[发明专利]一种CO2驱油过程中测定油水界面张力变化规律的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于油气田开发领域，具体涉及一种测定油水界面张力变化规律的装置及方法。

背景技术

CO₂驱油是最有前途的提高原油采收率(EOR)方法之一。当CO₂注入油藏之后，会形成许多新的相界面，研究CO₂驱油过程中界面张力变化规律具有重要的理论和实践意义。目前矿场CO₂驱油过程的注入方式主要是气水交替注入，此时油藏流体中存在三相：分别是饱和CO₂的地层原油、饱和CO₂的地层水和饱和地层原油和地层水的CO₂，因此必须考虑CO₂的注入对油水界面张力的影响。

目前，界面张力的测试方法主要包括：毛细管上升法、最大气泡法、威廉米吊片法、滴重法和滴体积法、悬滴法、静滴法和静泡法。其中悬滴法可以测定高温高压条件下的界面张力，而且拥有较为成型的计算机处理的计算方法。

悬滴法是通过测定悬挂在毛细探针顶部的液滴外形参数，应用Bashforth-Adams方程推算出液体的界面张力。属于这一类的方法虽然不少，但有实用价值的还是1937年Andreas等提出的选面法，其数学模型为：

γ=Δρde2g/H---(1)]]>

1/H＝f(d_s/d_e)        (2)

其中d_e为悬滴液滴的最大直径，g为重力常数，Δρ为两相密度差，d_s为选择面直径，其定义为在与悬滴顶点垂直距离等于d_e的地方做最大直径的平行线，交于液滴外形曲线的长度(如图1所示)。1/H可由d_s/d_e比值查数据表得到。

目前研究采用悬滴法测定的界面张力主要集中在油/水、气/水、油/气体系，对于CO₂驱油过程中油水界面张力变化规律没有特定测定方法，尤其该测定方法必须要反映在油藏条件下CO₂注入后对原有油藏油水界面张力的影响。

现有的文献中，Daoyong Yang等利用悬滴法研究CO₂注入对油水界面张力的影响(Daoyong Yang，Paitoon Tontiwachwuthikul，Yongan Gu.Interfacial Tensions of the Crude Oil+Reservoir Brine+CO2 Systems at Pressures up to 31MPa and Temperatures of 27℃ and 58℃.J.Chem.Eng.Data，2005，50，1242-1249)，但是此方法把CO₂注入前后分为两个不连续的步骤，即首先测定不同压力下原油和地层水的界面张力，这个过程结束之后，进行第二个步骤，重新装入地层水，在釜内地层水上方空间充入CO₂，进行油水界面张力的测定。这种测定方法一方面不能保证两个实验步骤中的所用的油和地层水性质相同，增加了实验的误差，另一方面，由于两个步骤的间断，使得第一个步骤中油水之间的相互作用不能带入到第二个步骤中，而矿场实施过程中气水交替注入是一个连续的过程，所以此方法不能完全模拟矿场气水交替注入的方式，进而不能准确反映CO₂驱油过程中油水界面张力变化规律。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种测定油水界面张力变化规律的装置及方法，模拟油藏条件下CO₂注入方式为气水交替注入时，油水界面张力的变化过程，进而发现CO₂注入过程中油水界面张力的变化规律，提高油藏的开发效果。本发明的方法从水驱到CO₂驱是一个连续的过程，保持油藏条件不变，可以更好地模拟真实的矿场实施情况。