锰离子在多孔介质-凝胶体系中扩散及伤害凝胶的可视化实验和数值模拟

• 作者: 刘子昂 狄勤丰 秦荣胜 蒋帆 陈会娟 顾春元
• 来源期刊: 石油勘探与开发
• 学科: 工学
• 关键词: 凝胶调驱 扩散反应模型 氯化锰 核磁共振成像 凝胶伤害 可视化 数值模拟
• 年，卷（期）: 2019,（2）
• 所属期刊栏目: 油气田开发
• 页码范围: 354-360
• 页数: 7页
• 分类号: TE357.46
• 字数: 6544字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11698/PED.2019.02.15

摘要

基于核磁共振成像技术和Mn2+的信号抑制特性,探索矿物离子对凝胶结构损害的可视化新方法.通过氯化锰溶液静态扩散实验和驱替凝胶实验,研究了Mn2+在多孔介质-凝胶体系中的扩散和分布特征,测得凝胶的核磁图像和驱替压力.实验结果显示,Mn2+在多孔介质-凝胶体系中的静态扩散符合Fick扩散定律,其扩散速度随Mn2+浓度上升而加快,凝胶图像面积随之缩小;浓度较高的氯化锰溶液驱替凝胶过程中凝胶的图像减小更快,水驱压力降幅更大.考虑Mn2+与凝胶的化学吸附反应,建立了Mn2+的扩散反应数学模型,分析Mn2+浓度分布特征,数值模拟结果与核磁共振成像实验结果吻合,计算得到Mn2+的扩散系数约为1.6 mm2/h,显著影响凝胶核磁成像信号的浓度不低于2.5g/L.研究表明,岩心中Mn2+向凝胶中扩散,抑制了凝胶的成像信号并损伤其强度,且浓度越高影响越大;增加凝胶的反应吸附量、采用离子吸附隔离剂、提高反应速度、减少扩散时间均可以降低Mn2+对凝胶的影响.