和水兩相中分配系數(shù)的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測(cè)定表面活性劑在超臨界CO2和水兩相中分配系數(shù)的裝置及方法，屬于油氣田開(kāi)發(fā)工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于CO2是一種在油和水中溶解度都很高的氣體，當(dāng)它大量溶解于原油中時(shí)，可以使原油體積膨脹、黏度下降，還可以降低油水間的界面張力。與其他驅(qū)油技術(shù)相比，二氧化碳驅(qū)油具有適用范圍大、驅(qū)油成本低、采收率提高顯著等優(yōu)點(diǎn)。二氧化碳驅(qū)油技術(shù)不僅能滿足油田開(kāi)發(fā)需求，還能解決二氧化碳的封存問(wèn)題，保護(hù)大氣環(huán)境。在油藏中CO2流度高，流動(dòng)性強(qiáng)，與表面活性劑水溶液可形成CO2乳液；因此，二氧化碳驅(qū)油也是控制CO2流度的有效措施。但是加入表面活性劑后，如何確定表面活性劑在0)2相和水相中的分配系數(shù)，成為需要亟待解決的問(wèn)題。
[0003]中國(guó)專(zhuān)利文件CN102768180A(申請(qǐng)?zhí)?201210263736.9)公開(kāi)了一種溶解度測(cè)定裝置，它包括計(jì)算機(jī)、密閉式溶解裝置、密閉式套筒、溶劑進(jìn)樣管、溫度計(jì)、用于使密閉式溶解裝置內(nèi)的溶液混合的攪拌器和用于觀察密閉式溶解裝置內(nèi)的溶液變化的攝像頭，所述密閉式溶解裝置置于密閉式套筒內(nèi)，密閉式套筒設(shè)有循環(huán)水進(jìn)口和循環(huán)水出口，所述溶劑進(jìn)樣管和溫度計(jì)分別插入到密閉式溶解裝置內(nèi)的溶液中，攝像頭與計(jì)算機(jī)連接。但是，該裝置只是測(cè)定一種物質(zhì)在另一種物質(zhì)中的溶解度，并未解決表面活性劑在兩種物質(zhì)中的分配系數(shù)，也未提供可以在高溫高壓下測(cè)定不同溫度壓力下的表面活性劑分配系數(shù)。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利文件CN102967691A(申請(qǐng)?zhí)?201210513188.0)公開(kāi)了一種油田用緩蝕劑油水分配系數(shù)與緩蝕效率的評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟:一)選定不含緩蝕劑的目標(biāo)油水混合物，取其水相做水樣，測(cè)定空白和含有緩蝕劑水樣的腐蝕速率；二)計(jì)算緩蝕率；三)繪制水樣緩蝕率和腐蝕速率-緩蝕劑濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線；四)測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)含有緩蝕劑的油水混合物水相腐蝕速率；從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出其水相的緩蝕劑濃度；五)計(jì)算獲得緩蝕劑油水分配系數(shù)。但是，該方法不適用高溫高壓條件下分配系數(shù)的確定，也不適用于氣體和超臨界流體中分配系數(shù)的確定。
[0005]中國(guó)專(zhuān)利文件CN104007200A(申請(qǐng)?zhí)枮?01410236069.4)公開(kāi)了一種測(cè)定化合物油水分配系數(shù)的裝置與方法，裝置包括96孔板以及與96孔板相匹配的蓋子，所述蓋子上分布有192孔，蓋子上每?jī)蓚€(gè)孔對(duì)應(yīng)96孔板上的一個(gè)孔，所述兩個(gè)孔為不同內(nèi)徑的圓柱形的孔，內(nèi)徑較大的孔對(duì)應(yīng)96孔板每個(gè)孔的中央，粘結(jié)有中空纖維膜；內(nèi)徑較小的孔位于中央孔的旁邊。但是，該方法同樣不適用高溫高壓條件下分配系數(shù)的確定，也不適用于氣體和超臨界流體中分配系數(shù)的確定。
[0006]常規(guī)表面活性劑一般溶于水溶液，但是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外有關(guān)超臨界CO2微乳液和乳液很多研宄都提出表面活性劑在兩相中均適度溶解對(duì)于驅(qū)油是最有利的，目前很少有學(xué)者研宄測(cè)定表面活性劑在超臨界CO2和水兩相中分配系數(shù)的方法，也沒(méi)有能夠在高溫高壓條件下測(cè)定表面活性劑在超臨界0)2和水兩相中分配系數(shù)的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種測(cè)定表面活性劑在超臨界CO2和水兩相中分配系數(shù)的裝置及方法，該裝置能夠利用高效液相色譜法(HPLC)對(duì)超臨界CO2和水兩相中的樣品進(jìn)行溶解度檢測(cè)，從而確定表面活性劑的分配系數(shù)。
[0008]術(shù)語(yǔ)說(shuō)明:
[0009]分配系數(shù)，指一定溫度下，處于平衡狀態(tài)時(shí)，組分在固定相中的濃度和在流動(dòng)相中的濃度之比，以K表示。分配系數(shù)反映了溶質(zhì)在兩相中的迀移能力及分離效能，是描述物質(zhì)在兩相中行為的重要物理化學(xué)特征參數(shù)。分配系數(shù)與組分、流動(dòng)相和固定相的熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，也與溫度、壓力有關(guān)。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0011]一種測(cè)定表面活性劑在超臨界CO2和水兩相中分配系數(shù)的裝置，包括帶有攪拌裝置和加熱裝置的反應(yīng)器，所述的反應(yīng)器設(shè)置有第一進(jìn)料口、第一出料口、第二進(jìn)料口和第二出料口 ；
[0012]所述的第一進(jìn)料口與連接有第一平流泵的二氧化碳容器連接，所述的第一出料口與二氧化碳吸收容器連接，所述的第一出料口與二氧化碳吸收容器之間設(shè)置有第一取樣器;
[0013]所述的第二進(jìn)料口與連接有第二平流泵的表面活性劑容器連接，所述的第二出料口與第二取樣器連接。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的第一進(jìn)料口、第一出料口位于反應(yīng)器的頂端，所述的第二進(jìn)料口和第二出料口位于反應(yīng)器的底端。
[0015]第一進(jìn)料口用于向反應(yīng)器中進(jìn)入二氧化碳，第一出料口用于排出溶解有表面活性劑的二氧化碳，第二進(jìn)料口用于向反應(yīng)器中進(jìn)入表面活性劑溶液，第二出料口用于排出溶解有表面活性劑的水。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的反應(yīng)器為耐壓反應(yīng)器并且還設(shè)置有溫度感應(yīng)裝置和保溫裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的反應(yīng)器還與控制箱連接，更優(yōu)選的，所述的反應(yīng)器還設(shè)置有反應(yīng)器觀察窗口，所述的反應(yīng)器和反應(yīng)器觀察窗口耐受壓力為30MPa。
[0017]反應(yīng)器設(shè)置的攪拌裝置用于二氧化碳和表面活性劑溶液混合均勻，加熱裝置用于給反應(yīng)器加熱，溫度感應(yīng)裝置用于測(cè)量反應(yīng)器內(nèi)的溫度，控制箱用于控制攪拌裝置的轉(zhuǎn)速和加熱裝置的加入溫度。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的第一進(jìn)料口與二氧化碳容器之間設(shè)置有第一閥門(mén)，所述的第一出料口與第一取樣器之間設(shè)置有第六閥門(mén)，所述的第一取樣器與二氧化碳吸收容器之間設(shè)置有第三閥門(mén)；
[0019]優(yōu)選的，所述的第二進(jìn)料口與表面活性劑容器之間設(shè)置有第二閥門(mén)，所述的第二出料口與第二取樣器之間設(shè)置有第四閥門(mén)，所述的第二取樣器的出料口設(shè)置有第五閥門(mén)。
[0020]第一閥門(mén)便于控制二氧化碳的進(jìn)入量和封閉反應(yīng)器，第六閥門(mén)便于控制溶解有表面活性劑的二氧化碳的排出量和封閉反應(yīng)器，第三閥門(mén)便于控制和封閉第一取樣器和二氧化碳吸收容器；第二閥門(mén)便于控制表面活性劑水溶液的進(jìn)入量和封閉反應(yīng)器，第四閥門(mén)便于控制表面活性劑水溶液的排出量和封閉反應(yīng)器，第五閥門(mén)便于控制和封閉第二取樣器。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的二氧化碳容器設(shè)置有壓力表。設(shè)置壓力表可直觀觀察二氧化碳容器內(nèi)的壓力并便于控制。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的二氧化碳容器和表面活性劑容器內(nèi)部均設(shè)置有可移動(dòng)的活塞，所述的活塞將二氧化碳容器和表面活性劑容器隔成兩個(gè)腔室，一個(gè)腔室與平流泵連接，另一個(gè)腔室與反應(yīng)器連接。所述的可移動(dòng)的活塞可將腔室內(nèi)的流體驅(qū)替入反應(yīng)器內(nèi)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的第一取樣器和第二取樣器結(jié)構(gòu)相同，均包括取樣器外殼、取樣器內(nèi)膽、取樣器進(jìn)料口和取樣器出料口，所述的取樣器外殼設(shè)置有取樣器觀察窗口，所述的取樣器進(jìn)料口和取樣器出料口均與所述的取樣器內(nèi)膽連通。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的取樣器外殼為圓筒形結(jié)構(gòu)，所述的取樣器內(nèi)膽為透明結(jié)構(gòu)，所述的取樣器觀察窗口為凹槽形結(jié)構(gòu)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，所述的第一取樣器中，所述的取樣器進(jìn)料口通過(guò)第六閥門(mén)與反應(yīng)器的第一出料口連接，所述的取樣器出料口通過(guò)第三閥門(mén)與二氧化碳吸收容器連接；
[0026]所述的第二取樣器中，所述的取樣器進(jìn)料口通過(guò)第四閥門(mén)與反應(yīng)器的第二出料口連接，所述的取樣器出料口與第五閥門(mén)連接。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的二氧化碳吸收容器為錐形瓶結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的二氧化碳吸收容器內(nèi)設(shè)置有水。
[0028]根據(jù)本發(fā)明，一種取樣器，包括取樣器外殼、取樣器內(nèi)膽、取樣器進(jìn)料口和取樣器