煤炭学报

作者：美合日阿依·穆太力普, 薛福生, 李涛, 李延静, 刘瑜,

关键词：CO₂咸水层封存, 核磁共振, 孔隙级渗流模型, 润湿性, 渗流过程,

为了明确CO2咸水层封存过程中岩心润湿性对渗流过程的影响，基于与核磁共振(NMR)技术相结合的孔隙级渗流模型的方法，研究了咸水层润湿性变化对渗流过程的影响，为揭示润湿性作用下的两相渗流规律提供了理论支撑。首先通过NMR技术测得了渗流过程中的饱和度参数，定量分析得到了平均弛豫时间和咸水饱和度的二次函数耦合关系。之后，在二维层面基于水平集法，通过将润湿性设置为不同润湿水平及空间位置函数，模拟CO2在多孔介质中驱替咸水中储层不同润湿性对渗流过程的影响。研究发现：基于核磁共振纵向弛豫时间(T1)及横向弛豫时间(T2)与咸水饱和度(S)的函数耦合关系，可以较好表征CO2驱替咸水过程中的岩心润湿性变化。基于孔隙级渗流模型表征孔隙尺度下的润湿性各向同性，发现当岩心润湿性处于极端情况，如强亲水(θ=0°)、中性润湿(θ=90°)或者强疏水(θ=180°)状态时，残余水饱和度较低，驱替效果较好。对于润湿性各向异性，驱替过程较为复杂，其对相对渗透率和残余咸水饱和度的影响各异，尤其入口端和出口端的不同润湿性表现会直接影响两相渗流过程，入口端越亲水且出口端越疏水时，咸水渗流速度越快；这可能是由于润湿性各向异性会导致渗流行为的不均匀分布，从而导致渗流速率和驱替效率在空间上和时间上的差异；可见，渗流通道的物性特征对渗流过程的影响较大。未来研究除了关注咸水层空间尺度下的相关变化外，还需注重时间尺度下的不同影响。

来源：2025年第2期

《煤炭学报》期刊编辑部

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