CO2咸水層封存已被證實(shí)是一種有效緩解溫室效應(yīng)的碳減排方式。在CO2咸水層封存過(guò)程中,毛細(xì)管封存和溶解封存是實(shí)現(xiàn)CO2長(zhǎng)期封存的重要機(jī)制。研究CO2-咸水兩相流動(dòng)特性、相間界面演變規(guī)律和CO2-咸水局部傳質(zhì)特性,對(duì)于評(píng)估CO2咸水層封存的時(shí)效性和安全性具有重要意義�；谏鲜霰尘�,本文開(kāi)展了 CO2咸水層封存兩相流動(dòng)與傳質(zhì)特性研究。利用CT可視化方法,闡明混合注入模式下的氣水流動(dòng)特性,探析CO2驅(qū)替效率的主要影響因素。揭示溶解封存過(guò)程相間界面演變規(guī)律,實(shí)現(xiàn)對(duì)相間界面演變的定量化描述。解明CO2非平衡溶解過(guò)程局部傳質(zhì)特性,基于孔隙尺度局部傳質(zhì)系數(shù),建立并評(píng)估穩(wěn)定與不穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)的傳質(zhì)模型。主要研究?jī)?nèi)容如下:設(shè)計(jì)并搭建了基于微焦點(diǎn)X射線CT的氣水流動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),利用CO2/混合氣進(jìn)行了氣水混注驅(qū)替實(shí)驗(yàn),探明了氣水比、注入流速、CO2中N2雜質(zhì)及溫度壓力條件對(duì)驅(qū)替效率的影響。發(fā)現(xiàn)在較低注入流速下,氣水混注過(guò)程和單純注入CO2時(shí)的驅(qū)替效率相近;在較高注入流速下,氣水混注過(guò)程產(chǎn)生更多孤立CO2團(tuán)簇,驅(qū)替效率較低。CO2-N2混合氣在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移能力大于純CO2,空間分布更為均勻,提升氣體驅(qū)替效率...

【文章頁(yè)數(shù)】：150 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)表
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 多孔介質(zhì)內(nèi)CO₂驅(qū)替咸水研究進(jìn)展
        1.2.1 地層條件
        1.2.2 流動(dòng)條件
    1.3 CO₂-咸水傳質(zhì)特性研究進(jìn)展
        1.3.1 CO₂-咸水兩相傳質(zhì)機(jī)理
        1.3.2 傳質(zhì)過(guò)程界面特性
        1.3.3 重力不穩(wěn)定流動(dòng)特性
    1.4 本文主要研究思路
2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及方法
    2.1 基于微焦點(diǎn)X射線CT的氣水流動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        2.1.1 微焦點(diǎn)X射線CT
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    2.2 CT圖像處理
        2.2.1 原始CT圖像降噪處理
        2.2.2 各相分割與提取
        2.2.3 三維可視化分析
        2.2.4 基于CT圖像的參數(shù)測(cè)量方法
    2.3 本章小結(jié)
3 混合注入模式下的氣水流動(dòng)特性研究
    3.1 多孔介質(zhì)內(nèi)氣體空間分布特性
        3.1.1 CO₂-咸水氣水混注
        3.1.2 混合氣-咸水氣水混注
    3.2 驅(qū)替效率影響因素分析
        3.2.1 注入流速與氣水比
        3.2.2 混合氣注
        3.2.3 溫度壓力條件
    3.3 混合注入模式下的臨界驅(qū)替系數(shù)
    3.4 本章小結(jié)
4 溶解封存過(guò)程相間界面演變規(guī)律研究
    4.1 CO₂-咸水相間界面演變方式
        4.1.1 咸水流動(dòng)路徑發(fā)展方式
        4.1.2 相間界面演變類型
        4.1.3 非均質(zhì)性與重力效應(yīng)的影響
    4.2 相間界面面積分布特征
        4.2.1 界面面積頻度分布
        4.2.2 界面面積累積比率
    4.3 相間界面面積與咸水飽和度定量關(guān)系
        4.3.1 比界面面積
        4.3.2 界面面積特征量
        4.3.3 相對(duì)界面面積
    4.4 本章小結(jié)
5 CO₂非平衡溶解過(guò)程局部傳質(zhì)特性研究
    5.1 CO₂非平衡溶解特性
        5.1.1 CO₂動(dòng)態(tài)溶解進(jìn)程
        5.1.2 孔隙面積與非均質(zhì)性對(duì)CO₂團(tuán)簇尺寸的作用
        5.1.3 CO₂團(tuán)簇尺寸分布特性
    5.2 孔隙尺度局部傳質(zhì)系數(shù)測(cè)定
        5.2.1 CO₂濃度變化規(guī)律
        5.2.2 重力數(shù)對(duì)局部傳質(zhì)系數(shù)的影響
    5.3 傳質(zhì)模型構(gòu)建與比較
        5.3.1 穩(wěn)定和不穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)的傳質(zhì)模型
        5.3.2 表觀傳質(zhì)系數(shù)與總括傳質(zhì)系數(shù)的影響
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3798312