均質(zhì)流體及多孔介質(zhì)溫度分布的磁共振測量.pdf

1、碳封存（CCS，Carbon Capture and Storage）技術(shù)捕集二氧化碳、運(yùn)輸并將其封存于儲層以緩解溫室效應(yīng)，特別是二氧化碳驅(qū)油技術(shù)，在減少二氧化碳排放量同時增產(chǎn)原油和天然氣。本文利用磁共振成像技術(shù)測量了大體積均質(zhì)流體及多孔介質(zhì)的溫度分布特性，探討了大體積均質(zhì)流體速度溫度同步測量技術(shù)，研究成果可為CO2咸水層和二氧化碳強(qiáng)化采油封存場地安全性及高效性提供依據(jù)。具體研究內(nèi)容如下:
　　設(shè)計了測量均質(zhì)流體及多孔介質(zhì)內(nèi)部溫度

2、分布和流體速度溫度同步測量的實(shí)驗系統(tǒng)，包括磁共振成像（MRI）、液體注入排出、溫度監(jiān)控、溫度壓力控制系統(tǒng)等。該系統(tǒng)可以精確控制樣品的溫度，并使用熱電偶測量樣品的溫度及流動進(jìn)出口溫度，從而驗證MRI溫度測量精度，該實(shí)驗平臺可用于確定均質(zhì)流體和多孔介質(zhì)的速度溫度分布。
　　利用磁共振成像技術(shù)，標(biāo)定了純水、飽和二氧化碳水及正癸烷大體積均質(zhì)樣品的縱向弛豫時間、縱向平衡磁化強(qiáng)度及自擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系。實(shí)驗結(jié)果表明一定溫度范圍內(nèi)這三個參數(shù)均

3、與溫度存在良好的線性關(guān)系，自擴(kuò)散系數(shù)法測量均質(zhì)流體樣品精度最高、溫度敏感度最高;而縱向弛豫時間法和縱向平衡磁化強(qiáng)度法測量均質(zhì)流體樣品溫度分布耗時較長，精度有限。隨后利用自擴(kuò)散系數(shù)法測量純水樣品冷卻過程中的溫度分布，隨著溫度梯度的減小，測得的流體溫度變化減慢且核磁管壁面溫度低于樣品中心。
　　開發(fā)了磁共振成像同步測量流體溫度速度的技術(shù)，開展了測量不同流速下流體的速度溫度實(shí)驗，獲得了不同速度分布及溫度分布圖。用FLUENT模擬同實(shí)驗條

4、件下的速度分布及溫度分布，模擬結(jié)果表明該方法不僅可以可視化流場速度分布，而且可以獲得較高精度溫度測量結(jié)果，溫度測量誤差在2℃以內(nèi)。模擬結(jié)果與實(shí)驗測得的溫度速度場結(jié)果吻合很好。
　　開發(fā)了多孔介質(zhì)內(nèi)流體溫度分布的測量方法，研究了多孔介質(zhì)內(nèi)飽和水的自擴(kuò)散系數(shù)、縱向弛豫時間與溫度關(guān)系特性，并用自擴(kuò)散系數(shù)法得到多孔介質(zhì)冷卻過程的降溫趨勢圖和溫度分布圖，MRI自擴(kuò)散系數(shù)法測量的溫度值與熱電偶測量值誤差基本在1℃以內(nèi)，探析了多孔介質(zhì)內(nèi)溫度分布