Summary
En metode for måling av rheologi av råolje i likevekt med karbondioksid ved reservoarforhold er presentert.
Abstract
Et rheometer system for å måle reologi av råolje i likevekt med karbondioksid (CO 2 ) ved høye temperaturer og trykk er beskrevet. Systemet omfatter et høytrykks-reometer som er forbundet med en sirkulasjonssløyfe. Rheometeret har en roterende gjennomstrømningsmålecelle med to alternative geometrier: koaksial sylinder og dobbeltgap. Sirkulasjonsløkken inneholder en mikser for å bringe råoljeprøven i likevekt med CO 2 , og en girpumpe som transporterer blandingen fra blanderen til reometeret og resirkulerer den tilbake til blanderen. CO 2 og råolje bringes til likevekt ved omrøring og sirkulasjon og reologien til den mettede blanding måles ved hjelp av rheometeret. Systemet brukes til å måle de rheologiske egenskapene til Zuata råolje (og dets toluenfortynning) i likevekt med CO 2 ved forhøyede trykk opp til 220 bar og en temperatur på 50 ° C. Resultatene viser tLue CO 2 tillegg tilsetter oljeregologien betydelig, i utgangspunktet reduserer viskositeten når CO 2 -trykket økes og deretter øker viskositeten over et terskeltrykk. Den ikke-newtonske responsen til råoljen ses også å endres ved tilsetning av CO 2 .
Introduction
I det meste av litteraturen om de fysiske egenskapene til CO 2 og råoljeblandinger, måles viskositeten ved hjelp av et viskosimeter, noe som betyr at målingen gjøres ved konstant skjærhastighet eller skjærspenning. I disse studiene undersøkes viskositeten av CO 2 og råoljeblandingen på en enkel måte: interessen er forholdet mellom viskositeten og andre parametere, for eksempel temperatur, trykk og CO 2 -konsentrasjon. Hovedforutsetningen i disse studiene, men sjelden nevnt eksplisitt, er at CO 2 og råoljeblandingen oppfører seg som en newtonsk væske. Det er imidlertid velkjent at noen råoljer, særlig tung råolje, kan vise ikke-newtonsk oppførsel under visse forhold 1 , 2 , 3 , 4 . Derfor, for å forstå CO 2 -verkningen fullt ut, har viskositeten til CO 2
Etter vår kunnskap er bare studien av Behzadfar et al . Rapporterer viskositeten til en tung råolje med CO 2- tilsetning ved forskjellige skjærhastigheter ved bruk av et rheometer 5 . I måling av Behzadfar et al . Oppnås blandingen mellom CO 2 og råolje ved rotasjonen av den indre sylinder av koaksialcylinder geometrien, en meget langsom prosess. I tillegg er effekten av CO 2 -oppløsningen på reologien av polymermelter blitt rapportert i litteraturen, som kunne kaste lys på studiet av tung råolje og CO 2 -blandinger. Royer et al . Måle viskositeten til tre kommersielle polymermeltinger ved forskjellige trykk, temperaturer og CO 2 -konsentrasjoner ved bruk av et høytrykks ekstruderingsspalt dyse rheometer 6 . De analyserer deretter dataene gjennom fri volum E teori. Andre lignende studier finnes i Gerhardt et al . 7 og Lee et al . 8 . Vår metode, der blandingen utføres i en ekstern mikser og reologimåling i en koaksial sylindergeometri, tillater en mer grundig måling av reologi av CO 2 og råolje-blanding.
Sirkulasjonssystemet som vi utviklet inneholder fire enheter: en sprøytepumpe, mikser, girpumpe og rheometer, som vist i figur 1 og figur 2 . En omrøringsstang er plassert i bunnen av blanderen og magnetisk koplet med et roterende magnetsett. Omrøring brukes til å forbedre blandingen mellom CO 2 og råolje i blanderen, og fremskynde tilnærmingen til likevekt mellom fasene. Den CO 2 mettede oljefasen trekkes fra nær bunnen av blanderen ved å bruke et dyprør og sirkuleres gjennom målesystemet.
Nt "> Viskositeten måles ved hjelp av en høytrykkscelle montert på et rheometer. Det finnes to typer trykkceller. Den ene er med en koaksial sylindergeometri, som er beregnet for måling av viskøs væske, og den andre er med en Dobbelt gap geometri for lav viskositet applikasjon.
Figur 1: Ordningen i sirkulasjonssystemet med koaksial sylinder geometri trykkcelle. Den blå linjen representerer CO 2- strømning, og den svarte linjen representerer råoljeblandingene. Gjengitt med tillatelse fra Hu et al. 14 . Copyright 2016 American Chemical Society. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
E 2 "class =" xfigimg "src =" / filer / ftp_upload / 55749 / 55749fig2.jpg "/>
Figur 2: Ordningen i sirkulasjonssystemet med dobbelgap geometri-trykkcelle. Den blå linjen representerer CO 2- strømning, og den svarte linjen representerer råoljeblandingene. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Den koaksiale sylinder geometri trykkcelle. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Koaksialcylinder geometri-trykkcellen ( Figur 3 ) har et gap på 0,5 mm mellom den indre og ytre sylinder, hvilket fører til et prøvevolum på 18ml. Den indre sylinderen er magnetisk koblet med en roterende kopp, som er festet til rheometerspindelen. Det er to safirlejer på toppen og bunnen av den indre sylinderen, som er direkte i kontakt med rotasjonsaksen til den indre sylinderen. Siden safirleilingene eksponeres for prøven ved konstruksjon, kan lagerfriksjonen variere i henhold til smøreegenskapene til prøven.
Figur 4: Dobbelgap geometrien trykkcelle. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
På den annen side omfatter dobbeltgaptrykkcellen en sylindrisk rotor i en dobbeltglassgeometri, som vist på figur 4 . Målesylinderen er montertPå trykkhodet gjennom to kulelagre og magnetisk koplet med rotasjonskoppen, som er koblet til rheometerspindelen. Kulelagerene er plassert inne i trykkhodet og ikke i kontakt med prøven, som injiseres i målehullet og overløper til en utsparing i statoren fra hvilken den returneres til blandekaret.
I et typisk eksperiment lastes råoljeprøven først inn i blanderen. Etter at hele systemet er startet med råoljen, blir det gjenværende volumet i systemet evakuert ved bruk av en vakuumpumpe. CO 2 innføres deretter i blanderen gjennom sprøytepumpen og systemet bringes til ønsket temperatur og trykk. Systemtrykket styres gjennom CO 2 -fasen ved hjelp av sprøytepumpen. Når trykket stabiliseres, blir omrøreren slått på for å blande CO 2 og råolje inne i blanderen. Deretter slås girpumpen på for å trekke ut oljefasen fraBlander, fyll rheometeret og resirkuler væsken tilbake til mikseren. Derfor blir blandingen mellom CO 2 og råolje gjort ved samtidig omrøring i blanderen og sirkulerende i løkken. Likevektsstatusen overvåkes ved periodisk måling av både volumet i sprøytepumpen og blandingsviskositeten. Når det ikke er endring (≤4%) i både volum og viskositet, er likevekten bekreftet. På dette tidspunktet blir girpumpen og omrøreren slått av, suspendering av strømmen gjennom målcellen og reologimåling utført.
Protocol
Merk: Siden forsøket opererer ved høy temperatur og trykk, er sikkerhet avgjørende. Systemet er beskyttet mot overtrykk av programvaregrensen på sprøytepumpens kontroller og sprengeskiver på blanderen og mellom girpumpen og rheometeret (se figur 1 og figur 2 ). Videre anbefales det før hvert forsøk å utføre en vanlig lekkasjekontroll. Det anbefales også å utføre friksjonskontrollen av trykkcellens geometri for å sikre at rheometeret fungerer godt 9 , 10 .
1. Forberedelse av råoljeprøven
MERK: Bruk Zuata råoljeprøven som mottatt. Følgende tabell viser de grunnleggende fysiske egenskapene til Zuata-råoljen.
| Chakarakteristika hva | Verdi |
| API Gravity | 9.28 |
| Barrel Factor (bbl / t) | 6,27 |
| Totalt svovel (% vekt) | 3,35 |
| Reid damptrykk (kPa) | 1 |
| Hastepunkt (° C) | 24 |
| Eksisterende H 2 S innhold (ppm) | - |
| Potensielt H 2 S innhold (ppm) | 115 |
| Potensielt innhold av HCl (ppm) | - |
| Calc. Gross Cal. Verdi (kJ / kg) | 41855 |
Tabell 1: De fysiske egenskapene til Zuata råoljen.
- Tilsett 128,57 g toluen til 300 g Zuata råolje for å fremstille fortynningen med 70 vekt% Zuata råolje og 30 vekt% toluen. Sten blandingen ved romtemperatur i 3 timer.
2. Laster råoljeprøven i blanderen
- Koble blanderen fra systemet, og åpne den opp. Plasser en rører på bunnen av blanderen. Legg 200 ml råoljeprøve i blanderen. Etter å ha strammet alle skruene, koble mixeren tilbake til systemet.
3. Priming hele systemet med råoljeprøven
- Før systemet med koaksialcylinder geometri-trykkcellen.
MERK: Vennligst se Figur 1 for å finne ventilen.- Lukk rheometer-trykkcellen ved å stramme trykkhodet 9 . Monter rotasjonskoppen på rheometerspindelen. Juster den til måleposisjonen 9 .
- Lukk ventiler A, D, E, F, G og H. Åpne ventil C.
- Åpne nitrogensylinderen. Sett inn komprimert gass i blanderen ved å åpne ventilene H og E. Når gassen når blanderen, Lukk ventilen H og gassylinderen.
- Åpne ventil A. Den komprimerte gasen skyver råoljeprøven i sirkulasjonssløyfen gjennom sugeslangen. Når råoljeprøven dråper ned fra ventil C i figur 1 , blir hele systemet primet av råoljeprøven.
- Åpne ventil F for å frigjøre gjenværende gass. Lukk ventil C og åpen ventil D. Slå på girpumpen for å sirkulere væsken i en stund. Avhengig av viskositeten til råoljeprøven kan dette ta 1 til 5 timer.
MERK: Trykket av komprimert nitrogen innført i blanderen avhenger av viskositeten til råoljeprøven. Hvis viskositeten til råoljeprøven er over 5 Pa ∙ s, kan trykket av komprimert gass være større enn 15 bar.
- Forbind systemet med dobbeltspalt geometri-trykkcellen.
MERK: Vennligst se figur 2 for å finne ventilen.- Fjern tHan trykkhode og målesylinderen til trykkcellen.
- Lukk ventiler A, D, E, F, G, H og I. Åpne ventil C.
- Åpne nitrogensylinderen. Sett inn komprimert gass i blanderen ved å åpne ventilene H og E. Når gassen når blanderen, lukk ventilen H og gassylinderen.
- Åpne ventil A. Den komprimerte gasen skyver råoljeprøven i sirkulasjonssløyfen gjennom sugeslangen. Når råoljeprøven bare fordyper den indre delen av dobbeltglassgeometrien, åpne ventil F for å slippe trykket i blanderen.
- Slå på girpumpen. Juster omdreiningstallet på girpumpen forsiktig. Pass på at innløpsstrømningen til trykkcellen, som bestemmes av girpumpen, er mindre enn eller lik utløpsflowhastigheten fra trykkcellen, som bestemmes av tyngdekraften. Når en rimelig rotasjonshastighet på girpumpen er funnet og råoljeprøven dråper ned fra ventil C, blir hele systemet primet av oljen. THøne slå av girpumpen.
- Monter målesylinderen og trykkhodet på trykkcellen 10 . Lukk ventil C og åpen ventil D. Slå på girpumpen for å sirkulere væsken.
MERK: Hvis råoljeprøven har en viskositet som ligner vann, er komprimert gass med trykk på 3 til 4 bar nok.
4. Evakuere gjenværende volum i systemet
- Lukk ventiler A og D i figur 1 eller figur 2 . Koble vakuumpumpen til ventil F. Slå på vakuumpumpen i 15 minutter.
- Lukk ventilen F og slå av vakuumpumpen.
5. Introduksjon av CO 2 til Mixer
- Med koaksial sylinder geometri trykkcelle
- Åpne ventil G og CO 2 sylinderen i Figur 1 . Åpne ventil D i figur 1 . li>
- Etter at CO 2 fyller opp gjenværende plass i systemet, lukk ventil G og CO 2 sylinderen for å hindre at CO 2 strømmer tilbake til sylinderen.
- Med dobbelgap geometri trykkcelle
- Åpne ventil G og CO 2 sylinderen på figur 2 . Åpne ventil D og I i figur 2 .
- Etter at CO 2 fyller opp gjenværende plass i systemet, lukk ventil G og CO 2 sylinderen for å hindre at CO 2 strømmer tilbake til sylinderen.
6. Innstilling av temperatur og trykk
- Sett inn ønsket temperaturverdi for blanderen og rheometeret. Tilfør ønsket temperaturverdi til varmesystemet i rørledningsnettverket. Sett inn ønsket trykkverdi til sprøytepumpen.
- Vent til temperatur og trykk stabiliseres.
- Åpne ventilene i nedstrøms og oppstrøms for girpumpen.
8. Overvåke volumet i blanderen og blandingsviskositeten
- Ta opp volumlesningen i sprøytepumpen hver 6. time.
- Etter hver 6 h, slå av røren og girpumpen. Mål viskositeten til blandingen gjennom rheometeret. Viskositetsmåling begynner med en 5 min settlingstid, og deretter måler viskositeten ved konstant skjærhastighet på 10 s -1 .
- Når volum- og viskositetsverdiene viser betydelige forskjeller (> 4%) mellom to påfølgende målinger, slår du på girpumpen og omrører igjen for å fortsette blandingen. Når både volum og viskositetsmålinger ikke viser noen endring i verdiene (≤ 4%), er likevekt mellom CO 2 og råoljeprøven bekreftet.
- Slå av girpumpen og omrøreren for reologimåling.
MERK:Blandingsperioden kan vare i 1 til 2 dager, avhengig av viskositeten til råoljeprøven.
9. Utføre reologimåling
- Med koaksial sylinder geometri trykkcelle 9
- Lukk ventiler A og D i figur 1 for reologi-måling. Forskjær blandingen ved skjærhastighet på 10 s -1 i 0,5 min. Resten blandes i 1 min.
- Mål blandingsviskositeten ved skjærhastighet fra 500 s -1 til 10 s -1 . Ved hver skjærhastighet er skjærhastighetsjusteringstiden 0,2 min. Målvarigheten ved hvert skjærhastighets-trinn økes logaritmisk fra 0,5 min til 1 min, unntatt justeringshastigheten for skjærhastighet.
- Med dobbelgap geometri trykkcelle 10
- Lukk ventiler A og D i figur 2 for reologi-måling. Pre-skjærBlandingen ved skjærhastighet på 10 s -1 i 0,5 min. Resten blandes i 1 min.
- Mål blandingsviskositeten ved skjærhastighet fra 250 s -1 til 10 s -1 . Ved hver skjærhastighet er skjærhastighetsjusteringstiden 0,2 min. Målvarigheten ved hvert skjærhastighets-trinn økes logaritmisk fra 0,5 min til 1 min, unntatt justeringshastigheten for skjærhastighet.
10. Øke trykket til neste ønsket verdi
- Med koaksialcylinder geometri trykkcelle
- Lukk ventilen E i figur 1 .
- Sett inn mer CO 2 i sprøytepumpen ved å åpne ventilen G og CO 2 -sylinderen. Lukk ventil G og CO 2 sylinderen. Åpne ventil E for å legge til mer CO 2 til blanderen.
- Hvis trykket er mindre enn ønsket verdi, gjenta for å introdusere mer CO 2 .
- Sett inn det nye trykksettet poInt inn i sprøytepumpen. Vent til trykket stabiliseres.
- Med dobbelgap geometrien trykkcelle
- Lukk ventiler E og I i figur 2 .
- Sett inn mer CO 2 i sprøytepumpen ved å åpne ventilen G og CO 2 -sylinderen. Lukk ventil G og CO 2 sylinderen. Åpne ventiler E og I for å legge til mer CO 2 til blanderen.
- Hvis trykket er mindre enn ønsket verdi, gjenta trinn for å introdusere mer CO 2 .
- Sett inn det nye trykksettpunktet i sprøytepumpen. Vent til trykket stabiliseres.
MERK: Gjenta trinn 7 til 10 for reologi-måling ved høyere trykk.
Representative Results
Rheologimåling av Zuata-råoljen og dens CO 2 -mettede blanding ved 50 ° C ved bruk av koaksialcylinder geometri-trykkcellen, er vist i figur 5 og figur 6 . Figur 5 viser måling fra omgivende til 100 bar, mens figur 6 viser måling fra 120 bar til 220 bar. Videre illustrerer figur 7 den relative viskositeten, som er viskositetsforholdet ved en gitt skjærhastighet til viskositeten ved den laveste skjærhastighet. De punkterte linjene i figur 7 er den maksimale målefeil forårsaket av friksjonen av geometriske lagre.
Rheologimåling ved 50 ° C av den fortynnede Zuata-råoljen, ved bruk av dobbeltspalt geometri-trykkcelle, er jegIllustrert av figur 8 og figur 9 , mens figur 10 viser den relative viskositeten for trykk opp til 70 bar. Videre viser figur 10 at den fortynnede råoljen ved omgivelsestrykk oppfører seg som en newtonisk væske. Når CO 2 -trykket er fra 30 bar til 60 bar, observeres skjærfortynningseffekten. Ved CO 2 -trykk over 60 bar forsvinner skjærfortynningen, og blandingen opptrer som en newtonsk væske igjen.
Fra figur 5 og figur 6 kan man se at CO 2 -oppløsningen reduserer viskositeten til råoljeblandingen betydelig til 100 bar. Når CO 2 -trykket er over 100 bar øker oljeblandingsviskositeten med økende CO 2 -trykk, men med en mye lavere hastighet.
Når det gjelder den fortynnede råoljen som vist på figur 8 , er CO 2 -annonsenDition reduserer dramatisk oljeblandingsviskositeten til et minimum ved 70 bar. Når CO 2 -trykket øker over 70 bar ( figur 9 ), fører det høyere CO 2 -trykket til økning i oljeviskositeten.
Ifølge studien av Seifried et al . 11 , i både den opprinnelige og fortynnede Zuata-råoljen, oppstår asfaltenutfelling ved CO 2 -trykk over 80 bar. Imidlertid oppfører råolje / CO 2 -blandingen seg som en newtonsk væske i våre reologiske eksperimenter når trykket er høyere enn 80 bar. Dette innebærer at asfaltenutfelling ikke endrer de reologiske egenskapene til denne blandingen.
Reologiske resultatene for den fortynnede råoljen er også interessante: i dette tilfellet gir CO 2 oppløsning anledning til ikke-newtonsk oppførsel, som bare appØrer i et bestemt utvalg av CO 2 -trykk. To spekulasjoner er gitt her for skjærefortynningseffekten indusert ved tilsetning av CO 2 .
Den første spekulasjonen er at den ikke-newtonske oppførselen skyldes miceller dannet av asfaltenmolekylene under CO 2 -oppløsning. CO 2 oppløst i råoljen kan redusere den kritiske micellekonsentrasjonen (CMC) av systemet ved sin virkning på strukturen av asfaltenaggregatene, og dette kan føre til større interaksjon mellom miceller 12 . Ved trykk fra 30 til 60 bar kan avstanden mellom asfaltenmikellene ligge innenfor det effektive området for van der Waals tiltrekningskraft 13 . Således dannes et tilknytningsnett mellom micellene og forårsaker skjærfortynningseffekten. Men når trykket er over 60 bar, er CO 2- effekten på løsningsmidlet eller ikke-asfaltenmolekylene dumtInating, noe som fører til økning av CMC. Derfor er asfaltenmikellene destabilisert, og følgelig forsvinner det tilknyttende nettverket.
Den andre spekulasjonen er basert på faseadferdets synspunkt. Ved CO 2 -trykk mellom 30 og 60 bar kan en CO 2 rik væskefase ha blitt dannet, noe som gjør at blandingen danner et væskevæske-dampsystem (LLV). En emulsjon av disse to væskene kunne dannes ved blanding ved omrøring og sirkulasjon på grunn av den samme tetthet av de to væskefaser. Som den dispergerte fase av emulsjonen kan den CO2-rike flytende fase stabiliseres av asfalten i råoljen. Denne emulsjonen viser ikke-newtonsk oppførsel fordi den dispergerte fasen gir opphav til et tilknytningsnettverk. Når mer CO 2 oppløses i oljeblandingen ved et trykk over 60 bar, blir de to væskefaser imidlertid blandbare igjen. Resultatet er a Væske-damp (LV) -system bestående av en oljeoljig væske i likevekt med en CO 2 rik damp og den råoljerike flytende fase oppfører seg som en newtonsk væske.
Figur 5. Viskositetsmåling for Zuata tung råolje med CO 2 ved 50 ° C og forskjellige skjærhastigheter. 
, Nedre skjæringsfrekvensgrense; 
, omgivende; 
, 20 bar; 
, 40 bar; 
, 60 bar; 
, 80 bar; Ftp_upload / 55749 / 55749_dGreenDot.jpg "/>, 100 bar. Reprintet med tillatelse fra Hu et al. 15. Copyright 2016 American Chemical Society. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 6. Viskositetsmåling for Zuata tung råolje med CO 2 ved 50 ° C og forskjellige skjærhastigheter. , Nedre skjæringsfrekvensgrense; 
, 120 bar; , 140 bar; , 160 bar;5749 / 55749_orangeDot.jpg "/>, 180 bar; , 200 bar; , 220 bar. Gjengitt med tillatelse fra Hu et al. 15 . Copyright 2016 American Chemical Society. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 7. Den relative viskositeten for Zuata-råoljen med CO 2 ved 50 ° C og forskjellige skjærhastigheter. - -, målefluktuasjonsområde; , Omgivelsestrykk; , 20 bar; Src = "/ files / ftp_upload / 55749 / 55749_orangeDot.jpg" />, 40 bar;
, 60 bar; , 80 bar; 
, 100 bar; 
, 120 bar; 
, 140 bar; 
, 160 bar; 
, 180 bar; 
, 220 bar. Gjengitt med tillatelse fra Hu et al. 15 . Copyright 2016 American Chemical Society. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 8. Viskositetsmåling for den fortynnede råoljen med CO 2 ved 50 ° C og forskjellige skjærhastigheter.
, Nedre skjæringsfrekvensgrense; 
, 1 bar; 
, 10 bar; 
, 20 bar; 
, 30 bar; 
, 40 bar; 
, 50 bar; 
, 60 bar;D / 55749 / 55749_purpleDiamond.jpg "/>, 70 bar. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren. 
Figur 9. Viskositetsmåling for den fortynnede råoljen med CO 2 ved 50 ° C og forskjellige skjærhastigheter. , Nedre skjæringsfrekvensgrense; , 80 bar; , 100 bar; , 120 bar; 
, 140 bar; , 160 bar; Src = "/ files / ftp_upload / 55749 / 55749_lBlueX.jpg" />, 180 bar;
, 200 bar; 
, 220 bar. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 10. Den relative viskositeten for den fortynnede råoljen med CO 2 ved 50 ° C og forskjellige skjærhastigheter. - -, målefluktuasjonsområde; , 1 bar; , 10 bar; , 20 bar;Tp_upload / 55749 / 55749_lGreenDiamond.jpg "/>, 30 bar; , 40 bar; , 50 bar; , 60 bar; 
, 70 bar. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Discussion
To trinn er kritiske i operasjonen. Den første er priming hele systemet av råoljeprøven. Ved å fylle opp systemet med råoljeprøven, kan girpumpen smøres godt av oljeprøven, og eventuelle blokkeringer i sirkulasjonsløkken kan enkelt identifiseres. Dermed kan girpumpen forhindres i skade. Det andre kritiske trinnet overvåker periodisk blandingsviskositeten for å bekrefte likevekt mellom CO 2 og råolje. Gitt at det tar lang tid å nå likevekten mellom CO 2 og viskøs tung råolje 16 , utfører reologimåling for tidlig, undervurdere effekten av CO 2 -tilsetning på oljeviskositeten. Derfor kan kun blandingen vurderes i likevekt med CO 2 bare når viskositeten målt oppnår en konstant verdi (mindre enn 4% forandring).
Bare nåværende målesystemTillater reologimåling av den CO 2 mettede blandingen. For å måle undermettede blandinger, kunne et oppstrøms fartøy innføres i CO 2 -strømmen. CO 2 vil bli introdusert til oppstrømsbeholderen først og deretter isolert fra kilden, slik at mengden CO 2 kan styres av volumet og trykket i oppstrømsbeholderen. Det totale trykket i systemet i dette tilfelle vil bli styrt av en inert gass, slik som helium. Kariznovi et al . Gir en god vurdering på apparatet som brukes til å måle de fysiske egenskapene til CO 2 og tung råoljeblanding 17 . Modifikasjoner kan referere til systemene som er omtalt i deres papir.
Det bør nevnes at det her beskrevne systemet kan måle reologien til noen gass-væske-blandinger; Derfor er applikasjonen ikke begrenset til råoljer. For eksempel kan det brukes til å måle CO 2- effekten på rhEologi av Pickering-emulsjoner 18 , 19 og gassinducert mykning 6 . Ved å introdusere den elektriske ledningsevne-måleanordningen inn i rheometer-trykkcellen, kan effekten av gassoppløsning på den skjærinducerte faseinversjon av emulsjoner også bli studert 20 , 21 , 22 , 23 .
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Forfatterne anerkjenner takknemlig finansiering fra Qatar Carbonates og Carbon Storage Research Center (QCCSRC), levert sammen av Qatar Petroleum, Shell, og Qatar Science and Technology Park. Forfatterne takker Frans van den Berg (Shell Global Solutions, Amsterdam, Nederland) for å gi råoljeprøven.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Heavy Crude Oil | Shell | N/A | Produced from the Zuata oil flied. Used without further treatment |
| Toluene | Sigma-Aldrich | 244511-2L | Anhydrous, 99.8%. Used without further treatment |
| CO2 | BOC | 111304-F | CP Grade. Used without further treatment |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Syringe Pump | Teledyne ISCO | 65D | |
| Mixer | Parr Instruments | 4651 | Vessel volume 250 mL. Mounted on a series 4923EE bench-top heater |
| Gear Pump 1 | Polymer Systems Inc. | CIP-12/1.5 | Used with CC29/Pr pressure cell for high viscosity fluids. |
| Gear Pump 2 | Micropump | GAH X21 | Used with DG35.12/Pr pressure cell for low viscosity fluids. |
| Rheometer | Anton Paar | MCR301 | |
| Pressure cell 1 | Anton Paar | CC29/Pr | With flow-through configuration. Used for high viscosity fluids. Coaxial cylinder geometry |
| Pressure cell 2 | Anton Paar | DG35.12/Pr | With flow-through configuration. Used for low viscosity fluids. Double gap geometry |
References
- Hasan, S. W., Ghannam, M. T., Esmail, N. Heavy crude oil viscosity reduction and rheology for pipeline transportation. Fuel. 89 (5), 1095-1100 (2010).
- Henaut, I., Barre, L., Argillier, J. F., Brucy, F., Bouchard, R. Rheological and Structural Properties of Heavy Crude Oils in Relation With Their Asphaltenes Content. SPE International Symposium on Oilfield Chemistry. , 13-16 (2013).
- Ghannam, M. T., Hasan, S. W., Abu-Jdayil, B., Esmail, N. Rheological properties of heavy & light crude oil mixtures for improving flowability. J. Petrol. Sci. Eng. 81, 122-128 (2012).
- Martínez-Palou, R., et al. Transportation of heavy and extra-heavy crude oil by pipeline: A review. J. Petrol. Sci. Eng. 75 (3-4), 274-282 (2011).
- Behzadfar, E., Hatzikiriakos, S. G. Rheology of bitumen: Effects of temperature, pressure, CO2 concentration and shear rate. Fuel. 116 (0), 578-587 (2014).
- Royer, J. R., Gay, Y. J., Desimone, J. M., Khan, S. A. High-pressure rheology of polystyrene melts plasticized with CO2: Experimental measurement and predictive scaling relationships. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 38 (23), 3168-3180 (2000).
- Gerhardt, L. J., Manke, C. W., Gulari, E. Rheology of polydimethylsiloxane swollen with supercritical carbon dioxide. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 35 (3), 523-534 (1997).
- Lee, M., Park, C. B., Tzoganakis, C. Measurements and modeling of PS/supercritical CO2 solution viscosities. Polym. Eng. Sci. 39 (1), 99-109 (1999).
- CC29/Pr Pressure Cell Operation. Anton Paar. , Available from: http://www.anton-paar.com/us-en/products/details/pressure-cell/ (2014).
- DG35.12/Pr Pressure Cell Operation. Anton Paar. , Available from: http://www.anton-paar.com/us-en/products/details/pressure-cell/ (2014).
- Seifried, C., Hu, R., Headen, T., Crawshaw, J., Boek, E. IOR 2015-18th European Symposium on Improved Oil Recovery. Eage. , (2015).
- Priyanto, S., Mansoori, G. A., Suwono, A. Measurement of property relationships of nano-structure micelles and coacervates of asphaltene in a pure solvent. Chem. Eng. Sci. 56 (24), 6933-6939 (2001).
- Zhao, Y., et al. Effect of compressed CO2 on the properties of lecithin reverse micelles. Langmuir. 24 (17), 9328-9333 (2008).
- Hu, R., Trusler, J. P. M., Crawshaw, J. P. The effect of CO2 dissolution on the rheology of a heavy oil/water emulsion. Energy Fuels. , (2016).
- Hu, R., Crawshaw, J. P., Trusler, J. P. M., Boek, E. S. Rheology and Phase Behavior of Carbon Dioxide and Crude Oil Mixtures. Energy Fuels. , (2016).
- Zhang, Y. P., Hyndman, C. L., Maini, B. B. Measurement of gas diffusivity in heavy oils. J. Petrol. Sci. Eng. 25 (1-2), 37-47 (2000).
- Kariznovi, M., Nourozieh, H., Abedi, J. Experimental apparatus for phase behavior study of solvent-bitumen systems: A critical review and design of a new apparatus. Fuel. 90 (2), 536-546 (2011).
- Tang, J., Quinlan, P. J., Tam, K. C. Stimuli-responsive Pickering emulsions: recent advances and potential applications. Soft Matter. 11 (18), 3512-3529 (2015).
- Aveyard, R., Binks, B. P., Clint, J. H. Emulsions stabilised solely by colloidal particles. Adv. Colloid Interface Sci. 100, 503-546 (2003).
- Kawashima, Y., Hino, T., Takeuchi, H., Niwa, T., Horibe, K. Rheological Study of W/O/W Emulsion by a Cone-and-Plate Viscometer - Negative Thixotropy and Shear-Induced Phase Inversion. Int. J. Pharm. 72 (1), 65-77 (1991).
- Perazzo, A., Preziosi, V., Guido, S. Phase inversion emulsification: Current understanding and applications. Adv. Colloid Interface Sci. 222, 581-599 (2015).
- Yeo, L. Y., Matar, O. K., de Ortiz, E. S. P., Hewitt, G. F. Phase Inversion and Associated Phenomena. Multiphase Sci Technol. 12 (1), (2000).
- Liu, L., Matar, O. K., de Ortiz, E. S. P., Hewitt, G. F. Experimental investigation of phase inversion in a stirred vessel using LIF. Chem. Eng. Sci. 60 (1), 85-94 (2005).
