均質流體及多孔介質溫度分布的磁共振測量.pdf

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

2、分布和流體速度溫度同步測量的實驗系統(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出口溫度，從而驗證MRI溫度測量精度，該實驗平臺可用于確定均質流體和多孔介質的速度溫度分布。
　　利用磁共振成像技術，標定了純水、飽和二氧化碳水及正癸烷大體積均質樣品的縱向弛豫時間、縱向平衡磁化強度及自擴散系數(shù)與溫度的關系。實驗結果表明一定溫度范圍內這三個參數(shù)均

3、與溫度存在良好的線性關系，自擴散系數(shù)法測量均質流體樣品精度最高、溫度敏感度最高;而縱向弛豫時間法和縱向平衡磁化強度法測量均質流體樣品溫度分布耗時較長，精度有限。隨后利用自擴散系數(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，開展了測量不同流速下流體的速度溫度實驗，獲得了不同速度分布及溫度分布圖。用FLUENT模擬同實驗條

4、件下的速度分布及溫度分布，模擬結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果，溫度測量誤差在2℃以內。模擬結果與實驗測得的溫度速度場結果吻合很好。
　　開發(fā)了多孔介質內流體溫度分布的測量方法，研究了多孔介質內飽和水的自擴散系數(shù)、縱向弛豫時間與溫度關系特性，并用自擴散系數(shù)法得到多孔介質冷卻過程的降溫趨勢圖和溫度分布圖，MRI自擴散系數(shù)法測量的溫度值與熱電偶測量值誤差基本在1℃以內，探析了多孔介質內溫度分布