拟。分析了含水饱和度和水相占据的位置对扩散的影响。结果表明,CO会优先扩散进入油相占据的孔隙空间,在油相和水相中CO浓度具有很大的差异,含水饱和度增加,CO扩散进入多孔介质中的量减少,外边界扩散时间增加。若水相占据扩散必经的吼道位置,CO扩散的量显著减少,外边界扩散时间大幅增加,若水相未有效封堵孔喉,则CO扩散的量和外边界扩散时间的变化不大。本文的研究完善了CO在液相中扩散传质的基础理论,在CO驱提高采收率项目关于CO注入速度和注入量参数优化设计等方面有一定的指导作用。同时奠定了CO在多相流体中扩散研究进一步发展的基础。

关键词： CO2 多相流体扩散传质油相膨胀仿真模拟

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