多尺度实验研究H₂/盐水多相流在多孔岩石中的相对渗透率滞后、氢气溶解及奥斯特瓦尔德成熟的特征

为了安全高效地利用多孔储层进行地下氢气储存（UHS），对氢气传输特性进行多尺度表征是至关重要的。本研究对在50巴和25°C条件下17厘米贝瑞亚砂岩岩心中氢/盐水多相流进行了表征和可视化，采用微型X射线CT技术。本实验包括一次排水和浸润循环，在此期间测量了相对渗透率滞后，并有两个无流动期用于研究储存期间氢气在孔隙空间中的重新分布。在公式：见文本处发现终点相对渗透率为0.043，残余气体饱和度测得为0.32。尽管进行了广泛的预平衡，因压力升高及氢气溶解度相应增加，在岩心入口附近氢气显著溶解于盐水。在排水过程中，岩心下游观察到多个独立的氢气团，这可用溶解氢气的析出来解释。在浸润过程中，氢气的溶解导致入口附近形成优选流动路径，并最终在实验的最后阶段去除了大部分困住的氢气。这两个无流动期的特征是中等大小氢气团的碎裂和少数较大气团的生长，提供了通过溶解驱动的奥斯特瓦尔德成熟过程进行氢气重新连接的证据。这些结果表明，尽管氢气在盐水中的溶解度低，氢气的溶解仍能显著影响储层中观察到的多相流动和困气行为，应该在UHS建模中予以考虑。