用于测定超临界二氧化碳乳液在原油中扩散系数的系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于测定超临界二氧化碳乳液在原油中扩散系数的系统及方法，其中该系统包括可视化微观模型、乳液注入装置、原油注入装置、温度控制装置、围压控制装置，其中：可视化微观模型内设扩散空间和流体通道；流体通道两端分别连接有第一进液管和第一排液管；乳液注入装置和原油注入装置分别用于将超临界二氧化碳乳液和原油注入流体通道；温度控制装置用于调节实验温度；围压控制装置围用于调节实验围压；第一排液管上设有调压阀，用于调节实验回压；第一进液管上设有压力计，用于测量超临界二氧化碳乳液向原油中扩散时的压力。采用上述系统和方法，能够模拟超临界二氧化碳乳液在原油中的扩散过程，进而确定扩散系数。

System and method for measuring diffusion coefficient of supercritical carbon dioxide emulsion in crude oil

【技术实现步骤摘要】
用于测定超临界二氧化碳乳液在原油中扩散系数的系统及方法
本专利技术涉及一种用于测定超临界二氧化碳乳液在原油中扩散系数的系统及方法，属于采油工程

技术介绍
目前，很多燃煤发电厂、乙烷制乙烯作业项目等会排放大量二氧化碳尾气。由于二氧化碳大量排放而引发的全球气候变暖问题日趋严峻。国内外大量研究和应用成果已表明，向油层中注入CO2可以大幅度地提高原油采收率，同时，油藏是封闭条件良好的底下储气库，可以实现CO2的长期地质埋存。因此，以CO2为驱油剂既能够实现二氧化碳减排的社会效益和环境效益，又产生巨大的经济效益。美国《油气杂志》调查表明，二氧化碳驱已经发展成为除热采外最有效的EOR手段，尤其在美国与加拿大，二氧化碳混相驱的发展规模较大。在采用二氧化碳驱油的过程中，二氧化碳在饱和原油岩心中的质量传递规律对于注入二氧化碳的运移特征的预测显得尤为重要。因此二氧化碳在饱和原油岩心中的扩散系数的测定对于二氧化碳驱油技术的发展具有重要的意义。在高温高压油井条件下，CO2一般处于超临界状态下(温度和压力分别处于31.1℃和7.38MPa以上)，CO2密度接近液体密度，此时CO2-表面活性剂溶液体系相当于液-液分散体系，属于乳状液(简称乳液)范畴。发表于石油化工高等学校学报2013年第26卷第1期中《超临界CO2微乳液与烷烃的最小混相压力研究》一文中，董朝霞等人考察了烷烃碳数、温度、水和表面活性剂摩尔分数对超临界微乳液与烷烃的最小混相压力(MMP)的影响。但是未涉及超临界二氧化碳乳液在原油中的扩散系数。>实际上，目前研究超临界CO2乳液在原油中的扩散系数的相关报道较少，研究超临界CO2乳液与原油之间微观相互作用的方法和系统也不多见。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺陷，本专利技术提供一种用于测定超临界二氧化碳乳液在原油中扩散系数的系统，通过该系统，能够模拟超临界二氧化碳乳液在原油中的扩散过程，从而能够确定扩散系数。本专利技术还提供一种用于测定超临界二氧化碳乳液在原油中扩散系数的方法，采用上述系统模拟超临界二氧化碳乳液在原油中的扩散过程，进而确定扩散系数。为实现上述目的，本专利技术所提供的用于测定超临界二氧化碳乳液在原油中扩散系数的系统，包括可视化微观模型、乳液注入装置、原油注入装置、温度控制装置、围压控制装置，其中：可视化微观模型包括上下粘合设置的上玻片和下玻片，在上玻片和下玻片相向设置的表面上均设有盲孔以及与盲孔连通的沟槽，两个盲孔对合形成了供超临界二氧化碳乳液向原油中扩散的扩散空间；两个沟槽对合形成了流体通道；流体通道两端分别连接有第一进液管和第一排液管；第一排液管上设有调压阀，用于将可视化微观模型的回压调节至实验回压；第一进液管上设有压力计，用于测量超临界二氧化碳乳液向原油中扩散时的压力；乳液注入装置和原油注入装置均与第一进液管连通，分别用于将超临界二氧化碳乳液和原油注入流体通道；温度控制装置围设在可视化微观模型外，用于将可视化微观模型的温度调节至实验温度；围压控制装置围设在可视化微观模型外，用于将可视化微观模型的温度调节至实验围压。进一步的，围压控制装置包括上耐压玻璃和下耐压玻璃，上耐压玻璃设置在上玻片的上方，并与上玻片形成用于容置压力液体的上空腔；下耐压玻璃设置在下玻片的下方，并与下玻片形成了用于容置压力液体的下空腔。进一步的，上玻片和下玻片的横截面为正方形；上玻片与上耐压玻璃之间设有上密封件；上密封件的横截面呈圆环形，上密封件的下表面的内径不大于上玻片的边长，外径不小于上玻片的对角线；上密封件的下表面与上玻片的上表面粘合设置；上密封件的下表面未与上玻片的上表面粘合的部分向下延伸形成凸台，凸台的高度与上玻片的厚度相同；下玻片与下耐压玻璃之间设有下密封件；下密封件的横截面呈圆环形，下密封件的上表面的内径不大于上玻片的边长，外径不小于上玻片的对角线；下密封件的上表面与下玻片的下表面粘合设置；下密封件的上表面未与下玻片的下表面粘合的部分与凸台粘合设置；上密封件的内侧壁上设有第一凹槽，上耐压玻璃的边缘卡接在第一凹槽内；下密封件的内侧壁上设有第二凹槽，下耐压玻璃的边缘卡接在第二凹槽内。进一步的，围压控制装置还包括固设在上密封件上方的上承托环以及固设在下密封件下方的下承托环。进一步的，流体通道两端的开口均设置在下玻片上，开口与下密封件之间设有密封圈，第一进液管的端部和第一排液管的端部分别穿过密封圈与液体通道两端的开口连通。进一步的，围压控制装置还包括两个第二进液管，两个第二进液管各自与上空腔和下空腔连通，每一所述第二进液管上均设有手摇泵，用于分别向所述上空腔和下空腔内注入压力液体。进一步的，乳液注入装置包括用于容置表面活性剂的第一中间容器、用于容置二氧化碳的二氧化碳气瓶以及乳液发生器，其中：第一中间容器一端与平流泵连接，另一端与乳液发生器连通；二氧化碳气瓶与乳液发生器连通，在二氧化碳气瓶和乳液发生器之间设有增压泵；乳液发生器与第一进液管连通。进一步的，原油注入装置包括用于容置原油的第二中间容器，第二中间容器的一端与平流泵连接，另一端与第一进液管连通。进一步的，还包括用于采集超临界二氧化碳乳液向原油中扩散过程的图像采集装置。进一步的，还包括气液分离器、排水集气装置和废液回收装置，其中：气液分离器通过第一排液管与流体通道连接，排水集气装置和废液回收装置均与气液分离器连接。本专利技术还提供一种用于测定超临界二氧化碳乳液在原油中扩散系数的方法，采用上述系统进行，包括如下步骤：(1)开启调压阀、围压控制装置和温度控制装置，将可视化微观模型的回压、围压和温度分别调节至实验回压、实验围压和实验温度；(2)打开乳液注入装置，向可视化微观模型中注入超临界二氧化碳乳液，直至扩散空间和流体通道内充满超临界二氧化碳乳液，关闭乳液注入装置；(3)打开原油注入装置，向可视化微观模型中注入原油，直至流体通道内充满原油，关闭原油注入装置和调压阀；(4)根据不同时刻下压力计的压力变化以及扩散空间内超临界二氧化碳乳液和原油分布情况，确定超临界二氧化碳乳液在原油中的扩散系数。本专利技术对于上述实验回压、实验围压以及实验温度不做特别限定，可以根据实际所需模拟的地层环境等合理设置。在本专利技术具体实施过程中，一般调节实验围压高于实验回压0.1～0.5MPa，以有利于原油以及超临界超二氧化碳乳液的注入。一般情况下，通常调节调节可视化微观模型上方的实验围压比下方的实验围压略高，比如高出0.1～0.5MPa，一般高出0.1～0.2MPa，这样不仅能够保证整个系统结构的稳定性，使整个实验能够顺利完成，而且还不影响实验结果的准确性。进一步的，还可以通过改变步骤(1)中的实验回压和实验温度，确定在不同回压和温度下，超临界二氧化碳乳液在原油中的扩散系数。即上述步骤(1)至步骤(4)可以重复执行多次，每次步骤(1)中的实验回压和实验温度均不完全相同，从而确定超临界二氧化碳乳液在原油中的扩散系数与回压及温度之间的关系。当然，上述步骤(1)至步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测定超临界二氧化碳乳液在原油中扩散系数的系统，其特征在于，包括可视化微观模型、乳液注入装置、原油注入装置、温度控制装置、围压控制装置，其中：/n所述可视化微观模型包括上下粘合设置的上玻片和下玻片，在所述上玻片和下玻片相向设置的表面上均设有盲孔以及与所述盲孔连通的沟槽，两个所述盲孔对合形成了供超临界二氧化碳乳液向原油中扩散的扩散空间；两个所述沟槽对合形成了流体通道；/n所述流体通道两端分别连接有第一进液管和第一排液管；所述第一排液管上设有调压阀，用于将所述可视化微观模型的回压调节至实验回压；所述第一进液管上设有压力计，用于测量超临界二氧化碳乳液向原油中扩散时的压力；/n所述乳液注入装置和原油注入装置均与所述第一进液管连通，分别用于将超临界二氧化碳乳液和原油注入所述流体通道；/n所述温度控制装置围设在所述可视化微观模型外，用于将所述可视化微观模型的温度调节至实验温度；/n所述围压控制装置围设在所述可视化微观模型外，用于将所述可视化微观模型的温度调节至实验围压。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于测定超临界二氧化碳乳液在原油中扩散系数的系统，其特征在于，包括可视化微观模型、乳液注入装置、原油注入装置、温度控制装置、围压控制装置，其中：
所述可视化微观模型包括上下粘合设置的上玻片和下玻片，在所述上玻片和下玻片相向设置的表面上均设有盲孔以及与所述盲孔连通的沟槽，两个所述盲孔对合形成了供超临界二氧化碳乳液向原油中扩散的扩散空间；两个所述沟槽对合形成了流体通道；
所述流体通道两端分别连接有第一进液管和第一排液管；所述第一排液管上设有调压阀，用于将所述可视化微观模型的回压调节至实验回压；所述第一进液管上设有压力计，用于测量超临界二氧化碳乳液向原油中扩散时的压力；
所述乳液注入装置和原油注入装置均与所述第一进液管连通，分别用于将超临界二氧化碳乳液和原油注入所述流体通道；
所述温度控制装置围设在所述可视化微观模型外，用于将所述可视化微观模型的温度调节至实验温度；
所述围压控制装置围设在所述可视化微观模型外，用于将所述可视化微观模型的温度调节至实验围压。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述围压控制装置包括上耐压玻璃和下耐压玻璃，
所述上耐压玻璃设置在所述上玻片的上方，并与上玻片形成用于容置压力液体的上空腔；
所述下耐压玻璃设置在所述下玻片的下方，并与下玻片形成用于容置压力液体的下空腔。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述上玻片和下玻片的横截面为正方形；
所述上玻片与所述上耐压玻璃之间设有上密封件；所述上密封件的横截面呈圆环形，所述上密封件下表面的内径不大于上玻片的边长，外径不小于上玻片的对角线；所述上密封件的下表面与上玻片的上表面粘合设置；所述上密封件的下表面未与上玻片的上表面粘合的部分向下延伸形成凸台，所述凸台的高度与所述上玻片的厚度相同；
所述下玻片与所述下耐压玻璃之间设有下密封件；所述下密封件的横截面呈圆环形，所述下密封件上表面的内径不大于下玻片的边长，外径不小于下玻片的对角线；下密封件的上表面与下玻片的下表面粘合设置；所述下密封件的上表面未与下玻片的下表面粘合的部分与所述凸台粘合设置；
所述上密封件的内侧壁上设有第一凹槽，所述上耐压玻璃的边缘卡接在所述第一凹槽内；
所述下密封件的内侧壁上设有第二凹槽，所述下耐压玻璃的边...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘己全，潘昭才，孟祥娟，刘举，王茜，李科，孙涛，黎真，唐胜蓝，张晖，钟诚，姚茂堂，吴红军，孟繁印，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11