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将CO2气体注入地下盐水层或者油层是进行温室气体地质埋存和资源化利用的两种重要的方式,为深入了解这一过程,以及对埋存能力有个数量上的界定,就必须掌握CO2气体在盐水和原油中的溶解度和扩散系数资料,这也是进行工程施工和数值模拟的关键数据。
论文在前人的研究基础上,建立了一套可信的溶解度实验设备和测定方法,对前人的溶解度测定结果进行了校正,给出了新的关联结果。
对于CO2在水中的溶解,进行了机理探索,同时用加入搅拌条件的方式模拟了地层条件下机械弥散作用对传质结果的可能影响,本文的搅拌条件(1200r/min)可以在分子扩散和密度引起的自然对流扩散基础上提高将CO2在水中的传质系数提高大约5倍。
另外,当CO2达到超临界时,其传质扩散系数要比CO2在气体状态大得多,搅拌条件己不足以明显使传质过程加速。
对于CO2在油中的溶解扩散,测定了直馏煤油、大庆原油、吉林原油中的溶解度和分子扩散系数。测定结果表明,在直馏煤油中的溶解度大约是在同等条件下去离子水中溶解度的5倍:相似条件下,大庆原油和吉林原油中约是在去离子水中溶解度的3倍;对于气体在油相中的分子扩散系数,在不同溶剂中的大小顺序是直馏煤油、吉林原油、大庆原油,分别为10-8、10-9、10-10 m2/s数量级。