[发明专利]一种测量液液界面电荷密度的方法及装置

说明书

本申请提供了一种测量液液界面电荷密度的方法及装置，所述方法通过聚合物涂层处理排除固‑液界面带电影响，基于流动电势测量得到电荷密度。采用本申请可获得接近真实值的液液界面电荷密度，可重复性好。

技术领域

本文涉及但不限于油气化工技术领域，尤其涉及但不限于石油勘探开发与利用领域中一种基于流动电势测量液液界面电荷密度的方法及装置。

背景技术

液液界面电荷密度与界面电动电位成正比，是衡量胶体分散系稳定性的关键参数，被广泛应用于地质、石油和化学工程等工业和研究领域。特别地，在非常规油气开采过程中，对于聚合物驱，油水界面的电荷密度决定了油滴的稳定性和沉降特征；而对于离子驱，驱替液与油滴及岩石的双电层静电相互作用对驱替过程有重要影响。因此，对液液界面电荷密度的清晰认识对促进石油勘探开发十分重要。

多相界面电荷密度的测量方法目前主要包括电泳法、电渗法、流动电势法和超声电声法等。电泳法通过测量给定外加电场下溶液中的固体颗粒或不溶性液滴的运动速度来计算固体颗粒或不溶性液滴与溶液间的电荷密度，但一般需要对样品进行稀释测试、不同浓度对测量结果影响较大；电渗法通过测量给定外加电场下微流道内流体的流量来计算固体壁面与液体间的电荷密度，流动电势法通过测量给定压力梯度下微流道内流体的电势降来计算固体壁面与液体间的电荷密度，超声电声法则是通过测量给定高频交流电流脉冲下固体颗粒振动释放的超声波来计算固体颗粒与液体间的电荷密度，这三种方法主要用于固体与液体间电荷密度的测量。

与固-液相界面相比，由两种互不相溶流体组成且分散质以小直径液滴形式存在的均匀分散系不易制备，原来近似为球形分散液滴在外加电场作用下容易变形，且此时液滴表面电荷的非对称分布导致经典电泳的理论基础不再成立，上述因素导致经典电泳法无法获得接近真实值的液液界面电荷密度。因此，有必要发展可测得接近真实值的液液界面电荷密度的测量方法。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请的目的是针对现有的电泳法对液滴样品质量要求较高导致重复性较差、不同浓度对测量结果影响较大以及测量微观机理存在较大缺陷的问题，提出一种基于流动电势测量液液界面电荷密度的方法，通过聚合物涂层处理排除固-液界面带电影响，结合H型流道设计在保证液液界面为平直界面的条件下，基于流动电势测量得到电荷密度。采用本申请得到的液液界面电荷密度接近真实值，可重复性好。

本申请提供了一种基于流动电势测量液液界面电荷密度的方法及装置，其特征通过聚合物涂层处理排除固-液界面带电影响，结合H型流道设计在保证液液界面为平直界面的条件下测量得到电荷密度。具体如下：

一种测量液液界面电荷密度的方法，包括：

1)确定第一液体和第二液体，所述第一液体和第二液体不互溶；

2)通过压力差驱动所述第一液体和第二液体在流道中并排流动，控制所述两种液体之间的流道压降比与流体动力粘度比近似相同；

所述流道压降比为第一液体在流道流动时流道两端的压降与第二液体在流道流动时流道两端的压降的比值；

3)在确保所述流道压降比与流体动力粘度比近似相同的情况下，测量不同压降下的所述第一液体在流道中的电势降，并改变压降条件多次重复实验，获得所述第一液体的压降和电势降的多组数据；

4)以所述第一液体的压降为横坐标、电势降为纵坐标建立曲线，通过拟合成一次函数，获得斜率α，将所述斜率α带入公式(1)中，即得所述两种液体之间的液液界面电荷密度Q：