[发明专利]一种测量CO2从水相向油相扩散过程中扩散系数和平衡浓度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量CO₂从水相向油相扩散过程中扩散系数和平衡浓度的方法，属于石油化工的技术领域。

背景技术

近年来，世界各地对温室气体减排要求日益提高，CO₂废气的处理逐渐成为当今社会亟待面对和解决的难题。油田上处理CO₂的最有效方法就是将其注入油气田，不仅封存了CO₂，还有效提高了油气田的采收率。由于CO₂具有独特的相态特性和采油机理，使其在低渗油藏、稠油油藏开采的应用越来越广泛。

在CO₂驱、CO₂吞吐以及CO₂水气交替驱油过程中，原油、地层水或注入水与CO₂接触后，地层流体将形成油气水三相体系，CO₂在油相、水相以及油水两相间扩散传质，溶解在原油中的CO₂能够使原油体积膨胀，增加弹性驱动力，同时降低原油的粘度和油水界面张力，改善油水流度比，使储层中的原油更易于采出。研究CO₂在油水两相的质量传递规律，在预测注入CO₂在油藏中的运移和分布特征、提高原油采收率、指导油藏的有效开采方面发挥着重要作用。因此，测定CO₂在油水相间的扩散系数及平衡浓度对于CO₂驱油技术的发展具有重要意义。

扩散系数的测量方法主要有直接测量法和间接测量法，由于直接测量法操作复杂，取样要求高，因此，国内外多采用间接测量法测量分子扩散系数，其中，压力降落法是目前较常用的间接测量方法。比较有代表性的压力降落法有：(1)1996年，Riazi建立的定容PVT筒测试气-液扩散系数方法；(2)2000年，Zhang等在Riazi试验方法的基础上进行改进，并测试了CO₂在黑油中的扩散系数；(3)2010年，郭平等测定了高温高压CO₂-原油分子扩散系数。

中国专利文献CN102706779A公开了一种测量CO₂在岩石中扩散系数的方法。该发明通过测定CO₂气体压力的变化获取CO₂在岩石中扩散系数。另外，CO₂在液相中的平衡浓度主要是通过酸碱中和法或气液分离法直接测量溶解在一定量液相中的CO₂含量，从而获得溶解在液相中的CO₂浓度。

上述比较有代表性的压力降落法及中国专利文献CN102706779A公开的测量CO₂在岩石中扩散系数的方法都是针对气液两相间的分子扩散系数而言，目前，对于CO₂在不互溶的油水两相间的传质扩散研究，特别是CO₂从水相向油相扩散过程中扩散系数的测定，国内外还未见相关报道。

发明内容

发明概述

针对现有技术的不足，本发明公开了一种测量CO₂从水相向油相扩散过程中扩散系数和平衡浓度的方法。

本发明通过U型管分隔油、气、水三相，将U型管底部蒸馏水饱和CO₂，形成饱和碳酸水，U型管一端注入CO₂，另一端注入原油，由于碳酸水中的CO₂向油相扩散，碳酸水不再饱和，从而促使气相CO₂溶解在碳酸水中。利用气态CO₂溶解于饱和碳酸水后造成的压力随时间变化关系，根据Riazi和Zhang建立的扩散系数数学模型，间接推算出饱和碳酸水中的CO₂向油相运移的扩散系数和CO₂在油相中的平衡浓度。

本发明的技术方案如下：

一种CO₂从水相向油相扩散过程中扩散系数和平衡浓度的测量方法，其中,该方法的实施应用到测量装置，所述测量装置包括垂直固定设置的U型管，所述U型管包括a端和b端，所述a端和所述b端均开口朝上；具体步骤包括：

(1)测定所述U型管容积V₁及所述U型管内径横截面面积A₁，检验整个所述测量装置的气密性；

(2)将温度为T的蒸馏水注入所述U型管，使所述U型管内充满蒸馏水，所述T的取值范围为25℃-90℃,；