一种高温高压下超临界二氧化碳毛细管粘度计及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种高温高压下超临界二氧化碳毛细管粘度计，包括第一中间容器，第二中间容器，第一电磁搅拌机，第二电磁搅拌机，二氧化碳气源、恒速恒压跟踪泵，第一储水罐，抛光毛细管，差压变送器、回压阀、第一压力表、增压泵、第二储水罐和恒温装置；本发明专利技术还公开了一种高温高压下超临界二氧化碳毛细管粘度计的操作方法；本发明专利技术的粘度计克服了常规高压毛细管粘度计无法测量可压缩流体的缺陷，适用于评价任意类型的非牛顿流体的粘度，避免了通过增减二氧化碳改变压力造成的测量误差，提高了实验精度，可在一次实验中评价不同温度不同压力下流体粘度随剪切速率的变化关系，实现连续操作，可为油田现场钻井和压裂施工方案提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及流变学测定
，特别是一种高温高压下超临界二氧化碳毛细管粘度计及使用方法。
技术介绍
二氧化碳因其化学性质稳定、临界温度接近室温、临界压力较低、无毒、价格低廉等特性，使得超临界二氧化碳被广泛应用于超临界萃取、有机合成、精密仪器清洗、超临界流体色谱等方面。在油气藏开发过程中，超临界二氧化碳能够减少粘土水化膨胀，降低破岩门限压力，提高单井产量和采收率，在欠平衡钻井和压裂中具有广泛的应用前景。但由于超临界二氧化碳粘度较低，携砂携岩能力差，需要加入增粘剂来提高其粘度，以增强其携砂携岩能力。由于二氧化碳和增粘剂的混合体系的浊点压力一般在20MPa以上，限制了传统类型的旋转式粘度计和毛细管式粘度计的应用。常规的高压毛细管流变仪一般用来评价高分子材料熔融态的流变性质，不适用于超临界流体的粘度测量。学位论文(高压旋转粘度计的研制及合成油压粘特性研究)公开了一种高压旋转粘度计的实验装置及方法，该装置根据旋转法测量中等剪切速率下润滑油的粘度随压力的变化，测量的剪切速率范围为200-2000s-1，该方法主要适用于润滑油粘度的测量，不适用于超临界流体粘度的测量。专利(201310129549.6)公开了一种超临界二氧化碳在地层中粘度特性的实验装置及方法，通过测量增粘后的超临界二氧化碳通过岩心前后的压力变化，根据达西定律计算其在地层多孔介质中的粘度，该方法是基于达西定律，同时忽略了岩心内部复杂孔隙结构和吸附的影响。但由于超临界二氧化碳和增粘剂的体系是非牛顿流体，且体系在岩心内部孔隙中可能出现非稳态流动，因而使用达西定律会造成测量的误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种高温高压下超临界二氧化碳毛细管粘度计及使用方法，用于测量高温高压下超临界二氧化碳流体的粘度，以完善超临界二氧化碳流变学行为评价技术，为超临界二氧化碳欠平衡钻井和压裂提供技术支撑。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种高温高压下超临界二氧化碳毛细管粘度计，包括第一中间容器，第二中间容器，第一电磁搅拌机，第二电磁搅拌机，二氧化碳气源、恒速恒压跟踪泵，第一储水罐，抛光毛细管，差压变送器、回压阀、第一压力表、增压泵、第二储水罐和恒温装置；所述第一中间容器下方设置第一电磁搅拌机，所述第一中间容器的上部通过第一管线与第一三通阀相连，所述第一三通阀通过第二管线与第三三通阀相连，所述第二管线上设置第一截止阀，所述第一三通阀通过第三管线与第四三通阀相连，所述第三管线上设置第二截止阀，所述第一中间容器下部通过第四管线与二氧化碳气源相连，所述第四管线上设置第五截止阀，所述第一中间容器下部通过第五管线与第一四通阀相连，所述第五管线上设置第六截止阀；所述第一储水罐通过第六管线与恒速恒压跟踪泵相连，所述恒速恒压跟踪泵通过第七管线与第三三通阀相连；所述第二中间容器下方设置第二电磁搅拌机，所述第二中间容器上部通过第八管线与第二三通阀相连，所述第二三通阀通过第九管线与第三三通阀相连，所述第九管线上设置第三截止阀，所述第二三通阀通过第十管线与第四三通阀相连，所述第十管线上设置第四截止阀；所述第二中间容器下部通过第十一管线与第五三通阀相连，所述第十一管线上设置第七截止阀，所述第二中间容器通过第十二管线与大气连通，所述第十二管线上设置第八截止阀；所述抛光毛细管一侧与第一四通阀相连通，所述抛光毛细管另一侧与第五三通阀相连通；所述差压变送器一侧通过第十三管线与第六三通阀相连，所述差压变送器另一侧通过第十四管线与第七三通阀相连，所述第六三通阀通过第十五管线与第一四通阀相连，所述第十五管线上设置第九截止阀；所述第七三通阀通过第十六管线与第五三通阀相连，所述第十六管线上设置第十截止阀；所述第六三通阀通过第十七管线与第七三通阀相连，所述第十七管线上设置第十一截止阀；所述第一四通阀上设置第一压力表；所述第四三通阀通过第十八管线与回压阀相连，所述回压阀通过第十九管线与增压泵相连，所述回压阀通过第二十管线与第二储水罐相连。优选的，所述第一中间容器、第二中间容器、第一电磁搅拌机、第二电磁搅拌机、抛光毛细管、差压变送器、第一压力表、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第五三通阀、第六三通阀、第七三通阀、第一四通阀以及相应的截止阀和管线均放置于恒温装置内，所述恒温装置的体积为850mm×700mm×800mm，容积为476L，所述恒温装置温度控制范围为30-150℃，精度为0.1℃。优选的，所述二氧化碳气源为二氧化碳钢瓶。优选的，所述第一中间容器和第二中间容器的容积均为2000mL，所述第一储水罐和第二储水罐的容积均为10L。优选的，所述第一电磁搅拌机和第二电磁搅拌机的速度范围为0-600rad/min。优选的，所述恒速恒压跟踪泵流量控制范围为0-10mL/min，精度为0.01mL/min，压力控制范围为0-70MPa，精度为0.01MPa。优选的，所述抛光毛细管为不锈钢材质，毛细管内径范围为0.1-1.0mm，毛细管长度范围为0.1-0.5m。优选的，所述差压变送器的压差测量范围为0-14kPa，精度为0.01kPa。优选的，所述粘度计所有部件均耐压50MPa，承受温度上限为90℃。本专利技术还公开了一种高温高压下超临界二氧化碳毛细管粘度计的操作方法，包括以下步骤：(1)将质量为ms的增粘剂加入到第一中间容器活塞下部，将装置连接并密封，打开恒温装置使温度达到设定值；打开第一磁搅拌电机和第二磁搅拌电机并设定搅拌速度；(2)通过增压泵设置回压阀上的回压压力值；(3)打开第三截止阀，第四截止阀，第八截止阀，其他截止阀关闭，启动恒速恒压跟踪泵，使第一储水罐中的水进入第二中间容器活塞上部，直至第二中间容器活塞移动到最底端，关闭恒速恒压跟踪泵；(4)打开第五截止阀，第六截止阀，第七截止阀，第九截止阀，第十截止阀，第十一截止阀，其他截止阀关闭，打开二氧化碳气源，使二氧化碳进入第一中间容器活塞下部、抛光毛细管、第二中间容器活塞下部及其相连管路，记录第一压力表上的数值Pg，则加入的二氧化碳质量由下式得到：mg＝pgV①式中，mg为毛细管粘度计密闭系统中的二氧化碳的质量，ρg为压力Pg时二氧化碳的密度，V为毛细管粘度计密闭系统的体积；(5)打开第一截止阀，第二截止阀，第六截止阀，第七截止阀，第九截止阀，第十截止阀，第十一截止阀，其他截止阀关闭，启动恒速恒压跟踪泵，使第一储水罐中的水进入第一中间容器活塞上部，以压缩密闭系统中的二氧化碳，直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温高压下超临界二氧化碳毛细管粘度计，其特征在于，包括第一中间容器，第二中间容器，第一电磁搅拌机，第二电磁搅拌机，二氧化碳气源、恒速恒压跟踪泵，第一储水罐，抛光毛细管，差压变送器、回压阀、第一压力表、增压泵、第二储水罐和恒温装置；所述第一中间容器下方设置第一电磁搅拌机，所述第一中间容器的上部通过第一管线与第一三通阀相连，所述第一三通阀通过第二管线与第三三通阀相连，所述第二管线上设置第一截止阀，所述第一三通阀通过第三管线与第四三通阀相连，所述第三管线上设置第二截止阀，所述第一中间容器下部通过第四管线与二氧化碳气源相连，所述第四管线上设置第五截止阀，所述第一中间容器下部通过第五管线与第一四通阀相连，所述第五管线上设置第六截止阀；所述第一储水罐通过第六管线与恒速恒压跟踪泵相连，所述恒速恒压跟踪泵通过第七管线与第三三通阀相连；所述第二中间容器下方设置第二电磁搅拌机，所述第二中间容器上部通过第八管线与第二三通阀相连，所述第二三通阀通过第九管线与第三三通阀相连，所述第九管线上设置第三截止阀，所述第二三通阀通过第十管线与第四三通阀相连，所述第十管线上设置第四截止阀；所述第二中间容器下部通过第十一管线与第五三通阀相连，所述第十一管线上设置第七截止阀，所述第二中间容器通过第十二管线与大气连通，所述第十二管线上设置第八截止阀；所述抛光毛细管一侧与第一四通阀相连通，所述抛光毛细管另一侧与第五三通阀相连通；所述差压变送器一侧通过第十三管线与第六三通阀相连，所述差压变送器另一侧通过第十四管线与第七三通阀相连，所述第六三通阀通过第十五管线与第一四通阀相连，所述第十五管线上设置第九截止阀；所述第七三通阀通过第十六管线与第五三通阀相连，所述第十六管线上设置第十截止阀；所述第六三通阀通过第十七管线与第七三通阀相连，所述第十七管线上设置第十一截止阀；所述第一四通阀上设置第一压力表；所述第四三通阀通过第十八管线与回压阀相连，所述回压阀通过第十九管线与增压泵相连，所述回压阀通过第二十管线与第二储水罐相连。...

【技术特征摘要】
1.一种高温高压下超临界二氧化碳毛细管粘度计，其特征在于，包括第一中间容器，
第二中间容器，第一电磁搅拌机，第二电磁搅拌机，二氧化碳气源、恒速恒压跟踪泵，第
一储水罐，抛光毛细管，差压变送器、回压阀、第一压力表、增压泵、第二储水罐和恒温
装置；
所述第一中间容器下方设置第一电磁搅拌机，所述第一中间容器的上部通过第一管线
与第一三通阀相连，所述第一三通阀通过第二管线与第三三通阀相连，所述第二管线上设
置第一截止阀，所述第一三通阀通过第三管线与第四三通阀相连，所述第三管线上设置第
二截止阀，所述第一中间容器下部通过第四管线与二氧化碳气源相连，所述第四管线上设
置第五截止阀，所述第一中间容器下部通过第五管线与第一四通阀相连，所述第五管线上
设置第六截止阀；所述第一储水罐通过第六管线与恒速恒压跟踪泵相连，所述恒速恒压跟
踪泵通过第七管线与第三三通阀相连；所述第二中间容器下方设置第二电磁搅拌机，所述
第二中间容器上部通过第八管线与第二三通阀相连，所述第二三通阀通过第九管线与第三
三通阀相连，所述第九管线上设置第三截止阀，所述第二三通阀通过第十管线与第四三通
阀相连，所述第十管线上设置第四截止阀；所述第二中间容器下部通过第十一管线与第五
三通阀相连，所述第十一管线上设置第七截止阀，所述第二中间容器通过第十二管线与大
气连通，所述第十二管线上设置第八截止阀；所述抛光毛细管一侧与第一四通阀相连通，
所述抛光毛细管另一侧与第五三通阀相连通；所述差压变送器一侧通过第十三管线与第六
三通阀相连，所述差压变送器另一侧通过第十四管线与第七三通阀相连，所述第六三通阀
通过第十五管线与第一四通阀相连，所述第十五管线上设置第九截止阀；所述第七三通阀
通过第十六管线与第五三通阀相连，所述第十六管线上设置第十截止阀；所述第六三通阀
通过第十七管线与第七三通阀相连，所述第十七管线上设置第十一截止阀；所述第一四通
阀上设置第一压力表；所述第四三通阀通过第十八管线与回压阀相连，所述回压阀通过第
十九管线与增压泵相连，所述回压阀通过第二十管线与第二储水罐相连。
2.如权利要求1所述的一种高温高压下超临界二氧化碳毛细管粘度计，其特征在于，
所述第一中间容器、第二中间容器、第一电磁搅拌机、第二电磁搅拌机、抛光毛细管、差
压变送器、第一压力表、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第五三通
阀、第六三通阀、第七三通阀、第一四通阀以及相应的截止阀和管线均放置于恒温装置内，
所述恒温装置的体积为850mm×700mm×800mm，容积为476L，所述恒温装置温度控制范
围为30-150℃，精度为0.1℃。
3.如权利要求1所述的一种高温高压下超临界二氧化碳毛细管粘度计，其特征在于，
所述二氧化碳气源为二氧化碳钢瓶。
4.如权利要求1所述的一种高温高压下超临界二氧化碳毛细管粘度计，其特征在于，
所述第一中间容器和第二中间容器的容积均为2000mL，所述第一储水罐和第二储水罐的容
积均为10L。
5.如权利要求1所述的一种高温高压下超临界二氧化碳毛细管粘度计，其特征在于，
所述第一电磁搅拌机和第二电磁搅拌机的速度范围为0-600rad/min。
6.如权利要求1所述的一种高温高压下超临界二氧化碳毛细管粘度计，其特征在于，
所述恒速恒压跟踪泵流量控制范围为0-10mL/min，精度为0.01mL/min，压力控制范围为
0-70MPa，精度为0.01MPa。
7.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：董明哲，朱腾，陈掌星，刘梅，宫厚健，李亚军，张涛，杨泽皓，寇明明，李伟，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，科尔加里国际油气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37