[发明专利]一种核磁共振原位测量多孔介质内气-液扩散参数的方法

权利要求书

1.一种核磁共振原位测量多孔介质内气-液扩散参数的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：获取多孔介质内气-液扩散过程的一维质子密度分布曲线和压力衰减曲线

采用低场核磁共振纯相位编码脉冲序列SE-SPI直接获取多孔介质内气-液扩散过程的一维质子密度分布曲线，曲线上的每个数据点代表不同位置的液相质子密度；同时采用压力传感器采集扩散过程中的压力衰减曲线数据；

步骤2：获得液相中沿扩散方向的气相无量纲浓度分布

根据步骤1中测得不同时刻不同位置的液相质子密度分布数据，计算出CO₂的无量纲浓度，方程如下：

C_z,t＝k(I_z,0-I_z,t) (1)

C_z,eq＝k(I_z,0-I_z,eq) (2)

式中，k是一个常数系数，I_z,0是初始时刻位置z处的液相质子密度值，I_z,t是时刻t位置z处的液相质子密度值，C_z,t是时刻t位置z处的气相浓度值；I_z,eq是平衡状态时位置z处的液相质子密度值，C_z,eq是平衡状态时位置z处的气相浓度值，初始时刻气相浓度为0；由式(1)、式(2)，将气相浓度值进行无量纲化，即得到无量纲浓度梯度：

步骤3：膨胀高度和膨胀系数的计算

当气相缓慢的扩散到液相中，会引起液相体积膨胀，反映到图像上是一维质子密度分布曲线会向右侧移动，因而，根据一维质子密度分布曲线得到任意时刻的膨胀高度，进而得到膨胀系数；

步骤4：计算气-液扩散系数

将液相分为m层，仅考虑液相顶部的膨胀，即将步骤3中测出的膨胀高度加到液相的第一层；

采用非迭代有限体积法，离散方程如下：

内点：

边界A：

边界B：

式中，下标i代表内部节点，下标i±1/2代表两层之间的界面，A代表气液接触界面，B代表液相底部，上标t代表时刻，Δz为任意两个节点之间的距离，Δt为时间间隔；C代表气相浓度值；D代表扩散系数；

将公式(1)得出的气相浓度值，采取每一层求和取平均值的方式，带入式(4)-式(6)中，计算得出不同时刻不同位置的扩散系数值；

步骤5：液相密度的计算

根据步骤1测得的压力变化数据计算出进入到液相的气相物质的量，由于计算过程中考虑液相的膨胀，因此改进后的密度计算方程如下：

式中，n为进入液相的气相物质的量，M为气相的摩尔质量，m_l为液相的初始时刻的质量，V_l为液相初始时刻的体积，ΔV为液相膨胀的体积。