高温高压下二氧化碳在饱和油多孔介质中的扩散系数研究

发布时间：2017-07-03 19:04

  本文关键词：高温高压下二氧化碳在饱和油多孔介质中的扩散系数研究

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【摘要】：二氧化碳(CO2)的排放引起的全球气候变暖和温室效应对人类活动造成了重大的影响,面对日益严重的环境问题和能源需求问题,对二氧化碳的减排和能源高效低碳化利用展开深入的研究具有十分重要的理论价值和现实意义。二氧化碳驱油作为一项重要的提高原油采收率的技术,不仅可以实现二氧化碳的地质封存,还可以提高石油的采收率,具有良好的应用前景。在二氧化碳注气驱过程中,原油的驱替效率很大程度上依赖于二氧化碳在原油中的溶解能力以及溶解二氧化碳后原油性质的变化,而气体的扩散系数则是决定该过程中油气传质速率的关键因素。因此,对二氧化碳驱油过程中油气扩散系数进行研究十分有必要。本文对传统的气液扩散模型进行改进,并结合压力降落法提出了一种新的气液扩散系数测试方法。此方法不仅考虑了多孔介质的孔隙度和迂曲度对扩散过程的影响,同时又采用了实际油田注气高温高压实验体系,使所测得的二氧化碳在油饱和多孔介质中的有效扩散系数能更为准确的反映出真实的油田注气扩散规律,将有助于为注气驱提高石油采收率的应用及设计提供理论依据。利用本文所建立的实验方法,分别测试了温度20-80℃、初始压力15-30MPa、岩心迂曲度1.87-5.39条件下二氧化碳在油饱和多孔介质中的有效扩散系数,并采用传统扩散模型和本文所建立的扩散模型对扩散系数分别进行了分析计算。结果表明：多孔介质的物性参数对扩散系数的影响不可忽略,不考虑孔隙度和迂曲度下所求得的扩散系数要远远大于考虑了孔隙度和迂曲度所求得的扩散系数,并且差异程度随着岩心的孔隙度的减小而增大。对不同实验条件下的扩散系数进行分析发现：在相同温度和初始压力条件下,二氧化碳在油样中的有效扩散系数随岩心的迂曲度的增大而降低,多孔介质迂曲度的存在使得分子扩散的路径更加复杂：在同一岩心中,随着温度的升高,二氧化碳的有效扩散系数逐渐增大,并且增加的幅度逐渐增大；随着压力的升高,二氧化碳的有效扩散系数缓慢增大,并且增加的幅度逐渐降低。在高压条件下,二氧化碳在油相中的扩散系数受初始压力的影响较低,而是与扩散流体本身的性质有关。
【关键词】：有效扩散系数 多孔介质 迂曲度 孔隙度 提高石油采收率
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE357.45
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 研究背景及意义10-15
• 1.1.1 温室效应与全球气候变化10-11
• 1.1.2 二氧化碳捕集、利用与封存技术概述11-15
• 1.2 二氧化碳驱油基本理论及应用现状15-16
• 1.2.1 二氧化碳驱油机理15
• 1.2.2 二氧化碳驱油应用现状15-16
• 1.3 气-液扩散理论及研究现状16-21
• 1.3.1 研究扩散系数对CO_2-EOR的意义16-17
• 1.3.2 气-液扩散系数的测定方法17-19
• 1.3.3 气-液扩散系数的研究现状19-21
• 1.4 立题依据和研究内容21-22
• 第2章 多孔介质中气-液扩散系数计算模型22-31
• 2.1 多孔介质的基本性质及结构参数22-24
• 2.1.1 多孔介质简介22
• 2.1.2 多孔介质的结构参数22-24
• 2.2 多孔介质中气-液扩散系数数值计算方法24-31
• 2.2.1 传统扩散理论25-26
• 2.2.2 多孔介质中气-液扩散模型26-28
• 2.2.3 多孔介质中气-液模型的求解28-31
• 第3章 多孔介质中气-液扩散实验研究31-38
• 3.1 实验材料及装置31-33
• 3.1.1 实验材料31
• 3.1.2 实验装置31-33
• 3.2 实验过程33-35
• 3.2.1 岩心孔隙度的测定33
• 3.2.2 岩心渗透率的测定33-34
• 3.2.3 岩心迂曲度的测定34
• 3.2.4 气-液扩散系数的测定34-35
• 3.3 扩散系数的数值计算方法35-38
• 第4章 实验结果与讨论38-48
• 4.1 扩散模型的验证及讨论38-44
• 4.2 扩散系数影响因素分析44-48
• 4.2.1 迂曲度对扩散系数的影响44-45
• 4.2.2 温度对扩散系数的影响45-47
• 4.2.3 初始压力对扩散系数的影响47-48
• 结论和展望48-50
• 参考文献50-56
• 附录A 攻读学位期间发表的论文56-57
• 致谢57

  本文关键词：高温高压下二氧化碳在饱和油多孔介质中的扩散系数研究

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本文编号：514802