[发明专利]一种测量CO2从水相向油相扩散过程中扩散系数的装置及其工作方法

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的装置及其工作方法，属于石油化工的技术领域。

背景技术

CO₂-水交替注入驱油技术是国内外目前应用最为普遍的CO₂驱油技术。该技术在提高原油采收率方面具有很好的应用前景；同时，CO₂作为主要的温室气体，约占温室气体总量的三分之二以上，CO₂驱油技术是实现温室气体减排的有效方法之一。因此，上述技术以其驱油效率高、适用范围大、降低温室效应等优势，受到世界各国的广泛重视。

地层温度、压力下，CO₂以一定比例溶于水相和油相，其中CO₂在原油中的溶解导致原油粘度降低、原油体积膨胀、油水界面张力降低甚至与原油达成混相，极大地提高了CO₂驱油效率。驱替过程中，由于密度差与粘度差影响，CO₂优先从油层上方、高渗带以及连通孔道通过，并容易产生气窜，未波及区域的原油不能与CO₂直接接触，因此CO₂只能通过水相向油相扩散。此时研究CO₂从水相向油相的扩散系数，分析CO₂在油水相间的传质扩散规律，对于指导CO₂驱提高油气采收率具有重要意义。

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。与常规方法中通过测量CO₂的浓度来测量CO₂的扩散系数不同，该发明是通过测定CO₂气体压力的变化获取CO₂在岩石中扩散系数：通过校正的CO₂气体状态方程换算出其浓度的变化，进而测定出CO₂气体在岩石中的扩散系数。本专利的缺陷如下：该专利中测量CO₂在岩石中扩散系数的方法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研究，特别是CO₂从水相向油相运移过程中扩散系数的测定，国内外还未见相关报道，同时也没有用于测量CO₂从水相向油相运移扩散系数的相关装置。

国内外常用的扩散系数测定方法有定容PVT直筒压降法、定压PVT直筒压降法、动态垂滴形状分析法和玻璃毛细管接触法等。这些方法和装置都只能测定CO₂-原油体系或CO₂-水体系的扩散系数，目前还没有研究CO₂从水相向油相扩散系数的装置，并且由于油气水密度差的存在，原理上直筒PVT法无法测定CO₂从水相向油相扩散过程中扩散系数。

发明内容

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的装置；

本发明还公开了上述装置的工作方法；

本发明中的U型高温高压可视扩散装置15分隔油、气两相，气相CO₂先溶解在U型高温高压可视扩散装置15内一端和底部的水相中，再通过水相扩散到U型高温高压可视扩散装置15另一端上部的油相中，在保持水相饱和CO₂前提下，通过测量U型高温高压可视扩散装置15中CO₂向油相中溶解扩散造成的压力变化，结合Fick定律和质量守恒方程，最终得到CO₂从水相向油相扩散过程中扩散系数。

术语解释

水相、油相：相是指体系中具有相同成分、相同物理化学性质的均匀物质部分，相与相之间有明显的界面，一个相中可以含有多种组分；由于水和原油之间不互溶，存在明显的油水界面，并且各自均可包含多种组分，因此油田上为更好区别原油和水，将水称为水相，将原油称为油相。

本发明的技术方案如下：