CO2在多相流体中扩散传质的扩散系数的确定方法与流程
CO2在多相流体中扩散传质的扩散系数的确定方法与流程
本公开涉及采油气工程，具体的是可用于确定CO2在多相体系中扩散传质的扩散系数的计算方法。
背景技术：
1、随着常规油气资源开发进入瓶颈阶段，低渗、特低渗透油气藏也成为未来开发的热点。我国低渗、特低渗透碳酸盐岩油气资源丰富，而实现这一类型油气藏的有效开发，酸压技术成为必不可少的手段。对于低压、储层敏感性较强的碳酸盐岩油气藏，在酸压施工结束后，如何快速返排液体是影响产能的一个重要因素。现场施工过程中经常利用CO2气体辅助进行酸压施工，其目的在于施工结束后能够利用CO2气体的膨胀，快速进行液体返排，同时还能对地层进行补充能量。在酸压施工过程中，CO2气体的注入时机、注入量及酸压后液体返排时机是碳酸盐岩储层获得较好改造效果的关键因素，在酸压设计过程中，CO2气体注入时机、压后排液时机的确定尤为重要。因此，需要计算CO2在饱和多相流体介质中的扩散传质规律，其扩散系数的精确求取更为重要。
2、目前气体在流体中的扩散传质规律，多采用间接法中的压降法，而且基本研究的是气体在单相流体中的扩散传质规律，比如CO2在油相或者水相中的扩散系数测定，而对于CO2在多相流体介质中的扩散传质规律研究还未见报道。
技术实现思路
1、有鉴于此，本公开提供一种CO2在多相流体中扩散传质的扩散系数的确定方法，解决现有技术中缺乏CO2在多相流体中扩散传质的扩散系数确定方法的问题。
2、为实现上述发明目的，所述的CO2在多相流体中扩散传质的扩散系数的确定方法，包括：
3、建立用于CO2扩散传质的以正己醇、原油和水组成的多相体系物理模型；
4、依据CO2在所述多相体系物理模型中扩散前缘的位置划分扩散阶段，建立CO2在不同扩散阶段的扩散数学模型；
5、对所述扩散数学模型进行求解，得到不同扩散阶段CO2在空间上的浓度分布；根据所述浓度分布求得CO2分别在正己醇、原油和水相中的扩散量；
6、利用PR气体状态方程表征CO2分别在正己醇、原油和水相中扩散的压力变化，得到微观扩散过程的压降模型，将所述扩散量代入所述压降模型得到理论压降曲线；
7、通过压降法测试CO2在正己醇、原油和水相中的实际压降曲线；
8、利用所述理论压降曲线对所述实际压降曲线进行拟合，当达到设定的拟合精度时，得出所述CO2分别在正己醇、原油和水相中的扩散系数。
9、在本公开及可能的实施例中，所述拟合精度大于0.99。
10、在本公开及可能的实施例中，所述多相体系物理模型，设定初始正己醇和CO2界面z为0，初始正己醇和原油界面z0为0.02m，油水界面z1为0.04m，模型底部zt为0.08m。
11、在本公开及可能的实施例中，所述扩散阶段的划分方法是：
12、将CO2扩散前缘未到达正己醇和原油界面，CO2仅在正己醇中扩散划分为第一扩散阶段；将CO2扩散前缘未到达油水分界面，CO2在正己醇和原油中扩散划分为第二扩散阶段；将CO2扩散前缘到达油水分界面后，CO2在正己醇、原油和水相中扩散划分为第三扩散阶段。
13、在本公开及可能的实施例中，CO2在不同扩散阶段的扩散数学模型的建立方法，包括：
14、基于菲克定律建立CO2在所述第一扩散阶段、所述第二扩散阶段及所述第三扩散阶段的扩散数学模型。
15、在本公开及可能的实施例中，基于移动网格数值模拟方法对所述扩散数学模型进行求解。
16、在本公开及可能的实施例中，利用所述移动网格数值模拟方法求解时，空间网格数量不变，对时间网格进行差分。
17、在本公开及可能的实施例中，基于有限差分的方法离散第一扩散阶段CO2在正己醇中的扩散数学模型，采用中心差分格式进行网格差分，将第一扩散阶段CO2在正己醇中的扩散数学模型、边界条件及初始条件差分网格化之后，利用MATLAB编程的方法进行求解，得到第一扩散阶段CO2在正己醇中的浓度分布，并得到CO2扩散前缘到达正己醇和原油分界面的时间t0和t0时刻CO2在正己醇中的浓度分布，将t0时刻CO2在正己醇中的浓度分布作为第二扩散阶段计算的初始条件，依次类推得到第二扩散阶段及第三扩散阶段CO2的浓度分布。
18、本公开具有如下有益效果：
19、本公开针对CO2在多相体系中扩散传质的计算方法，考虑了二氧化碳在正己醇和原油中的溶解导致的体积膨胀，因为在地下实际情况下，CO2扩散进入原油将导致体积膨胀，在实际的扩散过程中，CO2在正己醇和原油中的溶解将导致体积膨胀，所以，利用本公开方法所求得的CO2在正己醇、原油和水相中的扩散系数能较为准确的反映实际的扩散过程，而考虑原油体积的膨胀更能真实模拟地下扩散情况，为现场方案设计提供指导。
技术特征：
1.一种CO2在多相流体中扩散传质的扩散系数的确定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的CO2在多相流体中扩散传质的扩散系数的确定方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的CO2在多相流体中扩散传质的扩散系数的确定方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的CO2在多相流体中扩散传质的扩散系数的确定方法，其特征在于，所述扩散阶段的划分方法是：
- 根据权利要求4所述的CO2在多相流体中扩散传质的扩散系数的确定方法，其特征在于， CO2在不同扩散阶段的扩散数学模型的建立方法包括：
6.根据权利要求5所述的CO2在多相流体中扩散传质的扩散系数的确定方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的CO2在多相流体中扩散传质的扩散系数的确定方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的CO2在多相流体中扩散传质的扩散系数的确定方法，其特征在于：
技术研发人员：张永平,卢澍韬,刘宇,杨春城,张明慧,孙丽静,顾明勇,宋景杨,罗洋,王良,齐士龙,齐向生
受保护的技术使用者：大庆油田有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/24