一种基于微观可视技术的超临界二氧化碳溶解性能测定装置，包括耐压夹持器、温度控制系统、微观刻蚀玻璃模型、超声波分散仪和显微镜图像采集分析系统；所述耐压夹持器用于夹持微观刻蚀玻璃模型、在所述微观刻蚀玻璃模型外通过液体调压模拟地层压力；所述温度控制系统用于调整装置的工作温度；所述微观刻蚀玻璃模型包括用于导流、承压的透明腔体、出口和入口，所述出口和入口均朝下设置；所述超声波分散仪对进入透明腔体的待测样品溶解二氧化碳；所述显微镜图像采集分析系统包括显微镜摄像头和图像采集及分析系统；所述显微镜摄像头通过所述透明腔体采集待测样品在超临界二氧化碳中的溶解度参数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及， 属于超临界流体的
技术介绍
近几年来，随着人们环境保护意识的加强，超临界流体独特的理化性质在绿色化 学领域上引起了科研工作者的极大兴趣。超临界二氧化碳是指温度和压力均高于其临界值 (T c= 31. 1°C，P。= 7. 39MPa)的二氧化碳流体。相对于其他超临界流体，超临界二氧化碳 条件易于达到，利于满足环境、设备制造、经济的要求，而备受关注。 超临界二氧化碳流体是一种高密度气体。从物理性质上，它兼有气体和液体双重 特性，即密度高于通常气体，接近液体，因而有常规液态溶剂的强度；粘度与气体相似，比液 体大为减小；扩散系数接近于气体，大约为液体的10~100倍，因而具有较好的流动性。而 且，由于内在的可压缩性，流体的密度、溶剂强度和粘度等性能均可由压力和温度的变化来 调节。 超临界二氧化碳能够应用于广大工业领域，主要是它有与众不同的溶解性能。在 超临界条件下，流体具备液态溶剂的性能称为溶剂化效应。超临界二氧化碳的密度接近于 液体，因而具有很好的溶剂化效应，又有与气体相近的高渗透能力和低粘度，表面张力接近 于零。因此它具有良好的传递性能，可以较迅速地深入溶质的微小结构中，溶解其中的非 极性物质。在实际应用中可通过改变超临界二氧化碳的压力或温度，使其密度随之大幅度 改变，由于溶解度与密度密切相关，进而可以方便地调节超临界二氧化碳的溶解度。另外， 虽然超临界二氧化碳的溶解对象一般限于非极性或弱极性物质，对于极性大的物质不易溶 解。但可以通过掺加极性溶剂来改变超临界二氧化碳的极性，使其对不同溶质具有不同的 溶解性能，进而扩大其溶剂化性能应用的范围。 基于溶剂化效应的超临界二氧化碳应用技术主要涉及超临界二氧化碳萃取、以超 临界二氧化碳为介质的化学反应等。随着超临界二氧化碳中溶解性基础理论的深入研宄， 以及中国经济发展所面临的温室气体减排和能源需求两个重大问题，促进了一大批基于超 临界二氧化碳溶剂化效应理论的二氧化碳地质埋存与提高石油采收率技术的不断发展，包 括：（1)超临界二氧化碳欠平衡钻井领域，该领域主要是基于超临界二氧化碳溶剂化效应 向超临界二氧化碳中添加化学药剂，实现对超临界二氧化碳密度、粘度的可调节性，从而实 现其欠平衡钻井能力、携带岩肩能力的可控制性；（2)超临界二氧化碳驱油流度控制领域， 在该领域基于溶剂化效应主要有两个方向：a.基于溶剂化效应使得超临界二氧化碳中增 溶聚合物等化学药剂，使得超临界二氧化碳的粘度增加，从而调节超临界二氧化碳驱油过 程中的气油流度比，扩大超临界二氧化碳的波及系数，从而提高原油采收率；b.基于溶剂 化效应使得超临界二氧化碳中增溶气溶性表面活性剂，使得超临界二氧化碳在注入地层的 过程中能够携带表面活性剂，在地层中遇到水时能够形成泡沫，利用泡沫的调剖能力，实现 对超临界二氧化碳流度的控制；（3)超临界二氧化碳压裂领域，在该领域基于溶剂化效应 主要有两个方向：a.基于溶剂化效应使得超临界二氧化碳中增溶聚合物等化学药剂，使得 超临界>氧化碳的粘度增加，提尚其携砂性能，从而提尚超临界>氧化碳压裂效率；b.基 于溶剂化效应的超临界二氧化碳干法压裂，该种方法通过超临界二氧化碳中增溶特定的表 面活性剂，形成〇) 2/队泡沫压裂液体系，实现了无水压裂；(4)超临界二氧化碳混相驱油领 域，该领域主要是基于溶剂化效应向超临界二氧化碳中添加化学药剂，降低超临界二氧化 碳与地层原油的混相压力，从而使得超临界二氧化碳在地层中易于与原油混相，实现混相 驱油，从而提高原油采收率。 综合以上所述可以看出，基于超临界二氧化碳溶剂化效应理论的二氧化碳地质埋 存与提高石油采收率技术能否成功应用，其关键在于是否能够准确地测定相关化学药剂在 超临界二氧化碳中的溶解度。 目前常用的测试方法有静态法和动态法： (1)静态法，是指化学药剂和超临界二氧化碳放置在密闭容器中，静置一定时间， 直至系统达到平衡状态，分析其平衡相组成进而得到该化学药剂在超临界二氧化碳中溶解 度的方法。 平衡相组成的获得方法有两种，取样法和浊点法： a.取样法是指待系统达到平衡状态后对系统内超临界二氧化碳相取样，通过化学 滴定、色谱分析或是紫外吸收等方法分析所取样品中化学药剂成分，计算出该温度和压力 下其在超临界二氧化碳中的溶解度。该类方法应用虽然广泛，但测试过程中平衡时间较长， 取样过程中容易产生压力波动，破坏原有平衡状态，误差较大，并且对样品组分含量的测试 一般需要依靠高精度分析仪器，造价昂贵，成本较高。 b.浊点法是指该系统所加入的超临界二氧化碳和化学药剂的量是已知的，并且所 采用的密闭容器为可视容器，然后在保证温度不变的前提下，改变该密闭容器的体积，通过 肉眼观察法以体系变浑浊为临界点，读取该临界点处压力，通过查取该温度、压力条件下的 超临界二氧化碳密度，进而计算出该温度、压力条件下化学药剂在超临界二氧化碳中的溶 解度。中国专利CN2715835即为该种方法，但是该类装置较大程度上依靠肉眼来鉴别是否 出现浊点，误差较大，并且平衡时间较长，限制了它的应用。董重，潘志彦提出了一种利用石 英毛细管法测定乙醇在超临界二氧化碳中溶解度的方法，该方法将常规的可视密闭容器换 成了石英毛细管，结合显微镜录像的方法，测定化学药剂在超临界二氧化碳中的溶解度，但 是该方法在升高温度的同时毛细管内体系的压力也同时升高，并且该压力无法测定，因此 所得到的溶解度结果无法说明该结果所处的压力值，使得结果准确度不高。 (2)动态法是指化学药剂是在超临界二氧化碳流动过程中二者建立相平衡，然后 取样分析其平衡相组成得到该化学药剂在超临界二氧化碳中溶解度的方法。 动态法也可分为两类，单通路法和循环法： a.单通路法类似于萃取过程，即将超临界二氧化碳缓缓通过放置在恒温平衡釜中 的化学药剂，在二者接触过程中建立相平衡，然后对超临界二氧化碳相和化学药剂相分别 进行取样分析，计算溶解度。中国专利CN103512826即是该种方法，该种方法的缺点在于难 以准确判断二者是否真正达到平衡状态，超临界二氧化碳的用量较大。 b.循环法是指在平衡釜外连接一个循环泵，将超临界二氧化碳和化学药剂加入平 衡釜中，通过循环泵在平衡釜、循环泵及二者的连接管路间建立闭合循环通路，通过循环过 程中二者的不断接触达到相平衡，然后取样分析计算得到溶解度。中国专利CN1975381即 为该种方法，该种方法的缺点在于整个循环管路的温度难以保持一致，在循环管路中因为 温度的变化导致相平衡不断被打破，可能会使化学药剂从超临界二氧化碳中冷凝析出，造 成测定误差。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于微观可视技术的超临界二氧化碳溶解 性能测定装置。 本专利技术还提供一种上述装置的应用方法。 本专利技术利用耐压夹持器与微观刻蚀玻璃模型实现超临界二氧化碳溶解化学物质 过程的全程可视，利用超声波分散作用缩短溶解达到平衡所需时间，利用显微镜图像采集 及分析系统实现超临界二氧化碳溶解化学物质过程的实时采集、并对采集结果进行图像二 值化处理，自动分析得到该化学物质在超临界二氧化碳中的溶解度参数。 本专利技术的技术方案在于： 一种基于微观可视技术的超临界二氧化碳溶解性能测本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于微观可视技术的超临界二氧化碳溶解性能测定装置，其特征在于，该装置包括耐压夹持器、温度控制系统、微观刻蚀玻璃模型、超声波分散仪和显微镜图像采集分析系统；所述耐压夹持器用于夹持微观刻蚀玻璃模型、在所述微观刻蚀玻璃模型外通过液体调压模拟地层压力；所述温度控制系统用于调整装置的工作温度；所述微观刻蚀玻璃模型包括用于导流、承压的透明腔体、出口和入口，所述出口和入口均朝下设置；所述超声波分散仪对进入透明腔体的待测样品溶解二氧化碳；所述显微镜图像采集分析系统包括显微镜摄像头和图像采集及分析系统；所述显微镜摄像头通过所述透明腔体采集待测样品在超临界二氧化碳中的溶解度参数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李兆敏，张超，鹿腾，王飞，刘己全，董全伟，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。