高温高压条件下CO2/长链重质烷烃体系的热物理性质研究

Obtaining reliable thermophysical properties and calculation model of CO2/HCs is of great significance for evaluating CO2 storage potential, exploring the mechanism of CO2 storage and flooding, building an integrity flow mechanism of crude oil system for CO2/stratum, and improving CO2 oil recovery. Due to the shortage of thermophysical data for CO2/long chained heavy alkanes, this project is going to develop a system of dynamic light scattering which can measure interfacial tension, viscosity and diffusivity of mixtures under high temperature and high pressure (temperature up to 600K, pressure up to 60MPa). It would also supplement the data for long chained heavy alkanes, for instance, data of n-C20H42, n-C24H50, n-C28H58, n-C32H66, n-C36H74, n-C40H82. Based on these thermophysical data, a mixing rule and a theoretical model of interfacial tension, viscosity and diffusivity for CO2/HCs system would be built. Furthermore, this project could provide basis data and theoretical support for the research of CO2 capture, usage and storage.

获得准确可靠的CO2/碳氢(HCs)体系的热物理性质实验数据和计算模型，对于评价CO2埋存潜力、揭示CO2埋存和驱油机理、建立与完善CO2/地层原油体系渗流规律及提高CO2驱油采收率等方面具有重要的意义。基于CO2/长链重质烷烃的热物性数据十分缺乏的现状，本项目拟开展的工作为：研制一套高温高压条件下(温度范围为298-600K，压力范围为0.1-60MPa)的动态光散射实验系统，可同时实现界面张力、黏度和扩散系数的精确测量；对CO2/长链重质烷烃（n-C20H42、n-C24H50、n-C28H58、n-C32H66、n-C36H74和n-C40H82)体系的界面张力、黏度和扩散系数进行实验研究，补充现有数据不足；基于物性筛选各预测模型，构建混合法则，建立适用于多元CO2/HCs体系的界面张力、黏度和扩散系数理论模型；本项目的研究可为CO2的捕获、利用与封存提供基础数据和理论支持。

获得准确可靠的CO2/碳氢(HCs)体系的热物理性质实验数据和计算模型，对于评价CO2埋存潜力、揭示CO2埋存和驱油机理、建立与完善CO2/地层原油体系渗流规律及提高CO2驱油采收率等方面具有重要的意义。本项目按照既定的研究目标，展开了各项研究工作：研制了一套同时测量气-液界面和体相性质的动态光散射实验系统，温度范围273-473K，压力范围0.1-5.5MPa。采用多种物质检验了实验系统的可靠性，实验系统获得热扩散系数、质扩散系数、黏度和表面张力的典型不确定度分别为3%（纯质）和10%（混合物）、4%、3%和3%。实验获得了正十二烷、正十四烷、正十六烷、正十八烷和正二十烷的表面张力，正十六烷及与丁酸甲酯和癸酸甲酯二元混合物的界面张力和黏度，正癸烷/正十二烷混合物的密度，CO2与正己烷、环己烷、二甲基戊烷、正庚烷、正十四烷、正二十烷六种烷烃组成的二元体系的黏度、界面张力和质扩散系数实验数据，拓展了CO2/烷烃体系热物性的温度和压力的研究范围。采用VFT模型和van de Waals方程对黏度和界面张力实验数据进行了拟合关联，黏度实验数据与VFT模型关联式的偏差基本在4%以内，界面张力实验数据与van de Waals方程偏差基本在0.5 mN/m内。采用硬球模型对质扩散系数实验数据进行了拟合关联，实验数据与硬球模型之间的偏差基本在5%以内。建立了纯质烷烃的对比态表面张力模型和CO2/烷烃体系的质扩散系数硬球模型；利用分子模拟方法计算了CO2/正己烷、环己烷和二甲基戊烷体系的扩散系数、黏度和界面张力，CO2/正庚烷体系的黏度和扩散系数，以及CO2/正十六烷体系的黏度。.截至到目前为止，共发表论文30篇，其中SCI收录11篇，国际会议报告4篇，发明专利2项。共培养博士研究生2名，硕士研究生4名，在读博士生2名，硕士生4名。在基金的支持下，项目负责人及主要成员参加了第20届国际热物性会议、德国Diffusion Fundamentals会议和第12届亚洲热物性会议，并宣读论文。