[发明专利]一种利用磁共振成像技术快速测量气-液扩散系数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用磁共振成像技术快速测量气-液扩散系数的方法，属于油藏物理模拟检测领域。

背景技术

气体的扩散性是采油工程中一个重要的研究课题。要了解两种不同相态，特别是气液相态之间的传输特性，就必须要研究扩散特性，进而分析由于浓度梯度导致的传输和溶解速率。由于不同气液系统的扩散特性不同，因此，有必要确定扩散系数的值，来对传质过程和注气提高石油采收率项目进行设计。特别在CO₂-EOR项目中，扩散系数对于工程设计、风险评估、经济评价等方面都是必要的数据。

扩散系数的测量方法大体分为两种：间接法和直接法。间接法需要测量与扩散过程相关的一些参数的变化，比如溶液体积的变化、气液界面的运移速率和扩散系统的压力变化等。但是这些间接方法需要准确建立测量参数与扩散相浓度的关系，并且需要对被测量参数进行精确的测量，有较大的局限性。直接法需要测量的是扩散相的浓度分布，但是一般都要花费较长的时间，达到平衡浓度时才能计算出扩散系数。

发明内容

为了克服上述现有技术所存在的问题，本发明提供了一种利用磁共振成像技术快速测量气-液扩散系数的方法。该方法利用磁共振成像(MRI)技术对气体在液相的扩散过程进行准确的把握，由于气体在液相中的扩散导致液相浓度发生变化，在气体扩散至液相底部之前的时间段内，通过成像技术对液相的浓度分布数据进行分析，可以快速确定气-液扩散过程中的扩散系数。

本发明的技术方案是一种利用磁共振成像技术快速测量气-液扩散系数的方法，其特征在于以下步骤：

(1)获得成像区域内沿扩散方向每一个位置的液相浓度分布

扩散过程中的某一个时刻的二维投影图像信号强度与气相未注入初始时刻的投影图像信号强度的比值，为液相的浓度分布，沿垂直于扩散方向将每一个位置的浓度值加和后取平均值，获得成像区域内沿扩散方向每一个位置的液相浓度分布；

(2)获得基准时刻和计算时刻间每一个位置的浓度差

通过对不同时刻的液相浓度分布进行比较，确定气体扩散到底部的时刻；将该时刻之前的时间平均分成m份作为计算时刻，记为

选取扩散刚开始阶段的某一时刻为基准时刻，记为t1，该基准时刻每一个位置的液相浓度C_y(t₁)减去计算时刻每一个位置的液相浓度获得基准时刻和计算时刻间每一个位置的浓度差；

(3)获得气-液扩散系数

按公式(1)非线性拟合浓度差数据位置数据y和时间数据t₁,得到每个计算时刻的扩散系数值D：

Cy(t1)-Cy(t2k)=K·(erfc(y2D·t2k)-erfc(y2D·t1))---(1)]]>

其中K为一个常数，erfc为误差函数；