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华南师范大学学报(自然科学版)2025年第04期:基于微流控实验的CO_2微纳米气泡水多相流动特性

来源:期刊VIP网 时间:


作者:杨柳;朱凯;张记刚;芮振华;董广涛;朱政霖;张明博;陈浩儒;

单位:中国矿业大学(北京)/隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室;新疆油田公司勘探开发研究院;中国石油大学(北京)碳中和示范性能源学院;

摘要:CO_2微纳米气泡在提高采收率与碳封存方面存在巨大潜力,但是大多数油藏环境具有高温、高矿化度和低渗透率等储层特征,影响微纳米气泡稳定性及驱油效率。基于CT扫描获得的非均质多孔介质模型,制备刻蚀芯片,开展了微流控可视化实验。通过显微镜观测驱替过程中油水界面变化、油滴剥离及运移特征,分析微纳米气泡流度调控对驱油效率及残余油分布的影响。结果表明:低流速(0.1μL/min)时气泡通过贾敏效应封堵高渗通道,采收率较水驱提高53.8%;高流速(2μL/min)阶段剪切触发气泡聚并形成优势路径,驱油效率提高34.8%;相较于N_2、H_2和O_2体系,CO_2微纳米气泡对盲端孔隙封堵效果最佳(残余油降低38%~45%),但低流速驱替动力较弱导致采收率较N_2低7.3%;CO_2采收率随流速单调上升,N_2体系超过0.5μL/min后采收效率下降6.5%。CO_2微纳米气泡通过“封堵-剪切”动态平衡突破传统驱替极限,其自适应流度调控机制(低流速重构流场/高流速贯通通道)使采收率增速随流速的提升而提高2.8倍。

关键词:微流控;;CO_2微纳米气泡水;;流度调控;;非均质多孔介质;;提高采收率

基金资助:国家自然科学基金项目(52374014)