[发明专利]一种原位在线测定CO2-烷烃体系膨胀系数的方法及专用装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种原位在线测定CO₂-烷烃体系膨胀系数的方法。

(二)背景技术

随着工业化进程的推进和社会经济的发展，化石燃料燃烧所导致的空气污染和温 室效应正严重威胁着人类的生存环境。CO₂作为其中对气候变化影响最大的气体，它产生的 增温效应占所有温室气体总增温效应的63％。我国是二氧化碳排放大国，CO₂总排放量约占 全世界的1/4，因此我国承担着严峻的减排目标。碳捕集与封存技术(CarbonCapture Storage，CCS)是当前实现CO₂减排最现实有效的方法之一。由于CO₂在油藏流体中具有很高 的溶解度，将CO₂注入油田，可使原油体积膨胀，显著降低原油粘度和界面张力，形成比较有 利的原油流动，对原油开采和提高采收率十分有利，故CO₂驱替原油提高石油采收率(CO₂for EnhanceOilRecovery，CO₂-EOR)技术，即CO₂驱油技术，被广泛用于油气田开发，被认为是 提高原油采收率最有效的方法之一。将CO₂注入到油田，在实现提高石油开采率同时，还可 实现CO₂封存，达到CO₂减排的目的。在CO₂驱油或封存过程中，精确测定CO₂在石油或石油主 要组成物质烷烃中的膨胀系数是一项重要的基础工作。

CO₂驱油或地址封存过程中体系的体积膨胀情况，目前主要采用间接实验法，即采 用静态法来研究CO₂驱油或埋存过程中的膨胀(YangZ,LiM,PengB,etal.Dispersion PropertyofCO₂inOil.1.VolumeExpansionofCO₂+AlkaneatnearCriticaland SupercriticalConditionofCO₂；HaishuiHAN,ShiyiY,ShiLI,etal.Dissolving capacityandvolumeexpansionofcarbondioxideinchainn-alkanes)。其方法是 将CO2和油(或烷烃作为模拟油)一起通入密闭的可视的高压釜中并保持特定的温度、压力， 待体系达到平衡后拍照并从高压釜中取样，并在常温常压下利用物理方法或仪器进行分 析，以获得相关膨胀数据；或是将预先配置好的一定量的油(或烷烃作为模拟油)通入可视 的高压釜中并加入到特定温度，后通入高压CO₂，待体系达到平衡后，通过测定反应前后CO₂的P-V-T参数，计算获得相关数据。然而，我们发现传统反应釜的容积主要在100-300ml，该 方法缺点在于所用的反应釜体积较大，从而导致样品用量大，设备能耗高，传质速率慢，且 传质不易平衡。同时，体系在接近环境温度的条件下由于反应釜温度梯度，体系整体温度低 于设定温度，测量数值偏大；在较高温度下，部分烷烃沸点较低，易气化，测量数值偏小。另 外，以上方法都只提到将CO2通入有机物后使体系稳定一段时间，并没有提出一个可靠的方 法证明体系已达到热力学平衡状态。由此说明得到的数据不够精确。

因此，如果能建立一套具有数据可信度高、检测速度快、操作简便安全的体系膨胀 系数测定方法，不但可以克服传统方法的缺陷，而且对发展CO₂驱油、地质封存技术具有重 大的意义。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种原位在线测定CO₂-烷烃体系膨胀系数的方法，该方法可 为CO₂驱替原油提高石油采收率(CO₂forEnhanceOilRecovery，CO₂-EOR)和CO₂地质封存 技术提供理论支撑及基础数据。

本发明采用的技术方案是：

一种原位在线测定CO₂-烷烃体系膨胀系数的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)采用半封口石英毛细管作为反应器，在石英毛细管紧靠封口端口处设置一段 透明的观测窗口；石英毛细管的开口端通过高压阀门与高压管路连接；