[發明專利]一種基于MRI的高溫高壓下兩相流體對流混合實驗方法

有效

• 申請號: 201911119028.6
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110658225B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 宋永臣;蔣蘭蘭;王思佳;劉瑜;楊明軍;趙越超;張毅;武博浩
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉

本發明屬于多相流技術領域，提供了一種基于MRI的高溫高壓下兩相流體對流混合實驗方法。該實驗方法用于實時觀測兩相對流混合界面特性，打破了原有二維赫爾肖盒子法等無法觀測三維多孔介質中對流過程的局限。本發明利用的高場核磁共振設備具有成像準確，對樣品能夠連續快速掃描的特點。發明中選擇的替代流體對的適用范圍可推廣到任意二維，三維裝置(有/無)多孔介質中；該方法可以準確實現高壓條件下對流混合過程的可視化觀測，方法簡單，接近真實儲層條件。適用于三維多孔介質中對流混合過程的界面前沿觀測，儲層溫度和壓力下對指進形態和流體間傳質等參數的預測研究。

技術領域

本發明屬于多相流技術領域，涉及一種基于MRI的高溫高壓下兩相流體對流混合實驗方法。

背景技術

兩種混相流體由于存在密度而發生對流混合的過程是常見的過程之一。如CO₂咸水層封存、超臨界CO₂采油和地下水污染處理等過程。對流觸發的指進現象一定程度上促進了流體間的質量傳遞，在一些工程或實際問題上需要尋求方法來抑制或促進指進現象的發生，因此多孔介質中兩相流體間流動過程的觀測和分析是十分必要的。由于大規模現場尺度的測量難以實現且需要花費大量的經費，更多的研究是在實驗室尺度下進行的。在如上所述儲層相關的問題上，高溫高壓條件純密度驅動下兩相流體觀測方法的實現仍是一個難題。

已有大量學者對密度驅動下的對流混合現象進行研究，從而從實驗或模擬方法中得到的結果以指導實際工程。傳統對流混合相關的實驗方法一般采用PTV筒法，赫爾肖盒子法和高壓可視窗結合吸光度法。但它們存在的限制是：1)對于PTV筒法，雖然可以進行定量分析但可視化困難；2)赫爾肖盒子法和高壓可視窗結合吸光度法，更多進行的是純流體間的對流，不具有適用性，另外圖像信息受光強影響大，難以定量分析；3)實驗系統中流體選擇不當或思路方法不佳使對流混合的初始時刻難以捕捉等。

發明內容

為了解決現有觀測兩相流體密度差引起的對流混合實驗方法的局限和不足，本發明利用核磁共振成像儀具有快速成像、對樣品能進行無損檢測的特點，提出了一種基于MRI的高溫高壓條件下兩相流體對流混合實驗方法。本發明的實驗方法能夠實現儲層溫度和壓力下對三維多孔介質中對流混合過程的實時觀測。可精確獲得多孔介質對流混合界面行為變化，解決了長期以來用模擬流體無法進行三維多孔介質中高壓條件下觀測的難題。

本發明采取以下技術方案。一種基于MRI的高溫高壓條件下兩相流體對流混合實驗方法，具體步驟為：

第一步：制備兩相流體；

配置不同密度的兩相流體，其中密度較大者F_d作為重流體，密度較小者F_l作為輕流體；

第二步：連接管路與檢漏；

取出反應釜后向內管填充多孔介質，外管接通循環油浴，控制反應釜內溫度，將反應釜連接到管路中，完成后進行管路檢漏；

第三步：向填充多孔介質的反應釜內注入輕流體F_l；

關閉反應釜上端閥門，對填充了多孔介質的反應釜內管抽真空，保證真空條件后關閉真空泵，并向反應釜由下至上以恒定流速注入輕流體F_l直至多孔介質飽和；

第四步：向填充多孔介質的反應釜內注入重流體F_d；

打開反應釜上端閥門連通大氣，隨后向反應釜由下至上注入重流體F_d，驅走計算體積V₀的輕流體F_l，擰緊上端閥門繼續注入重流體F_d直至反應釜升為目標壓力，靜置反應釜直至溫度和壓力穩定；

第五步：將反應釜放入核磁共振成像系統；