超临界CO_2-水两相流与CO_2毛细捕获:微观孔隙模型实验与数值模拟研究
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【英文篇名】
SUPERCRITICAL CO_2 WATER DISPLACEMENTS AND CO_2 CAPILLARY TRAPPING:MICROMODEL EXPERIMENT AND NUMERICAL SIMULATION
【下载频次】
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【作者】
胡冉 ;
陈益峰 ;
万嘉敏 ;
周创兵 ;
【英文作者】
Hu Ran ;
Chen Yifeng ;
Wan Jiamin ;
Zhou Chuangbing ;
State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science ;
Wuhan University ;
Lawrence Berkeley National Laboratory ;
Energy Geosciences Division ;
【作者单位】
武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室 ;
劳伦斯伯克利国家实验室地球能源科学部 ;
【文献出处】
力学学报
, Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics , 编辑部邮箱
2017年 03期
【中文关键词】
CO_2地质封存 ;
微观模型 ;
两相流 ;
数值模拟 ;
毛细捕获 ;
【英文关键词】
geological carbon sequestration ;
micromodel ;
two-phase flow ;
numerical simulation ;
capillary trapping ;
【摘要】
CO_2毛细捕获机制是CO_2地质封存中的关键科学问题,然而有关孔隙尺度下(微米极)超临界CO_2毛细捕获的研究较少.采用高压流体-显微镜-微观模型实验装置,开展超临界CO_2条件(8.5 MPa,45?C)下CO_2驱替水(排水)和水驱替CO_2(吸湿)实验,采用高分辨率照相机采集CO_2水两相流运动图像,并借助光学显微镜直接观测孔隙尺度下CO_2毛细捕获特征.同时,采用计算流体动力学方法对实验过程进行三维数值模拟.数值模拟不仅反映了实验过程中两相流驱替锋面的推进过程,还刻画了孔隙尺度下被捕获的CO_2液滴/团簇三维空间形态特征.最后,基于数值模拟给出了CO_2初始饱和度与残余饱和度曲线,即毛细捕获曲线,并对比分析了3种毛细捕获曲线预测模型(即Jurauld模型、Land模型和Spiteri模型)的优劣.分析表明,Jurauld模型的描述能力稍优于Land模型,Spiteri模型的描述能力较弱.由于Land模型只需单个参数,且参数具有明确的物理意义,因此在实际工程中,建议优先采用Land模型.
【英文摘要】
The CO_2 capillary trapping is an important scientific issue in geological carbon sequestration, but few researches focus on the trapping mechanism at pore scale under supercritical CO_2 condition. In this study, based on the high-pressure fluids-microscopy-micromodel experimental system, we performed drainage experiment, i.e. supercritical CO_2 displacing water, and imbibition experiment, i.e. water displacing CO_2, under the conditions of 45?C and8.5 MPa. The DSLR camera was used to capture pictures of CO...
【基金】
国家自然科学基金(51409198,51579188);
中国博士后科学基金(2015T80833)资助项目
【更新日期】
2017-07-04
【分类号】
O359
【正文快照】
(劳伦斯伯克利国家实验室地球能源科学部,美国伯克利94720)2016–08–26收稿,2017–02–14录用,2017–02–15网络版发表.2)陈益峰,教授,主要研究方向:岩土介质多场耦合与渗流控制理论.E-mail:csyfchen@whu.edu.cn引用格式:胡冉,陈益峰,万嘉敏,周创兵.超临界CO2-水两相流与CO2毛
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