本發(fā)明涉及原油采收技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種動(dòng)態(tài)測定co2-原油作用生成瀝青質(zhì)沉淀量的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

co2驅(qū)是一種非常有效的提高原油采收率的方法，它不但能有效提高原油采收率，還能顯著降低溫室氣體排放量。在co2注入儲(chǔ)層后，co2會(huì)引起原油中的瀝青質(zhì)發(fā)生絮凝和沉淀，沉淀的瀝青質(zhì)也會(huì)堵塞巖石孔喉，降低孔隙度和滲透率，改變巖石的潤濕性，對co2驅(qū)提高采收率造成影響。測定co2驅(qū)過程中co2與原油作用引起的瀝青質(zhì)沉淀量是研究關(guān)鍵。

二氧化碳驅(qū)替過程中，co2溶入原油使油藏流體的組成及體系的熱力學(xué)條件發(fā)生很多變化，打破了原油原來的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等固相組分變的不穩(wěn)定，非常容易形成瀝青質(zhì)沉淀。

瀝青質(zhì)在原油中的存在形式存在多種理論，目前，瀝青質(zhì)膠質(zhì)束模型是普遍認(rèn)同的理論之一。理論認(rèn)為瀝青質(zhì)分子相互結(jié)合形成膠核，油相中的膠質(zhì)分子吸附在膠核表面形成溶劑化層，油相中的單體分子與膠質(zhì)分子處在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過程中。

瀝青質(zhì)在原油中是以分散膠體的形式存在的，以瀝青質(zhì)分子團(tuán)為核心，外圍圍著膠質(zhì)形成膠束，膠束分散在原油體系中。瀝青質(zhì)能在原油體系中分散存在，關(guān)鍵是膠質(zhì)作為膠溶劑的存在。體系中的膠質(zhì)含量不足時(shí)，膠束的溶劑化層的厚度不夠厚，就不能形成膠束，瀝青質(zhì)分子就會(huì)進(jìn)一步結(jié)合形成更大的分子團(tuán)，從而產(chǎn)生瀝青質(zhì)絮凝和沉淀。

在co2驅(qū)油過程中，注入的co2溶于原油中，隨著co2在原油中的濃度增加，大量的co2小分子占據(jù)了瀝青質(zhì)分子團(tuán)表面的空間，使膠質(zhì)的濃度相對降低，這樣導(dǎo)致瀝青質(zhì)分子團(tuán)形成的膠束溶劑化層達(dá)不到一定的厚度，或者形不成膠束。瀝青質(zhì)分子就會(huì)進(jìn)一步結(jié)合，形成更大的分子團(tuán)，從而產(chǎn)生瀝青質(zhì)絮凝和沉淀。并且，隨著注入壓力的升高，co2在原油中的溶解量增加，原油中的小分子組分也隨著增加，作為瀝青質(zhì)穩(wěn)定劑的膠質(zhì)的濃度進(jìn)一步降低，瀝青質(zhì)分子團(tuán)更易于結(jié)合從而發(fā)生絮凝和沉淀。圖1是co2溶入后瀝青質(zhì)沉淀過程的示意圖。在co2混相驅(qū)替過程中，co2在原油中的溶解量增大，從而導(dǎo)致在混相區(qū)域原油中的瀝青質(zhì)更容易形成沉淀。

瀝青質(zhì)沉淀的定量化研究。實(shí)驗(yàn)研究的方法主要有pvt釜實(shí)驗(yàn)、靜態(tài)平衡測試、光學(xué)分析、頻率影像分析等方法。pvt釜實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長，靜態(tài)平衡測試古窯側(cè)重常溫常壓條件下，光學(xué)分析、頻率影像分析得到的是間接信號，不能觀測到瀝青質(zhì)的真實(shí)情況，并且設(shè)備極其復(fù)雜，造價(jià)很高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可清晰實(shí)時(shí)觀察原油-co2層的圖像，并可觀察瀝青質(zhì)從co2飽和的原油層沉淀的臨界壓力點(diǎn)的動(dòng)態(tài)測定co2-原油作用生成瀝青質(zhì)沉淀量的實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明針對背景技術(shù)中提到的問題，采取的技術(shù)方案為：

動(dòng)態(tài)測定co2-原油作用生成瀝青質(zhì)沉淀量的實(shí)驗(yàn)裝置，包括反應(yīng)釜和位于反應(yīng)釜上方的顯微鏡，反應(yīng)釜側(cè)面連接有co2活塞容器，另一側(cè)面連接有原油活塞容器；顯微鏡與電腦相連。反應(yīng)釜為可視高溫高壓反應(yīng)釜整體為圓柱體，反應(yīng)釜內(nèi)部腔體也是圓柱體，使用溫度范圍為0~100℃，最大承受壓力是25mpa。反應(yīng)釜至上而下包括可視窗口、co2層和原油層，下方設(shè)有毛玻璃片和冷光源，用來為co2飽和油層提供充足的光照。co2活塞容器與第二isco泵相連；原油活塞容器與第一isco泵相連，反應(yīng)釜的內(nèi)壓力通過第二isco泵注入co2來控制，反應(yīng)釜的溫度用一個(gè)高精度的加熱裝置控制。顯微鏡上安裝有ccd攝像頭，圖像的分辨率由操作者控制，通過ccd攝像頭和電腦實(shí)時(shí)觀察原油-co2層的圖像，并且可將拍到的圖片儲(chǔ)存在圖像處理軟件中，用于進(jìn)一步處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1）本發(fā)明裝置簡單，成本低廉，操作方便，可通過ccd攝像頭和電腦實(shí)時(shí)觀察原油-co2層的圖像；2）在高壓下，可以清楚地看到在亞克力板上沉淀的瀝青質(zhì)，尤其是可以觀察到瀝青質(zhì)從co2飽和的原油層沉淀的臨界壓力點(diǎn)；3）可通過圖像分析軟件測定瀝青質(zhì)沉淀的面積和顆粒的尺寸分布，通過瀝青質(zhì)沉積量間接測定法測定出少量儲(chǔ)層條件下的沉淀量。

附圖說明

圖1為co2溶入原油后瀝青質(zhì)沉淀過程的示意圖；

圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為反應(yīng)釜及其支架結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1第一isco泵；2原油活塞容器；3反應(yīng)釜；31可視窗口；32co2層；33原油層；34冷光源；35毛玻璃；4co2活塞容器；5第二isco泵；6顯微鏡；7電腦。

具體實(shí)施例

下面通過實(shí)施例對本發(fā)明方案作進(jìn)一步說明：

實(shí)施例1：

動(dòng)態(tài)測定co2-原油作用生成瀝青質(zhì)沉淀量的實(shí)驗(yàn)裝置，包括反應(yīng)釜3和位于反應(yīng)釜3上方的顯微鏡6，反應(yīng)釜3側(cè)面連接有co2活塞容器4，另一側(cè)面連接有原油活塞容器2；顯微鏡6與電腦7相連。反應(yīng)釜3為可視高溫高壓反應(yīng)釜整體為圓柱體，反應(yīng)釜3內(nèi)部腔體也是圓柱體，使用溫度范圍為0~100℃，最大承受壓力是25mpa。反應(yīng)釜3至上而下包括可視窗口31、co2層32和原油層33，下方設(shè)有毛玻璃片35和冷光源34，用來為co2飽和油層提供充足的光照。co2活塞容器4與第二isco泵5相連；原油活塞容器2與第一isco泵1相連，反應(yīng)釜3的內(nèi)壓力通過第二isco泵5注入co2來控制，反應(yīng)釜3的溫度用一個(gè)高精度的加熱裝置控制。顯微鏡6上安裝有ccd攝像頭，圖像的分辨率由操作者控制，通過ccd攝像頭和電腦實(shí)時(shí)觀察原油-co2層的圖像，并且可將拍到的圖片儲(chǔ)存在圖像處理軟件中，用于進(jìn)一步處理。

實(shí)施例2：

動(dòng)態(tài)測定co2-原油作用生成瀝青質(zhì)沉淀量的實(shí)驗(yàn)裝置，包括反應(yīng)釜3和位于反應(yīng)釜3上方的顯微鏡6，反應(yīng)釜3側(cè)面連接有co2活塞容器4，另一側(cè)面連接有原油活塞容器2；顯微鏡6與電腦7相連。反應(yīng)釜3為可視高溫高壓反應(yīng)釜整體為圓柱體，反應(yīng)釜3內(nèi)部腔體也是圓柱體，使用溫度范圍為0~100℃，最大承受壓力是25mpa。反應(yīng)釜3至上而下包括可視窗口31、co2層32和原油層33，下方設(shè)有毛玻璃片35和冷光源34，用來為co2飽和油層提供充足的光照。co2活塞容器4與第二isco泵5相連；原油活塞容器2與第一isco泵1相連，反應(yīng)釜3的內(nèi)壓力通過第二isco泵5注入co2來控制，反應(yīng)釜3的溫度用一個(gè)高精度的加熱裝置控制。顯微鏡6上安裝有ccd攝像頭，圖像的分辨率由操作者控制，通過ccd攝像頭和電腦實(shí)時(shí)觀察原油-co2層的圖像，并且可將拍到的圖片儲(chǔ)存在圖像處理軟件中，用于進(jìn)一步處理。

每次實(shí)驗(yàn)前，用苯清洗反應(yīng)釜3，并用氮?dú)獯蹈?，然后抽真空。先注?mpa的co2氣體，把溫度設(shè)定到實(shí)驗(yàn)溫度，在壓力穩(wěn)定后，利用第二isco泵5壓縮裝滿co2的活塞容器4，使反應(yīng)釜3內(nèi)壓力穩(wěn)定在9mpa（高于原油泡點(diǎn)壓力，防止原油脫氣）。接下來可編程的第一isco泵1將2.5cm³的原油注入到反應(yīng)釜中。選擇注入少量的原油目的是為了能在視窗上形成約為0.03cm很薄的一層油層，這樣可以使光源充分照亮。然后通過顯微鏡6觀察輕質(zhì)原油-co2體系層中原油的圖像，通過ccd攝像頭和電腦實(shí)時(shí)觀察原油-co2層的圖像。通過這種方式，高壓下，可以清楚地看到在亞克力板上沉淀的瀝青質(zhì)。尤其是也可以觀察到瀝青質(zhì)從co2飽和的原油層沉淀的臨界壓力點(diǎn)。通過第二isco泵5壓縮裝滿co2的活塞容器4，使反應(yīng)釜內(nèi)壓力緩慢升高到下一個(gè)壓力點(diǎn)，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)過程。然后用圖像分析軟件測定瀝青質(zhì)沉淀的面積和顆粒的尺寸分布。

實(shí)施例3：

動(dòng)態(tài)測定co2-原油作用生成瀝青質(zhì)沉淀量的實(shí)驗(yàn)裝置，包括反應(yīng)釜3和位于反應(yīng)釜3上方的顯微鏡6，反應(yīng)釜3側(cè)面連接有co2活塞容器4，另一側(cè)面連接有原油活塞容器2；顯微鏡6與電腦7相連。反應(yīng)釜3為可視高溫高壓反應(yīng)釜整體為圓柱體，反應(yīng)釜3內(nèi)部腔體也是圓柱體，使用溫度范圍為0~100℃，最大承受壓力是25mpa。反應(yīng)釜3至上而下包括可視窗口31、co2層32和原油層33，下方設(shè)有毛玻璃片35和冷光源34，用來為co2飽和油層提供充足的光照。co2活塞容器4與第二isco泵5相連；原油活塞容器2與第一isco泵1相連，反應(yīng)釜3的內(nèi)壓力通過第二isco泵5注入co2來控制，反應(yīng)釜3的溫度用一個(gè)高精度的加熱裝置控制。顯微鏡6上安裝有ccd攝像頭，圖像的分辨率由操作者控制，通過ccd攝像頭和電腦實(shí)時(shí)觀察原油-co2層的圖像，并且可將拍到的圖片儲(chǔ)存在圖像處理軟件中，用于進(jìn)一步處理。

毛玻璃片3表面涂有透明涂層，其成份及其重量份為：10~20份納米tio2，15~30份水性聚氨酯，2~6份無水乙醇，3~8份正丁醇，0.02~0.03份流平劑，0.8~1.2份消泡劑和0.04~0.06份增稠劑，1~4份甲醇-官能硅氧烷樹脂和0.6~1.2份聚硅氧烷。甲醇-官能硅氧烷樹脂和聚硅氧烷通過水性聚氨酯使冷光源發(fā)出的光線發(fā)生漫反射，從而使光線均勻照射在反應(yīng)釜中，防止因光線強(qiáng)弱不一造成觀察誤差，同時(shí)不會(huì)降低光線的亮度，造成能源的浪費(fèi)。

每次實(shí)驗(yàn)前，用苯清洗反應(yīng)釜3，并用氮?dú)獯蹈?，然后抽真空。先注?mpa的co2氣體，把溫度設(shè)定到實(shí)驗(yàn)溫度，在壓力穩(wěn)定后，利用第二isco泵5壓縮裝滿co2的活塞容器4，使反應(yīng)釜3內(nèi)壓力穩(wěn)定在9mpa（高于原油泡點(diǎn)壓力，防止原油脫氣）。接下來可編程的第一isco泵1將2.5cm³的原油注入到反應(yīng)釜中。選擇注入少量的原油目的是為了能在視窗上形成約為0.03cm很薄的一層油層，這樣可以使光源充分照亮。然后通過顯微鏡6觀察輕質(zhì)原油-co2體系層中原油的圖像，通過ccd攝像頭和電腦實(shí)時(shí)觀察原油-co2層的圖像。通過這種方式，高壓下，可以清楚地看到在亞克力板上沉淀的瀝青質(zhì)。尤其是也可以觀察到瀝青質(zhì)從co2飽和的原油層沉淀的臨界壓力點(diǎn)。通過第二isco泵5壓縮裝滿co2的活塞容器4，使反應(yīng)釜內(nèi)壓力緩慢升高到下一個(gè)壓力點(diǎn)，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)過程。然后用圖像分析軟件測定瀝青質(zhì)沉淀的面積和顆粒的尺寸分布。

本發(fā)明的操作步驟中的常規(guī)操作為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不進(jìn)行贅述。

以上所述的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補(bǔ)充或類似方式替代等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。