[发明专利]一种稠油油藏纳米流体增强碳化水的制备装置及制备方法

权利要求书

1.一种稠油油藏纳米流体增强碳化水的制备装置，其特征在于，包括并联的四个容器，分别为二氧化碳容器、中间容器、纳米流体基液容器以及纳米流体增强碳化水容器；四个容器的底部通过控制阀和管线均与恒速恒压泵连通，其中管线上在靠近恒速恒压泵处设置有压力表；四个容器的顶部各自通过压力表、控制阀和管线与真空泵和回压阀相连通；回压阀一端连接回压泵，回压阀的另一端与气液分离容器相连；气液分离容器的上部连接气体流量计，气液分离容器的下部连接液体计量容器。

2.根据权利要求1所述稠油油藏纳米流体增强碳化水的制备装置，其特征在于，所述二氧化碳容器、中间容器、纳米流体基液容器和纳米流体增强碳化水容器的外侧均设置有加热保温套。

3.一种采用权利要求1或2所述制备装置的稠油油藏纳米流体增强碳化水制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备纳米流体基液：首先将可溶性金属盐、分散剂和纳米颗粒加入至蒸馏水中，搅拌至可溶性金属盐和分散剂均完全溶解，形成纳米颗粒悬浊液；采用超声波分散器分散纳米颗粒悬浊液；

（2）制备纳米流体增强碳化水：

a.计算在步骤（1）所得纳米流体基液盐浓度条件下的盐水中的二氧化碳饱和溶解量：根据实验压力P和实验温度T，基于Duan模型初步计算实验压力P和实验温度T下盐水中CO₂饱和溶解量n_Duan，根据公式（I）计算出中间容器中CO₂的体积V_注1；其中所述的盐水为步骤（1）纳米流体基液中可溶性金属盐的水溶液，盐浓度与纳米流体基液中的盐浓度相同；

（I）；

式（I）中，P为实验压力，MPa；Z为实验压力P和实验温度T下CO₂的压缩因子；n_Duan为Duan模型计算的实验条件下CO₂溶解的物质的量，mol；R为热力学常数，值为8.314J/(mol·K)；T为实验温度，K；V_注1为中间容器内CO₂体积，mL；

b.保持纳米流体基液容器和纳米流体增强碳化水容器为真空状态：量取步骤（1）制备的纳米流体基液倒入至纳米流体基液容器中，其中纳米流体基液的体积记为V_N；利用真空泵对纳米流体基液容器和纳米流体增强碳化水容器抽真空；

c.准备高压CO₂：将中间容器的体积设置为V_注1，利用恒速恒压泵在压力为实验压力P的恒压模式下，将二氧化碳容器中的CO₂导入至中间容器内，待中间容器的压力稳定在压力P时，导入过程结束；

d.制备纳米流体增强碳化水：

利用恒速恒压泵将纳米流体基液容器中的V_N体积的纳米流体基液导入纳米流体增强碳化水容器内；

将中间容器内所有的CO₂导入至纳米流体增强碳化水容器内；

搅拌纳米流体增强碳化水容器内的纳米流体基液；

利用恒速恒压泵在实验压力为P的恒压模式下，使纳米流体增强碳化水容器内压力始终保持在实验压力P；

当纳米流体增强碳化水容器的压力为P保持不变且恒速恒压泵的进泵流量为0保持不变时，表明CO₂不再溶解入纳米流体，从而形成纳米流体增强碳化水，记录纳米流体增强碳化水容器内气体体积V_gas，

其中V_gas=气体初始体积－恒速恒压泵进泵量，气体初始体积=纳米流体增强碳化水容器体积－纳米流体基液体积V_N；

（3）计算CO₂溶解量并验证制备准确性：

a.计算未溶解的CO₂物质的量：计算公式如式（II），

（II）；

式（II）中，P为实验压力，MPa；V_gas为纳米流体增强碳化水容器内气体体积，mL；Z₁为压力P和温度T下CO₂的压缩因子；T为实验温度，K；n₁为未溶解的CO₂物质的量，mol；

b.计算溶解的CO₂物质的量：计算公式如式（III），

（III）；

式（III）中，n_Duan为Duan模型计算的实验条件下CO₂溶解的物质的量，mol；n₁为未溶解的CO₂物质的量，mol；n₂为溶解的CO₂物质的量，mol；

c.计算CO₂的理论溶解度：计算公式如式（IV），

（IV）；

式（IV）中，S_计算为CO₂的计算溶解度，mL/mL；n₂为溶解的CO₂物质的量，mol；R为热力学常数，值为8.314J/(mol·K)；T₀为室内温度，K；P₀为大气压，0.1MPa；V_N为纳米流体基液的体积，mL；

d.测定、计算CO₂的实际溶解度：

首先，设定回压泵的压力为实验压力P，利用恒速恒压泵在驱替流量下，依次将纳米流体增溶碳化水容器中未溶解的全部气体和一定量纳米流体增强碳化水驱替至气体分离装置；

然后，待出液后开始测量记录产出气量V_气1与出液量V_液1，其中产出气量V_气1通过气体流量计测得，出液量V_液1通过液体计量容器上的刻度读得；

最后，通过式（V）计算CO₂的溶解量S_测，

（V）；

式（V）中，S_测为CO₂的实际溶解度，mL/mL；V_气1为出气量，mL；V_液1为出液量，mL；

e.验证制备准确性：通过比较S_测与S_计算的值，判断纳米流体增强碳化水是否制备完成；当（S_计算－S_测）/S_测＜5%时，纳米流体中CO₂的溶解量可靠，纳米流体增强碳化水制备完成。