[发明专利]一种测定表面活性剂在超临界CO2和水两相中分配系数的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定表面活性剂在超临界CO₂和水两相中分配系数的装置及方法，属于油气田开发工程技术领域。

背景技术

由于CO₂是一种在油和水中溶解度都很高的气体，当它大量溶解于原油中时，可以使原油体积膨胀、黏度下降，还可以降低油水间的界面张力。与其他驱油技术相比，二氧化碳驱油具有适用范围大、驱油成本低、采收率提高显著等优点。二氧化碳驱油技术不仅能满足油田开发需求，还能解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境。在油藏中CO₂流度高，流动性强，与表面活性剂水溶液可形成CO₂乳液；因此，二氧化碳驱油也是控制CO₂流度的有效措施。但是加入表面活性剂后，如何确定表面活性剂在CO₂相和水相中的分配系数，成为需要亟待解决的问题。

中国专利文件CN102768180A(申请号：201210263736.9)公开了一种溶解度测定装置，它包括计算机、密闭式溶解装置、密闭式套筒、溶剂进样管、温度计、用于使密闭式溶解装置内的溶液混合的搅拌器和用于观察密闭式溶解装置内的溶液变化的摄像头，所述密闭式溶解装置置于密闭式套筒内，密闭式套筒设有循环水进口和循环水出口，所述溶剂进样管和温度计分别插入到密闭式溶解装置内的溶液中，摄像头与计算机连接。但是，该装置只是测定一种物质在另一种物质中的溶解度，并未解决表面活性剂在两种物质中的分配系数，也未提供可以在高温高压下测定不同温度压力下的表面活性剂分配系数。

中国专利文件CN102967691A(申请号：201210513188.0)公开了一种油田用缓蚀剂油水分配系数与缓蚀效率的评价方法，包括以下步骤：一)选定不含缓蚀剂的目标油水混合物，取其水相做水样，测定空白和含有缓蚀剂水样的腐蚀速率；二)计算缓蚀率；三)绘制水样缓蚀率和腐蚀速率-缓蚀剂浓度标准曲线；四)测定现场含有缓蚀剂的油水混合物水相腐蚀速率；从标准曲线上查出其水相的缓蚀剂浓度；五)计算获得缓蚀剂油水分配系数。但是，该方法不适用高温高压条件下分配系数的确定，也不适用于气体和超临界流体中分配系数的确定。

中国专利文件CN104007200A(申请号为201410236069.4)公开了一种测定化合物油水分配系数的装置与方法，装置包括96孔板以及与96孔板相匹配的盖子，所述盖子上分布有192孔，盖子上每两个孔对应96孔板上的一个孔，所述两个孔为不同内径的圆柱形的孔，内径较大的孔对应96孔板每个孔的中央，粘结有中空纤维膜；内径较小的孔位于中央孔的旁边。但是，该方法同样不适用高温高压条件下分配系数的确定，也不适用于气体和超临界流体中分配系数的确定。

常规表面活性剂一般溶于水溶液，但是现在国内外有关超临界CO₂微乳液和乳液很多研究都提出表面活性剂在两相中均适度溶解对于驱油是最有利的，目前很少有学者研究测定表面活性剂在超临界CO₂和水两相中分配系数的方法，也没有能够在高温高压条件下测定表面活性剂在超临界CO₂和水两相中分配系数的装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种测定表面活性剂在超临界CO₂和水两相中分配系数的装置及方法，该装置能够利用高效液相色谱法(HPLC)对超临界CO₂和水两相中的样品进行溶解度检测，从而确定表面活性剂的分配系数。

术语说明：

分配系数，指一定温度下，处于平衡状态时，组分在固定相中的浓度和在流动相中的浓度之比，以K表示。分配系数反映了溶质在两相中的迁移能力及分离效能，是描述物质在两相中行为的重要物理化学特征参数。分配系数与组分、流动相和固定相的热力学性质有关，也与温度、压力有关。

本发明的技术方案如下：

一种测定表面活性剂在超临界CO₂和水两相中分配系数的装置，包括带有搅拌装置和加热装置的反应器，所述的反应器设置有第一进料口、第一出料口、第二进料口和第二出料口；

所述的第一进料口与连接有第一平流泵的二氧化碳容器连接，所述的第一出料口与二氧化碳吸收容器连接，所述的第一出料口与二氧化碳吸收容器之间设置有第一取样器；

所述的第二进料口与连接有第二平流泵的表面活性剂容器连接，所述的第二出料口与第二取样器连接。

根据本发明，优选的，所述的第一进料口、第一出料口位于反应器的顶端，所述的第二进料口和第二出料口位于反应器的底端。