[發明專利]一種利用磁共振成像技術快速測量氣-液擴散系數的方法

有效

• 申請號: 201410668710.1
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN104390886A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 趙越超;宋永臣;陳俊霖;郝敏;楊明軍;蔣蘭蘭;劉瑜
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明涉及一種利用磁共振成像技術快速測量氣-液擴散系數的方法，屬于油藏物理模擬檢測領域。

背景技術

氣體的擴散性是采油工程中一個重要的研究課題。要了解兩種不同相態，特別是氣液相態之間的傳輸特性，就必須要研究擴散特性，進而分析由于濃度梯度導致的傳輸和溶解速率。由于不同氣液系統的擴散特性不同，因此，有必要確定擴散系數的值，來對傳質過程和注氣提高石油采收率項目進行設計。特別在CO₂-EOR項目中，擴散系數對于工程設計、風險評估、經濟評價等方面都是必要的數據。

擴散系數的測量方法大體分為兩種：間接法和直接法。間接法需要測量與擴散過程相關的一些參數的變化，比如溶液體積的變化、氣液界面的運移速率和擴散系統的壓力變化等。但是這些間接方法需要準確建立測量參數與擴散相濃度的關系，并且需要對被測量參數進行精確的測量，有較大的局限性。直接法需要測量的是擴散相的濃度分布，但是一般都要花費較長的時間，達到平衡濃度時才能計算出擴散系數。

發明內容

為了克服上述現有技術所存在的問題，本發明提供了一種利用磁共振成像技術快速測量氣-液擴散系數的方法。該方法利用磁共振成像(MRI)技術對氣體在液相的擴散過程進行準確的把握，由于氣體在液相中的擴散導致液相濃度發生變化，在氣體擴散至液相底部之前的時間段內，通過成像技術對液相的濃度分布數據進行分析，可以快速確定氣-液擴散過程中的擴散系數。

本發明的技術方案是一種利用磁共振成像技術快速測量氣-液擴散系數的方法，其特征在于以下步驟：

(1)獲得成像區域內沿擴散方向每一個位置的液相濃度分布

擴散過程中的某一個時刻的二維投影圖像信號強度與氣相未注入初始時刻的投影圖像信號強度的比值，為液相的濃度分布，沿垂直于擴散方向將每一個位置的濃度值加和后取平均值，獲得成像區域內沿擴散方向每一個位置的液相濃度分布；

(2)獲得基準時刻和計算時刻間每一個位置的濃度差

通過對不同時刻的液相濃度分布進行比較，確定氣體擴散到底部的時刻；將該時刻之前的時間平均分成m份作為計算時刻，記為

選取擴散剛開始階段的某一時刻為基準時刻，記為t1，該基準時刻每一個位置的液相濃度C_y(t₁)減去計算時刻每一個位置的液相濃度獲得基準時刻和計算時刻間每一個位置的濃度差；

(3)獲得氣-液擴散系數

按公式(1)非線性擬合濃度差數據位置數據y和時間數據t₁,得到每個計算時刻的擴散系數值D：

Cy(t1)-Cy(t2k)=K·(erfc(y2D·t2k)-erfc(y2D·t1))---(1)]]>

其中K為一個常數，erfc為誤差函數；