氣-水、油-水界面張力及砂巖潤(rùn)濕特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)能源結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期以來以煤炭為主，石油供需存在矛盾，國(guó)內(nèi)石油產(chǎn)量亟需提高。同時(shí)工業(yè)生產(chǎn)中大量燃燒化石能源產(chǎn)生的CO2溫室效應(yīng)問題也越來越引起人們的重視。利用CO2提高石油開采率以及有效封存工業(yè)排放的CO2是應(yīng)對(duì)這些能源與環(huán)境問題的有效措施。通過把捕獲的CO2注入到低產(chǎn)油田中提高石油采收率或者注入到地下咸水層中實(shí)現(xiàn)封存，可以直接而有效的達(dá)到溫室氣體減排目的。CO2注入到地層的過程中伴隨著兩相或多相流體在巖石孔隙中的流動(dòng)。儲(chǔ)層中流體之間以及巖

2、石和流體之間的相互作用影響著流體在巖石孔隙內(nèi)的分布、毛細(xì)管力的方向和大小，從而影響流體在巖心中的滲流特性。為了很好的預(yù)測(cè)儲(chǔ)層咸水層封存CO2的能力，就必須測(cè)量?jī)?chǔ)層溫度、壓力條件下的流體間界面張力以及巖石表面的潤(rùn)濕特性。因此，開展在儲(chǔ)層條件下流體間的界面張力(IFT)和巖石的潤(rùn)濕特性實(shí)驗(yàn)研究，能夠?yàn)樘岣呤筒墒章室约癈O2長(zhǎng)期安全封存提供非常重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。本文以提高石油采收率和CO2地質(zhì)封存為背景，開展了以下研究:
　　應(yīng)用軸對(duì)稱

3、滴形分析法測(cè)量了CO2-鹽水和油-水之間的界面張力，并詳細(xì)分析了界面張力與溫度、壓力、鹽水濃度之間的關(guān)系，得到了實(shí)驗(yàn)溫壓范圍內(nèi)的關(guān)聯(lián)式，為在實(shí)驗(yàn)溫壓范圍內(nèi)預(yù)測(cè)一定濃度下的CO2-鹽水界面張力提供參考依據(jù)。通過坐滴法測(cè)量了鹽水在氣態(tài)、液態(tài)及超臨界態(tài)CO2氛圍內(nèi)與Berea巖心的接觸角，研究了溫度、壓力、組分以及CO2相態(tài)變化對(duì)巖心潤(rùn)濕特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，油-水之間的界面張力受壓力的影響不顯著，隨溫度的升高而增長(zhǎng);而CO2-鹽水的界面

4、張力隨溫度和鹽水濃度的增大而增大，隨壓力的增大呈降低趨勢(shì)，而且隨鹽水濃度呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)。另一方面，由于表面粗糙度程度和組分差異，不同Berea巖心的接觸角隨溫度和壓力呈現(xiàn)不同變化趨勢(shì)。但是從整體特征來看，在超臨界CO2氛圍下巖心都呈現(xiàn)從親水性向非親水性轉(zhuǎn)變的潤(rùn)濕特性變化。
　　之后，應(yīng)用最大球算法對(duì)CT掃描獲得的Berea巖心圖像進(jìn)行處理，獲得巖心的孔隙網(wǎng)絡(luò)模型。將實(shí)驗(yàn)得到的界面張力和接觸角數(shù)據(jù)作為孔隙網(wǎng)絡(luò)兩相滲流模型的輸入?yún)?shù)，