[发明专利]一种测量高温高压条件下气体溶解度的装置和方法

说明书

本发明公开了一种测量高温高压条件下气体溶解度的测量装置和测量方法。最大工作温度和压力分别为150℃和40MPa，装置主要由气体注入泵、液体注射泵、高温高压可变体积可视釜、安全防爆装置以及相态监测装置组成；气体注入泵分为外腔和内腔，置于冷阱内，冷阱与低温恒温槽相连；气体注入装置和液体化学品注入装置直接与高温高压可变体积可视釜连接；本发明可以在不取样分析的条件下实现气液混合物溶解度的测量，解决了在高温高压条件下测量气液混合物溶解度数据不准确的问题。本发明提供了在高温度范围和压力范围下，测量气体溶解度的装置和测试方法，对于建立我国油藏条件下CO₂驱油技术的基础物性数据库有重要意义。

技术领域

本发明属于测量气体溶解度的技术领域，特别涉及一种在高温高压条件下采用静态合成泡点法测量气体(CO₂，N₂)在原油中溶解度的测量装置和测量方法

背景技术

CO₂温室气体的排放引起了一系列全球气候问题。近年来，为了减少CO₂的排放以及降低大气中CO₂的浓度，将CO₂捕集和固定一直是学者们努力的方向和研究重点。其中CO₂强化采油(CO₂ enhanced oil recovery,CO₂-EOR)技术在提高原油采收率的同时，能够实现CO₂永久的地质封存，是一项“双赢”的技术。

CO₂-EOR技术是指将CO₂注入油藏中，溶解CO₂后的原油，黏度降低，体积膨胀，流动性增强，原油的采收率得到提高。由于我国油藏条件的特异性，该项技术在我国尚处在技术开发和研究阶段。该技术的使用需要建立适用于我国油藏条件下成套的CO₂-原油混合体系的物性数据库，例如：溶解度，界面张力，比热容等物性数据，其中CO₂在原油中的溶解度是一个非常重要的热物性参数。探究CO₂在原油中的溶解变化规律，寻求最佳的工艺操作条件对CO₂驱油技术的实施至关重要。

测定溶解度的方法有很多，根据是否需要取样分析将测定方法分为分析法和合成法。分析法又分为等温分析法、等温等压分析法、等压分析法以及重量法。合成法又分为可视合成法和不可视合成法。分析法要在平衡时进行取样，可以分析多相的组成得到比较全面的信息，但取样分析容易打破已有的相平衡，取样时的状态无法保证，精度不高，而且分析时间较长，因此分析法适用于常温常压以及体系容易达到平衡的情况。合成法主要通过测量溶液的泡露点、色谱斜率、体积变化等特性来测定溶解度数据，虽然只能测量两相体系，但是测量精度较高，不需要破坏平衡时的状态，适用于高温高压条件下的实验测量。

我国油田的重组分含量高，黏度大，地层温度高，油藏的地层温度和压力为150℃和30MPa，因此溶解度的测量实验需要在高温高压条件下进行。对于现有的气体溶解度测量的装置和方法，主要有以下缺点：1)测量装置和方法多采用取样分析，高温高压条件下取样时会造成压力的波动，引起相组分的变化，影响数据的准确性；2)装置组成复杂，制造技术难度大，成本较高；3)测量过程复杂，测量方法不够简便，而且无法实时观察混合物状态；4)多次实验测量结果不一致，数据重复性低。例如：中国专利CN105806738B公开了一种测量气体在液体中溶解度的变体积定压装置及方法，其测量过程较为复杂，需要观察活塞高度判断气体溶解量，人为误差过大。中国专利CN112611675A公开了一种高温高压条件天然气溶解度测试反应釜、装置及方法，其测量溶解度需要进行气体取样，容易破坏已有的平衡，使得测量结果不够准确。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种新的高温高压气体溶解度测量装置和测量方法，解决了当前高温高压条件下测量气液混合物溶解度的相关缺陷，能够实现高温高压条件下气体在原油组分中溶解度的测量，而且操作简单，测量结果准确，能够为实际CO₂驱油技术提供支撑数据。

本发明的技术方案如下：