Summary
En metod för att mäta rheologin av råolja i jämvikt med koldioxid vid reservoarbetingelser presenteras.
Abstract
Ett rheometersystem för att mäta reologin av råolja i jämvikt med koldioxid (CO 2 ) vid höga temperaturer och tryck beskrivs. Systemet innefattar en högtryckshometometer som är ansluten till en cirkulationsslinga. Rheometern har en rotationsmätningscell med två alternativa geometrier: koaxialcylinder och dubbelgap. Cirkulationsslingan innehåller en mixer för att bringa råoljeprovet i jämvikt med CO 2 och en växellåda som transporterar blandningen från mixern till reometeret och återanvänder den till mixern. CO 2 och råolja bringas till jämvikt genom omröring och cirkulation och reologin för den mättade blandningen mäts av reometeret. Systemet används för att mäta de reologiska egenskaperna hos Zuata råolja (och dess toluenutspädning) i jämvikt med CO 2 vid förhöjda tryck upp till 220 bar och en temperatur på 50 ° C. Resultaten visar tHatt CO 2 tillsats förändrar oljereologin signifikant, i första hand reducerar viskositeten då CO 2 -trycket ökar och sedan ökar viskositeten över ett tröskeltryck. Det icke-newtoniska svaret hos råoljan ses också att förändras med tillsats av CO2.
Introduction
I de flesta av litteraturen om de fysikaliska egenskaperna hos CO 2 och råoljeblandningar mäts viskositeten med hjälp av en viskosimeter, vilket innebär att mätningen görs vid en konstant skjuvhastighet eller skjuvspänning. I dessa studier undersöks viskositeten hos CO 2 och råoljeblandningen på ett enkelt sätt: intresset är intresset mellan viskositeten och andra parametrar, såsom temperatur, tryck och CO 2 -koncentration. Det viktigaste antagandet som gjorts i dessa studier, men som sällan nämns uttryckligen, är att CO 2 och råoljeblandningen beter sig som en newtonisk vätska. Det är emellertid välkänt att vissa råoljor, särskilt tunga råoljor, kan visa icke-newtoniskt beteende under vissa förhållanden 1 , 2 , 3 , 4 . För att fullständigt förstå CO 2 -effekten, är viskositeten hos CO 2
Enligt vår kunskap är endast studien av Behzadfar et al . Rapporterar viskositeten hos en tung råolja med CO 2 tillsats vid olika skjuvhastigheter med användning av en rheometer 5 . I mätningen av Behzadfar et al . Uppnås blandningen mellan CO 2 och råolja genom rotation av den inre cylindern av koaxialcylindergeometrin, en mycket långsam process. Dessutom har effekten av CO 2 -upplösningen på reologin av polymermältningar rapporterats i litteraturen, vilket skulle kunna belysa studien av tung råolja och CO 2 -blandningar. Royer et al . Mäta viskositeten hos tre kommersiella polymersmältor vid olika tryck, temperaturer och CO 2 -koncentrationer, med användning av en högtrycksträngsprutningsslitsdjupreometer 6 . De analyserar sedan data genom det fria volymen E teori. Andra liknande studier finns i Gerhardt et al . 7 och Lee et al . 8 . Vår metod, där blandning utförs i en extern mixer och reologimätningen i en koaxial cylindergeometri, möjliggör en mer noggrann mätning av reologin av CO 2 och råoljeblandning.
Cirkulationssystemet som vi utvecklade innehåller fyra enheter: en sprutpump, mixer, växellåda och rheometer, som visas i Figur 1 och Figur 2 . En omrörningsstav placeras i botten av blandaren och magnetiskt kopplad med en roterande magnetuppsättning. Omröring används för att förbättra blandningen mellan CO 2 och råolja i mixern, vilket påskyndar jämviktsmetoden mellan faserna. Den CO2 mättade oljefasen avlägsnas från nära botten av blandaren med användning av ett dopprör och cirkuleras genom mätsystemet.
Nt "> Viskositeten mäts av en högtryckscell monterad på en rheometer. Det finns två typer av tryckceller. Den ena har en koaxialcylindergeometri som är konstruerad för mätning av viskös vätska, och den andra är med en Dubbel gap geometri för applikation med låg viskositet.
Figur 1: Cirkulationssystemets system med tryckcell med koaxial cylindergeometri. Den blå linjen representerar CO2-flöde och den svarta linjen representerar råoljeblandningarna. Reprinted med tillstånd från Hu et al. 14 . Copyright 2016 American Chemical Society. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.
E 2 "class =" xfigimg "src =" / filer / ftp_upload / 55749 / 55749fig2.jpg "/>
Figur 2: Systemet för cirkulationssystemet med dubbelgaskometryckcell. Den blå linjen representerar CO2-flöde och den svarta linjen representerar råoljeblandningarna. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Tryckcellen för koaxialcylinder geometri. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.
Koaxialcylindergeometriens tryckcell ( Figur 3 ) har ett gap på 0,5 mm mellan den inre och yttre cylindern, vilket leder till en provvolym av 18ml. Den inre cylindern är magnetiskt kopplad med en roterande kopp, vilken är fäst vid rheometerns spindel. Det finns två safirlager på toppen och botten av den inre cylindern, som är direkt i kontakt med rotationsaxeln hos den inre cylindern. Eftersom safirlagren utsätts för provet genom konstruktion kan lagerfriktionen variera beroende på provets smörjegenskaper.
Figur 4: Dubbelgap geometriens tryckcell. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.
Å andra sidan innefattar dubbelgaptryckscellen en cylindrisk rotor i en dubbelgapgeometri, såsom illustreras av figur 4 . Mätcylindern är monteradPå tryckhuvudet genom två kullager och magnetiskt kopplad med rotationskoppen, vilken är ansluten till reometer-spindeln. Kullagerna är belägna inuti tryckhuvudet och inte i kontakt med provet, vilket injiceras i mätgapet och överflödar in i ett urtag i statoren från vilket det returneras till blandningskärlet.
I ett typiskt experiment laddas råoljeprovet först i blandaren. Efter att hela systemet har startats med råoljan evakueras den återstående volymen i systemet med en vakuumpump. CO 2 införs därefter i mixern genom sprutpumpen och systemet bringas till önskad temperatur och tryck. Systemtrycket styrs genom CO 2 -fasen av sprutpumpen. När trycket stabiliserats slås omröraren på för att blanda CO 2 och råolja inuti mixern. Sedan sätts växelpumpen på för att dra ut oljefasen frånMixer, fyll i rheometern och återvinna vätskan tillbaka till mixern. Därför görs blandningen mellan CO2 och råolja genom att samtidigt omröra i blandaren och cirkulera i slingan. Jämviktsstatusen övervakas genom periodisk mätning av både volymen i sprutpumpen och blandningsviskositeten. När det inte finns någon förändring (≤4%) i både volymen och viskositeten bekräftas jämvikten. På detta stadium stängs växelpumpen och omröraren av, suspenderar flödet genom mätcellen och reologimätningen utförs.
Protocol
Obs! Eftersom experimentet arbetar vid hög temperatur och tryck är säkerheten av största vikt. Systemet är skyddat mot övertryck av mjukvarans gräns på sprutpumpens styrenhet och sprickskivor vid mixern och mellan växelpumpen och reometeret (se Figur 1 och Figur 2 ). Vidare rekommenderas före varje försök att utföra en regelbunden läckekontroll. Det rekommenderas också att utföra friktionskontrollen av tryckcellens geometri för att se till att rheometern fungerar bra 9 , 10 .
1. Förberedelse av råoljeprovet
OBS: Använd Zuata råoljeprov som mottaget. Följande tabell visar de grundläggande fysikaliska egenskaperna hos Zuata råolja.
| Characteristics | Värde |
| API Gravity | 9,28 |
| Fatfaktor (bbl / t) | 6,27 |
| Total svavel (% vikt) | 3,35 |
| Reidångtryck (kPa) | 1 |
| Hällpunkt (° C) | 24 |
| Befintliga H 2 S-innehåll (ppm) | - |
| Potentiellt H 2 S-innehåll (ppm) | 115 |
| Potentiellt HCl-innehåll (ppm) | - |
| Calc. Gross Cal. Värde (kJ / kg) | 41.855 |
Tabell 1: De fysiska egenskaperna hos Zuata råolja.
- Tillsätt 128,57 g toluen till 300 g Zuata råolja för att bereda utspädningen med 70 vikt% Zuata råolja och 30 vikt% toluen. Stänk blandningen vid rumstemperatur i 3 timmar.
2. Fylla på råoljeprovet i mixern
- Koppla ur mixern från systemet och öppna den. Placera omrörare i botten av mixern. Ladda 200 ml råoljeprov i mixern. Efter att ha dragit alla skruvar, koppla mixern tillbaka till systemet.
3. Priming hela systemet med råoljeprovet
- Starta systemet med tryckcellen för koaxialcylindergeometrin.
OBS: Vänligen se Figur 1 för att hitta ventilen.- Stäng rheometerns tryckcell genom att dra åt tryckhuvudet 9 . Montera rotationsbägaren på rheometerns spindel. Justera det till mätläget 9 .
- Stäng ventilerna A, D, E, F, G och H. Öppna ventil C.
- Öppna kvävecylindern. Introducera komprimerad gas i mixern genom att öppna ventilerna H och E. När gasen når blandaren, Stäng ventilen H och gascylindern.
- Öppna ventil A. Den komprimerade gasen trycker in råoljeprovet i cirkulationsslingan genom sugröret. När råoljeprovet droppar ner från ventil C i Figur 1 , är hela systemet primerat av råoljeprovet.
- Öppna ventilen F för att frigöra den återstående gasen. Stäng ventilen C och öppna ventilen D. Slå på växelpumpen för att cirkulera vätskan en stund. Beroende på viskositeten hos råoljeprovet kan detta ta 1 till 5 timmar.
OBS: Trycket i det komprimerade kvävet som införs i mixern beror på viskositeten hos råoljeprovet. Om råoljeprovets viskositet är längre än 5 Pa ∙ s kan trycket av komprimerad gas vara större än 15 bar.
- Ställ in systemet med tryckkroppen med dubbelgap geometri.
OBS: Vänligen se Figur 2 för att hitta ventilen.- Ta bort tHan tryckhuvud och mätcylindern hos tryckcellen.
- Stäng ventilerna A, D, E, F, G, H och I. Öppna ventil C.
- Öppna kvävecylindern. Introducera komprimerad gas i mixern genom att öppna ventilerna H och E. När gasen når mixern, stäng ventilen H och gascylindern.
- Öppna ventil A. Den komprimerade gasen trycker in råoljeprovet i cirkulationsslingan genom sugröret. När råoljeprovet bara fördjupar den inre delen av dubbelgapgeometrin, öppna ventilen F för att släppa trycket i mixern.
- Slå på växelpumpen. Justera växelvarvtalet försiktigt. Se till att inloppsflödet till tryckcellen, som bestäms av växellåda, är mindre än eller lika med utloppsflödet från tryckcellen, vilket bestäms av tyngdkraften. När en rimlig rotationshastighet hos växelpumpen hittas och råoljeprovet drar ner från ventil C, är hela systemet primerat av oljan. THögen stäng av växelpumpen.
- Montera mätcylindern och tryckhuvudet på tryckcellen 10 . Stäng ventilen C och öppna ventilen D. Slå på växelpumpen för att cirkulera vätskan.
OBS: Om råoljeprovet har en viskositet som liknar vatten är den komprimerade gasen med tryck på 3 till 4 bar tillräckligt.
4. Evakuering av återstående volym i systemet
- Stäng ventilerna A och D i Figur 1 eller Figur 2 . Anslut vakuumpumpen till ventilen F. Slå på vakuumpumpen i 15 minuter.
- Stäng ventilen F och stäng sedan av vakuumpumpen.
5. Introducera CO 2 i mixern
- Med tryckcell med koaxial cylindergeometri
- Öppna ventilen G och CO2-cylindern i Figur 1 . Öppna ventil D i Figur 1 . li>
- Efter att CO 2 fyller upp återstående utrymme i systemet, stäng ventilen G och CO 2 -cylindern för att förhindra att CO 2 återflödar till cylindern.
- Med dubbelgap geometri tryckcell
- Öppna ventilen G och CO2-cylindern i Figur 2 . Öppna ventil D och I i Figur 2 .
- Efter att CO 2 fyller upp återstående utrymme i systemet, stäng ventilen G och CO 2 -cylindern för att förhindra att CO 2 återflödar till cylindern.
6. Inställning av temperatur och tryck
- Ange önskat temperaturvärde till mixern och rheometern. Ange det önskade temperaturvärdet för rörledningens värmesystem. Ange önskat tryckvärde till sprutpumpen.
- Vänta på att temperaturen och trycket stabiliseras.
- Öppna ventilerna i nedströms och uppströms om växelpumpen.
8. Övervaka volymen i mixern och blandningsviskositeten
- Spela in volymavläsningen i sprutpumpen var sjätte timme.
- Efter var 6: e timme, stäng av omröraren och växelpumpen. Mät viskositeten hos blandningen genom rheometern. Viskositetsmätningen börjar med en 5 min sedimenteringstid och mät sedan viskositeten vid konstant skjuvhastighet av 10 s -1 .
- När volymen och viskositetsvärdena visar stora skillnader (> 4%) mellan två efterföljande mätningar, sätt på växelpumpen och omröraren igen för att fortsätta blandningen. När både volymen och viskositetsmätningarna inte visar någon förändring i värdena (≤ 4%), bekräftas jämvikten mellan CO 2 och råoljeprovet.
- Stäng av växelpumpen och omröraren för reologimätningen.
NOTERA:Blandningstiden kan variera i 1 till 2 dagar, beroende på viskositeten hos råoljeprovet.
9. Utföra reologimätningen
- Med koaxial cylindergeometri tryckcell 9
- Stäng ventilerna A och D i Figur 1 för reologimätningen. Förskjuva blandningen vid skjuvhastighet av 10 s -1 under 0,5 min. Resta blandningen i 1 min.
- Mät blandningsviskositeten vid skjuvhastighet från 500 s -1 till 10 s -1 . Vid varje skjuvhastighet är skjuvhastighetsjusteringstiden 0,2 min. Mätvaraktigheten vid varje skjuvhastighetssteg ökas logaritmiskt från 0,5 min till 1 min, exklusive skjuvhastighetsjusteringstiden.
- Med dubbelgap geometri tryckcell 10
- Stäng ventilerna A och D i figur 2 för reologimätningen. Pre-skjuvningBlandningen vid skjuvhastighet av 10 s i 0,5 min. Resta blandningen i 1 min.
- Mät blandningsviskositeten vid skjuvhastighet från 250 s -1 till 10 s -1 . Vid varje skjuvhastighet är skjuvhastighetsjusteringstiden 0,2 min. Mätvaraktigheten vid varje skjuvhastighetssteg ökas logaritmiskt från 0,5 min till 1 min, exklusive skjuvhastighetsjusteringstiden.
10. Öka trycket till nästa önskat värde
- Med koaxialcylinder geometri tryckcell
- Stäng ventilen E i Figur 1 .
- Introducera mer CO 2 i sprutpumpen genom att öppna ventilen G och CO2-cylindern. Stäng ventilen G och CO2-cylindern. Öppna ventil E för att tillsätta mer CO 2 till mixern.
- Om trycket är mindre än önskat värde, upprepa för att introducera mer CO2.
- Sätt in det nya trycksatsen poInt in i sprutpumpen. Vänta på att trycket stabiliseras.
- Med dubbelgap geometriens tryckcell
- Stäng ventilerna E och I i Figur 2 .
- Introducera mer CO 2 i sprutpumpen genom att öppna ventilen G och CO2-cylindern. Stäng ventilen G och CO2-cylindern. Öppna ventilerna E och I för att tillsätta mer CO 2 till mixern.
- Om trycket är mindre än önskat värde, upprepa steg för att introducera mer CO 2 .
- Sätt in den nya trycksatsen i sprutpumpen. Vänta på att trycket stabiliseras.
OBS! Upprepa steg 7 till 10 för reologimätningen vid högre tryck.
Representative Results
Rheologimätningen av Zuata-råoljan och dess CO2-mättade blandning vid 50 ° C med användning av koaxialcylindergeometry-tryckcellen visas i Figur 5 och Figur 6 . Figur 5 visar mätningen från omgivning till 100 bar, medan Figur 6 visar mätningen från 120 bar till 220 bar. Vidare illustrerar figur 7 den relativa viskositeten, vilken är viskositetsförhållandet vid en given skjuvhastighet till viskositeten vid lägsta skjuvhastighet. De streckade linjerna i Figur 7 är det maximala mätfelet som orsakas av friktionen hos geometrins lager.
Rheologimätningen vid 50 ° C av den utspädda Zuata-råoljan, med användning av dubbelgap geometri-tryckcell, är jagIllustrerad av figur 8 och figur 9 , medan figur 10 visar den relativa viskositeten för tryck upp till 70 bar. Vidare visar figur 10 att den utspädda råoljan vid omgivningstryck uppträder som en newtonisk vätska. När CO 2 -trycket är från 30 bar till 60 bar observeras emellertid skjuvförtunningseffekten. Vid CO 2 -tryck över 60 bar försvinner skjuvförtunning och blandningen uppträder som en newtonisk vätska igen.
Från Figur 5 och Figur 6 kan man se att CO 2 -upplösningen avsevärt minskar viskositeten hos råoljeblandningen till 100 bar. När CO 2 -trycket är över 100 bar ökar oljeblandningsviskositeten med ökande CO 2 -tryck, men med en mycket lägre hastighet.
Beträffande den utspädda råoljan, såsom visas i figur 8 , tillsattes CO 2 -annonsenDitionen reducerar dramatiskt oljeblandningsviskositeten till ett minimum vid 70 bar. När CO 2 -trycket ökar över 70 bar ( Figur 9 ), orsakar det högre CO 2 -trycket en ökning av oljeviskositeten.
Enligt studien av Seifried et al . 11 , i både den ursprungliga och utspädda Zuata råoljan, uppträder asfaltenutfällningen vid CO 2 -tryck över 80 bar. Men i våra reologiska experiment, när trycket är högre än 80 bar, uppträder råoljan / CO2-blandningen som en newtonisk vätska. Detta innebär att asfaltens utfällning inte förändrar de reologiska egenskaperna hos denna blandning.
Reologinsultatet för den utspädda råoljan är också intressant: i detta fall ger CO 2 -upplösning upphov till det icke-newtonska beteendet, vilket bara appÖron i ett visst område av CO 2 -tryck. Två spekulationer ges här för skjuvningsförtunningseffekten inducerad genom tillsats av CO 2 .
Den första spekulationen är att det icke-newtonska beteendet orsakas av miceller som bildas av asfaltenmolekylerna under CO 2 -upplösning. CO 2 upplöst i råoljan kan reducera systemets kritiska micellekoncentration (CMC) genom dess verkan på asfaltenaggregatets struktur och detta kan leda till ökad interaktion mellan miceller 12 . Vid tryck från 30 till 60 bar kan avståndet mellan asfaltenmikeller vara inom det effektiva området för van der Waals-attraktionskraften 13 . Sålunda bildas ett associerande nätverk mellan micellerna och orsakar skjuvningsförtunningseffekten. När trycket är över 60 bar är emellertid CO 2 -effekten på lösningsmedlet eller icke-asfaltenmolekylerna domInating, vilket leder till att CMC ökas. Därför destilleras asfaltens miceller, och följaktligen försvinner det associerande nätverket.
Den andra spekulationen är baserad på fasbeteendesynpunkten. Vid CO 2 -tryck mellan 30 och 60 bar kan en CO 2- rik vätskefas ha genererats, vilket gör att blandningen bildar ett system med flytande vätskevapor (LLV). En emulsion av dessa två vätskor kunde bildas genom blandningen genom omröring och cirkulation på grund av den liknande densiteten hos de två vätskefaserna. Som emulsionens dispergerade fas kan den CO2-rika vätskefasen stabiliseras av asfalten i råoljan. Denna emulsion visar icke-newtoniskt beteende eftersom den dispergerade fasen ger upphov till ett associerande nätverk. När mer CO 2 upplöses i oljeblandningen vid ett tryck över 60 bar blir de två vätskefaserna emellertid blandbara igen. Resultatet är a System med flytande ång (LV) som består av en råoljig rät vätska i jämvikt med en CO-rik ånga och den råoljarika flytande fasen uppträder som en newtonisk vätska.
Figur 5. Viskositetsmätning för Zuata tung råolja med CO2 vid 50 ° C och olika skjuvhastigheter. 
, Gräns för lägre skjuvhastighet; 
, Omgivande 
, 20 bar; 
, 40 bar; 
, 60 bar; 
, 80 bar; Ftp_upload / 55749 / 55749_dGreenDot.jpg "/>, 100 bar. Reprinted with permission från Hu et al. 15. Copyright 2016 American Chemical Society. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 6. Viskositetsmätning för Zuata tung råolja med CO 2 vid 50 ° C och olika skjuvhastigheter. , Gräns för lägre skjuvhastighet; 
, 120 bar; , 140 bar; , 160 bar;5749 / 55749_orangeDot.jpg "/>, 180 bar; , 200 bar; , 220 bar. Reprinted med tillstånd från Hu et al. 15 . Copyright 2016 American Chemical Society. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 7. Den relativa viskositeten för Zuata-råoljan med CO2 vid 50 ° C och olika skjuvhastigheter. - -, mätfluktuationsintervall; , Omgivningstryck; , 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. Reprinted med tillstånd från Hu et al. 15 . Copyright 2016 American Chemical Society. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 8. Viskositetsmätning för den utspädda råoljan med CO2 vid 50 ° C och olika skjuvhastigheter.
, Gräns för lägre skjuvhastighet; 
, 1 bar; 
, 10 bar; 
, 20 bar; 
, 30 bar; 
, 40 bar; 
, 50 bar; 
, 60 bar;D / 55749 / 55749_purpleDiamond.jpg "/>, 70 bar. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur. 
Figur 9. Viskositetsmätning för den utspädda råoljan med CO2 vid 50 ° C och olika skjuvhastigheter. , Gräns för lägre skjuvhastighet; , 80 bar; , 100 bar; , 120 bar; 
, 140 bar; , 160 bar; Src = "/ files / ftp_upload / 55749 / 55749_lBlueX.jpg" />, 180 bar;
, 200 bar; 
, 220 bar. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 10. Den relativa viskositeten för den utspädda råoljan med CO2 vid 50 ° C och olika skjuvhastigheter. - -, mätfluktuationsintervall; , 1 bar; , 10 bar; , 20 bar;Tp_upload / 55749 / 55749_lGreenDiamond.jpg "/>, 30 bar; , 40 bar; , 50 bar; , 60 bar; 
, 70 bar. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.
Discussion
Två steg är kritiska i operationen. Den första sätter igång hela systemet med råoljeprovet. Genom att fylla i systemet med råoljeprovet kan växelpumpen smörjas väl av oljeprovet, och eventuella blockeringar i cirkulationsslingan kan lätt identifieras. Därmed kan växelpumpen förhindras från skador. Det andra kritiska steget övervakar regelbundet blandningsviskositeten för att bekräfta jämvikten mellan CO 2 och råolja. Med tanke på att det tar mycket tid att nå jämvikt mellan CO 2 och viskös tung råolja 16 , undersöker effekten av reologimätningen för tidigt effekten av CO 2 -tillägg på oljeviskositeten. Därför kan endast blandningen betraktas i jämvikt med CO 2 först när viskositeten uppmätt når ett konstant värde (mindre än 4% förändring).
Endast det aktuella mätsystemetTillåter reologi-mätningen av den CO2-mättade blandningen. För att mäta undermättade blandningar kan ett uppströms kärl introduceras till CO2-strömmen. CO 2 kommer att introduceras till uppströms kärlet först och sedan isoleras från källan, så att mängden CO 2 kan styras av volymen och trycket i uppströms kärlet. Systemets totala tryck i detta fall skulle styras av en inert gas, såsom helium. Kariznovi et al . Ger en bra recension på apparaten som används för att mäta de fysikaliska egenskaperna hos CO 2 och tung råoljeblandning 17 . Ändringar kan referera till de system som granskades i deras papper.
Det bör nämnas att det system som beskrivs här kan mäta reologin hos eventuella gas-vätskeblandningar; Därför är dess tillämpning inte begränsad till råoljor. Det kan till exempel användas för att mäta CO 2 -effekten på rhEologi av Pickering-emulsioner 18 , 19 och gasinducerad mjukning 6 . Genom att introducera den elektriska ledningsförmätningsanordningen i reometer-tryckcellen kunde effekten av gasupplösning på skjuv-inducerad fasinversion av emulsioner också studeras 20 , 21 , 22 , 23 .
Disclosures
Författarna har ingenting att avslöja.
Acknowledgments
Författarna erkänner tacksamt finansiering från Qatar Carbonates och Carbon Storage Research Center (QCCSRC), som gemensamt tillhandahålls av Qatar Petroleum, Shell och Qatar Science and Technology Park. Författarna tackar Frans van den Berg (Shell Global Solutions, Amsterdam, Nederländerna) för att ge råoljeprovet.
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).
