CO₂和高溫蒸汽都在提高原油采收中被廣泛應(yīng)用。兩者聯(lián)合可以有效降低原油黏度、改善流動(dòng)性,補(bǔ)充地層能量,提高波及效率。在高溫蒸汽作用下,已溶解于原油的CO₂會(huì)發(fā)生過飽和析出。析出氣泡成核、生長(zhǎng)和流動(dòng)對(duì)地層多相流體分布及滲流有重要影響。本文通過孔隙尺度高壓可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),研究超臨界CO₂-油升溫過飽和析出,探究了升溫幅度和速率對(duì)過飽和析出氣泡成核、生長(zhǎng)和流動(dòng)三個(gè)階段的影響機(jī)理,同時(shí)也分析了氣泡不同成核特征對(duì)后續(xù)生長(zhǎng)和流動(dòng)的影響規(guī)律。 

【文章來源】：工程熱物理學(xué)報(bào). 2020,41(11)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖１孔隙尺度高溫高壓可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)［１１】??Ｆｉｇ．?１?Ｐｏｒｅ－ｓｃａｌｅ?ｌｉｉｇｈ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｖｉｓｕａｌ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｙｓｔｅｍ??

熱器以及高壓圍壓釜釜體加熱器控??制。本研究中需要對(duì)微觀模型進(jìn)行升溫，圍壓釜加??熱器需要對(duì)整個(gè)圍壓釜加熱，從而加熱微觀模型，反??應(yīng)速度慢、難以精確控制，同時(shí)往往微觀模型上下游??與圍壓釜接觸部分先于微觀模型被加熱，影響升溫??實(shí)驗(yàn)。??本研究中設(shè)計(jì)加工了微觀模型局部加熱測(cè)溫結(jié)??構(gòu)，通過微加工技術(shù)沉積在玻璃片上的鉑絲可以實(shí)??現(xiàn)對(duì)于微觀模型局部進(jìn)行加熱的功能，同時(shí)利用鉑??絲的電阻隨溫度變化特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)于微觀模型局部??溫度測(cè)量。微觀模型局部加熱測(cè)溫結(jié)構(gòu)加工示意圖??如圖２（ａ）所示：在玻璃片上光刻后進(jìn)行銪及鈦金屬??滅射，鈦金屬可以有效防止滅射在玻璃上的鉑發(fā)生??物理脫落，最終通過光刻膠剝離工藝后可以得到所??需要的鉑絲加熱測(cè)溫結(jié)構(gòu)。將沉積了鉑絲結(jié)構(gòu)的玻??璃片與特定的印刷電路板（ＰＣＢ）進(jìn)行黏接，并通過??金絲壓焊將玻璃片上鉑絲連接到ＰＣＢ導(dǎo)線接口，焊??玻璃?光刻膠??１．清洗?２．勻膠??３．光刻??拍＆鈦??４．金屬鵬射??５．光刻膠剝離??玻璃鉑絲?ＰＣＢ??金絲??壓焊??鉑結(jié)構(gòu)與ＰＣＢ金絲壓焊??（ａ）微加工工藝示意圖??１６２０??１５９０??１５６０??”１５３０??＾?１５００??１４７０??１４４０??１４１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０?１００??Ｔ／°Ｃ??（ｂ）電阻－溫度測(cè)量曲線??圖２微觀模型局部加熱測(cè)溫結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?２?Ｍｉｃｒｏｍｏｄｅｌ?ｌｏｃａｌ?ｈｅａｔｉｎｇ?＆：?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｕｎｉｔ??接后用環(huán)氧樹脂灌封膠密封焊接點(diǎn)及金絲部分。密??封后通過導(dǎo)熱硅膠將加熱測(cè)溫

??Ｃ０２相。根據(jù)非均相成核理論１１２１，當(dāng)升溫導(dǎo)致超臨??界ｃｏ２在原油中過飽和度足夠大使得相變自由能超??過界面自由能時(shí)，超臨界ｃｏ２氣泡才會(huì)在壁面成核??析出，而這個(gè)過程同樣受到升溫的幅度及速率影響。??在保持升溫速率為１１?左右條件下，分別進(jìn)??行了升溫幅度為５．４?Ｋ和９．２?Ｋ的Ｃ０２－正十二烷??升溫過飽和析出實(shí)驗(yàn)，但是實(shí)驗(yàn)中微觀模型內(nèi)始終??沒有發(fā)現(xiàn)Ｃ０２氣泡析出，可見超臨界Ｃ０２－正十二??烷體系需要一定過飽和度才能使得超臨界Ｃ０２氣泡??成核析出．??圖３（ａ）￣（ｅ）為可視化系統(tǒng)捕捉到的實(shí)驗(yàn)１？５工??況中超臨界Ｃ０２氣泡析出成核的圖像。可以發(fā)現(xiàn)所??有工況中捕捉到氣泡的時(shí)候，氣泡尺寸都已經(jīng)和孔??隙尺寸可比。個(gè)別捕捉到氣泡成核完整過程的實(shí)驗(yàn)??中發(fā)現(xiàn)，氣泡從成核到尺寸與孔隙可比的過程非常??短，推測(cè)是由于超臨界Ｃ０２在正十二烷中較大的溶??解度、過飽和度導(dǎo)致超臨界Ｃ０２氣泡成核后初期快??速生長(zhǎng)。??實(shí)驗(yàn)１？３升溫速率接近，保持在１１?Ｋｍｉｉｉ－１左??右，升溫幅度從１５．８?Ｋ增加至３４．４?Ｋ。實(shí)驗(yàn)１和實(shí)??驗(yàn)２中產(chǎn)生的氣泡成核數(shù)量均較少，實(shí)驗(yàn)２相比實(shí)??驗(yàn)１，隨著升溫幅度增加，微觀模型多孔結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生??的超臨界Ｃ０２氣泡成核點(diǎn)略微增多。實(shí)驗(yàn)３中升溫??幅度為３４．４?Ｋ，多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)快速產(chǎn)生大量密集的超??臨界Ｃ０２氣泡，并在初期快速生長(zhǎng)占據(jù)臨近大孔空??間。實(shí)驗(yàn)３？５升溫幅度保持在３５?Ｋ左右，升溫速率??從１１．５?Ｋ．ｍｉｎ＿１降至２．６?Ｋ．ｍｉｎ－１。隨著升溫速率降??低，成核氣泡數(shù)量減少。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)４、５中氣泡成核??現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)１、２中較為接近，氣泡成核數(shù)


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