[发明专利]高温高压防相变气液界面张力测定装置及测定方法

权利要求书

1.高温高压防相变气液界面张力测定装置，其特征在于，包括耐高温高压的储容式悬滴室(6)，在悬滴室(6)外侧设有加热保温套(1)，在悬滴室(6)内设有液体中间容器(4)和气体中间容器(8)，所述液体中间容器(4)和气体中间容器(8)内分别设有活塞Ⅰ(15)和活塞Ⅱ(20)，液体中间容器(4)的顶部通过管线Ⅰ(A)与悬滴室(6)连通，该管线Ⅰ(A)先向上穿出悬滴室(6)的顶部、再向下穿入悬滴室(6)的顶部，且在管线Ⅰ(A)上分别设有微量泵(2)、压力表Ⅰ(3)，在管线Ⅰ(A)的出口端连接有形成悬滴形状的悬滴管(5)；在液体中间容器(4)的底部通过管线连接有增压泵Ⅰ(14)；在气体中间容器(8)的顶部通过管线连接有增压泵Ⅱ(7)，在气体中间容器(8)的底部通过管线Ⅱ(B)与悬滴室(6)连通，该管线Ⅱ(B)先向下穿出悬滴室(6)的底部、再向上穿入悬滴室(6)的底部，且在管线Ⅱ(B)上分别设有恒压泵(19)、压力表Ⅱ(18)；在悬滴室(6)的底部设有贯穿悬滴室(6)的圆锥形凹槽(17)，该圆锥形凹槽(17)位于悬滴管(5)的正下方，在圆锥形凹槽(17)的下方连接有中间容器(16)；在悬滴室(6)的底部还通过管线分别连接有放空管线(13)和真空泵(12)；

在悬滴室(6)两个相对的侧面分别设有可视化窗口(9)，该可视化窗口要求不影响光线通过，在两个可视化窗口(9)的外侧分别设有光源(21)和摄像机(10)，所述摄像机(10)连接有图形处理系统(11)；所述悬滴管(5)位于光源(21)和摄像机(10)之间的光路上且不受悬滴室(6)内两个中间容器的遮挡。

2.利用权利要求1所述的高温高压防相变气液界面张力测定装置测定界面张力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：清洗设备：利用石油醚和酒精对悬滴室(6)、液体中间容器(4)、气体中间容器(8)及各管线进行清洗，并利用氮气吹扫干净；

步骤二：实验准备：利用真空泵(12)对悬滴室(6)及相连的管线进行抽真空处理，选取实验所需的地层原油和CO₂进行实验；通过恒压泵(19)将实验CO₂注入悬滴室(6)和气体中间容器(8)的活塞Ⅱ(20)下端，再通过微量泵(2)将实验地层原油注入液体中间容器(4)的活塞Ⅰ(15)上端；

步骤三：连接流程：连接实验装置流程，并检测流程的密封性，开启加热装置进行加热；

步骤四：气体增压：待实验温度达到设定温度后，利用增压泵(7)将活塞Ⅱ(20)下方已经加热的CO₂压入悬滴室(6)中，直至达到设定压力；

步骤五：注入液体：利用增压泵(14)将液体中间容器(4)中加热的原油挤入悬滴管(5)中，再利用微量泵(2)缓慢将原油注入悬滴室(6)中，并在悬滴管(5)处形成悬滴，当悬滴保持该状态至达到平衡时，利用摄像机(10)拍下悬滴形状图片，其中，所述的悬滴状态指平衡状态，即液滴的形态保持稳定，不发生变化；

步骤六：开启防相变装置并补充压力：当悬滴管(5)中的液滴滴落到悬滴室(6)底部圆锥形凹槽(17)中时，液滴沿圆锥表面落至圆锥形凹槽(17)底端，打开中间容器(16)上端的阀门，将液滴及近液滴部分的气体储集于中间容器(16)中，然后关闭中间容器(16)上端的阀门，再将中间容器(16)中的液滴及气体排放出；

在将液滴及气体储集至中间容器(16)过程中，由于悬滴室(6)中气体减少导致系统压力下降时，恒压泵(19)自动开启将气体中间容器(8)中的气体补充进悬滴室(6)，保持系统压力稳定，保持气体为单一组分，防止相变现象发生；

步骤七：重复步骤四～步骤六，利用摄像机(10)拍摄同一温度不同压力下的平衡态悬滴形状；

步骤八：利用PVTsim软件对同一温度不同压力时的地层原油及CO₂的密度进行计算；

步骤九：利用自制软件ITF对摄像机(10)拍摄的悬滴形状进行图像处理获取外形参数，再利用选面法来计算界面张力。