一种快速测定CO2与油相间传质系数的新方法

一种快速测定co2与油相间传质系数的新方法
技术领域
1.本发明专利涉及co2与油相间传质系数的测量。具体为基于高温高压容器内co2与油相悬滴接触可使悬滴尺寸逐渐增大的定量表征，可在90秒(90s)内对非混相条件下co2与油相间传质系数进行快速且准确测定的一种新方法，所属两相动态非混相特性测量领域。


背景技术：

2.co2驱油法是提高原油采收率(eor)的一种方法，其目的是利用注入co2流体对原油有降低粘度的特性从而实现对油藏的高效开采。在co2驱油过程中，其驱替效率主要取决于co2客体分子在原油中的溶解量及co2溶解原油后引起的原油性质变化，因此co2在原油中的传质系数是确定co2驱油工艺的重要数据。现有的扩散系数测定方法主要基于pvt法，通常采用大样本量，因此需要花费大量时间来获得结果。而对于油藏条件下co2与油相间传质系数的测定，目前尚欠缺快速且准确的方法。


技术实现要素：

3.本发明提供一种快速且准确co2与油相间传质系数的新方法，基于高温高压容器内co2与油相悬滴接触可使悬滴尺寸逐渐增大的定量表征，可在90秒(90s)内对非混相条件下co2与油相间传质系数进行快速且准确测定。
4.以非混相条件下co2/液体石蜡油相体系为例，利用本方法测试其相间传质系数所采用的具体技术方案是：
5.一种测定油藏条件下co2与油相间传质系数的新方法，由1.进油口；2，13.手柄；3.进油手摇泵；4.计算机；5.ccd摄像机；6.压力表；7.观察腔；8.毛细滴管；9.泛光源；10.温度控制单元；11.co2气罐；12.co2增压罐；14.进气手摇泵；15进水口；16阀门i；17阀门ii。组成的实验装置完成测量。
6.所述的观察腔7密封性良好，耐高温高压性能良好，罐体左侧为ccd相机5，用于接收罐内图像信号并传给计算机4进行处理。罐体右侧为泛光源9，用于为ccd相机5提供光源。以测量co2与液体石蜡油相间传质系数为例，具体分为以下步骤：
7.(1)使用温度控制单元10将温度调至实验所需温度，使用co2增压罐12将co2气体压力增压到2mpa，将油相从进油手摇泵3注入并使其悬挂在毛细滴管8末端，待其稳定后关闭阀门16，使油滴与co2环境形成一个孤立系统；
8.(2)使用ccd相机5记录下液滴体积变化情况并使用计算机4内advance软件进行分析。每个压力下的液滴记录90s，每5s记录一次液滴体积。
9.(3)使用二氧化碳增压罐12对体系内二氧化碳增压，每次升压1mpa并使用ccd相机5做液滴体积变化的记录。之后以时间为横坐标、以油相悬滴直径的平方为纵坐标绘制参数变化曲线。
10.(4)利用计算公式
[0011][0012]
即可求得对应温度和压力下co2与油相间的传质系数d
ab
(单位为m2/s)。其中，是二氧化碳的密度，ρ
lp
是液体石蜡的密度，是二氧化碳的摩尔质量，m
lp
是液体石蜡的摩尔质量，是一项参数，代表着等效油滴直径随时间的变化。
[0013]
本测试方法简单、快速、准确，可广泛应用于co2/油相动态相平衡特性的测试实验,并可对co2现场驱油工艺设计提供有效指导。
附图说明
[0014]
图1是本发明的实验系统图
[0015]
图中：1.进油口；2，13.手柄；3.进油手摇泵；4.计算机；5.ccd摄像机；6.压力表；7.观察腔；8.毛细滴管；9.泛光源；10.温度控制单元；11.co2气罐；12.co2增压罐；14.进气手摇泵；15进水口；16阀门i；17阀门ii。
[0016]
图2是油滴体积在传质过程中的变化情况
[0017]
图中：依次为液体石蜡油滴体积在61.8℃和5mpa条件下0s、5s、10s、15s、20s、25s、30s、45s、90s时的体积情况。
[0018]
图3是测试获得的co2/油相扩散系数再在不同温度、压力条件下的具体数值，以及与现有经验公式结果的对比。
具体实施方式
[0019]
下面结合附图以非混相条件下的co2/液体石蜡油相体系为例，对本发明介绍的新方法进行具体说明。
[0020]
参照附图1，本发明测量方法的实验装置是由1.进油口；2，13.手柄；3.进油手摇泵；4.计算机；5.ccd摄像机；6.压力表；7.观察腔；8.毛细滴管；9.泛光源；10.温度控制单元；11.co2气罐；12.co2增压罐；14.进气手摇泵；15进水口；16阀门i；17阀门ii组成。
[0021]
在实验过程中，将液体石蜡油相液滴稳定悬挂在co2环境之中，并利用ccd相机5计算机4悬滴的体积及表面积随时间的变化进行记录和测量。附图2即为ccd相机5拍摄到并传递给计算机4处理后的油相悬滴数据，可见随着时间的推移，悬滴的体积在不断的扩大示出油相与co2流体间的动态传质过程。将此过程所得的油相悬滴体积带入计算公式即可求得对应温度和压力下co2与油相间的传质系数d
ab
(单位为m2/s)。
[0022]
所得传质系数与如下经验公式预测结果进行对比，
[0023]
[0024]
其中，μa是油相的粘度，单位为mpa.s；mb是co2的摩尔质量，单位为g/mol；vb是co2的摩尔体积，单位是cm3/mol；p是系统压力，单位是psi；t是温度，单位是k。以d
ab
为纵坐标，压力为横坐标。
[0025]
本方法测试结果与经验公式预测结果对比如附图3所示，表明本方法测试的准确性。
[0026]
以上实施方案仅用于说明而非限制本发明专利的技术方案。不脱离本发明专利精神的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明专利的权利要求范围当中。


技术特征：
1.一种快速测定co2与油相间传质系数的新方法，具体为基于高温高压容器内co2与油相悬滴接触可使悬滴尺寸逐渐增大的定量表征，可在90秒(90s)内对非混相条件下co2与油相间传质系数进行快速且准确测定的一种新方法，以co2/液体石蜡油相体系为例，该方法包括以下步骤：(1)使用温度控制单元10将温度调至实验所需温度，使用co2增压罐12将co2气体压力增压到2mpa，将油相从注液口3注入并使其悬挂在毛细滴管8末端，待其稳定后关闭阀门16，使油滴与co2环境形成一个孤立系统；(2)使用ccd相机5记录下液滴体积变化情况并使用计算机4内advance软件进行分析。每个压力下的液滴记录90s，每5s记录一次液滴体积。(3)使用二氧化碳增压罐12对体系内二氧化碳增压，每次升压1mpa并使用ccd相机5做液滴体积变化的记录。之后以时间为横坐标、以油相悬滴直径的平方为纵坐标绘制参数变化曲线。(4)利用计算公式即可求得对应温度和压力下co2与油相间的传质系数d
ab
(单位为m2/s)。其中，是二氧化碳的密度，ρ
lp
是液体石蜡的密度，是二氧化碳的摩尔质量，m
lp
是液体石蜡的摩尔质量，是一项参数，代表着等效油滴直径随时间的变化。

技术总结
准确测定CO2与油相间的传质系数是成功设计CO2驱替工艺及增强其驱替效果的关键。本发明提供一种快速且准确CO2与油相间传质系数的新方法，基于高温高压容器内CO2与油相悬滴接触可使悬滴尺寸逐渐增大的定量表征，可在90秒(90s)内对非混相条件下CO2与油相间传质系数进行快速且准确测定。所述测量方法，以测试CO2/液体石蜡油相传质系数为例，在实验时将CO2注入压力容器形成环绕相，升高CO2压力使系统压力低于此温度下的混相点压力，稳定后将油相悬挂在毛细滴管末端，之后悬滴会因相间传质作用体积不断扩大，同时使用CCD相机拍下悬滴缩小过程并记录其体积参数随时间的变化关系。利用计算公式即可求得对应温度和压力下CO2与油相间的传质系数D


技术研发人员：杜东兴 崔鑫铖
受保护的技术使用者：青岛科技大学
技术研发日：2022.06.07
技术公布日：2022/11/1