[发明专利]一种基于MRI的高温高压下两相流体对流混合实验方法

说明书

本发明属于多相流技术领域，提供了一种基于MRI的高温高压下两相流体对流混合实验方法。该实验方法用于实时观测两相对流混合界面特性，打破了原有二维赫尔肖盒子法等无法观测三维多孔介质中对流过程的局限。本发明利用的高场核磁共振设备具有成像准确，对样品能够连续快速扫描的特点。发明中选择的替代流体对的适用范围可推广到任意二维，三维装置(有/无)多孔介质中；该方法可以准确实现高压条件下对流混合过程的可视化观测，方法简单，接近真实储层条件。适用于三维多孔介质中对流混合过程的界面前沿观测，储层温度和压力下对指进形态和流体间传质等参数的预测研究。

技术领域

本发明属于多相流技术领域，涉及一种基于MRI的高温高压下两相流体对流混合实验方法。

背景技术

两种混相流体由于存在密度而发生对流混合的过程是常见的过程之一。如CO₂咸水层封存、超临界CO₂采油和地下水污染处理等过程。对流触发的指进现象一定程度上促进了流体间的质量传递，在一些工程或实际问题上需要寻求方法来抑制或促进指进现象的发生，因此多孔介质中两相流体间流动过程的观测和分析是十分必要的。由于大规模现场尺度的测量难以实现且需要花费大量的经费，更多的研究是在实验室尺度下进行的。在如上所述储层相关的问题上，高温高压条件纯密度驱动下两相流体观测方法的实现仍是一个难题。

已有大量学者对密度驱动下的对流混合现象进行研究，从而从实验或模拟方法中得到的结果以指导实际工程。传统对流混合相关的实验方法一般采用PTV筒法，赫尔肖盒子法和高压可视窗结合吸光度法。但它们存在的限制是：1)对于PTV筒法，虽然可以进行定量分析但可视化困难；2)赫尔肖盒子法和高压可视窗结合吸光度法，更多进行的是纯流体间的对流，不具有适用性，另外图像信息受光强影响大，难以定量分析；3)实验系统中流体选择不当或思路方法不佳使对流混合的初始时刻难以捕捉等。

发明内容

为了解决现有观测两相流体密度差引起的对流混合实验方法的局限和不足，本发明利用核磁共振成像仪具有快速成像、对样品能进行无损检测的特点，提出了一种基于MRI的高温高压条件下两相流体对流混合实验方法。本发明的实验方法能够实现储层温度和压力下对三维多孔介质中对流混合过程的实时观测。可精确获得多孔介质对流混合界面行为变化，解决了长期以来用模拟流体无法进行三维多孔介质中高压条件下观测的难题。

本发明采取以下技术方案。一种基于MRI的高温高压条件下两相流体对流混合实验方法，具体步骤为：

第一步：制备两相流体；

配置不同密度的两相流体，其中密度较大者F_d作为重流体，密度较小者F_l作为轻流体；

第二步：连接管路与检漏；

取出反应釜后向内管填充多孔介质，外管接通循环油浴，控制反应釜内温度，将反应釜连接到管路中，完成后进行管路检漏；

第三步：向填充多孔介质的反应釜内注入轻流体F_l；

关闭反应釜上端阀门，对填充了多孔介质的反应釜内管抽真空，保证真空条件后关闭真空泵，并向反应釜由下至上以恒定流速注入轻流体F_l直至多孔介质饱和；

第四步：向填充多孔介质的反应釜内注入重流体F_d；

打开反应釜上端阀门连通大气，随后向反应釜由下至上注入重流体F_d，驱走计算体积V₀的轻流体F_l，拧紧上端阀门继续注入重流体F_d直至反应釜升为目标压力，静置反应釜直至温度和压力稳定；

第五步：将反应釜放入核磁共振成像系统；