C16+正構(gòu)烷烴-二氧化碳體系的相變邊界變化規(guī)律

劉曉蕾1,2,3，秦積舜2,3,4，韓海水2,3,4，李實(shí)2,3,4，姬澤敏2,3,4

（1.中國(guó)科學(xué)院滲流流體力學(xué)研究所，河北廊坊065007；2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京100083；3.提高石油采收率國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083；4.國(guó)家能源二氧化碳驅(qū)油與埋存技術(shù)研發(fā)（實(shí)驗(yàn)）中心，北京100083）

C16+正構(gòu)烷烴-二氧化碳體系的相變邊界變化規(guī)律

劉曉蕾1,2,3，秦積舜2,3,4，韓海水2,3,4，李實(shí)2,3,4，姬澤敏2,3,4

（1.中國(guó)科學(xué)院滲流流體力學(xué)研究所，河北廊坊065007；2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京100083；3.提高石油采收率國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083；4.國(guó)家能源二氧化碳驅(qū)油與埋存技術(shù)研發(fā)（實(shí)驗(yàn)）中心，北京100083）

選取正二十烷、正二十四烷、正二十八烷、正三十二烷4種C16+重質(zhì)正構(gòu)烷烴，分別與CO2組成二元體系，通過(guò)系列恒質(zhì)膨脹實(shí)驗(yàn)，獲取各體系的泡點(diǎn)壓力，分析了重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系的相變邊界變化規(guī)律及其機(jī)理。研究表明，重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系的泡點(diǎn)壓力隨CO2含量的增加大幅度升高，隨溫度升高呈直線(xiàn)增大趨勢(shì)。CO2摩爾分?jǐn)?shù)小于等于50%時(shí)，重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系的泡點(diǎn)壓力隨碳數(shù)增加略有下降，且CO2摩爾分?jǐn)?shù)越大降幅越大；CO2摩爾分?jǐn)?shù)等于75%時(shí)，重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力隨碳數(shù)增加略有增加。CO2含量小于等于50%時(shí)，隨烷烴碳原子數(shù)的增加，體系的泡點(diǎn)壓力受溫度變化的影響減小;CO2含量等于75%時(shí)，隨烷烴碳原子數(shù)的增加，重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力受溫度變化的影響基本不變。從微觀(guān)尺度分析，重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系相變邊界呈上述變化規(guī)律的原因在于重質(zhì)正構(gòu)烷烴分子鏈較長(zhǎng)，分子間間隙較大，容納CO2分子的能力較強(qiáng)，且易發(fā)生蜷曲。圖7表1參16

C16+正構(gòu)烷烴；CO2；相變邊界；恒質(zhì)膨脹實(shí)驗(yàn)；泡點(diǎn)壓力

引用：劉曉蕾,秦積舜,韓海水,等.C16+正構(gòu)烷烴-二氧化碳體系的相變邊界變化規(guī)律[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2017,44(1):104-109.

LIU Xiaolei,QIN Jishun,HAN Haishui,et al.Multiphase boundary of C16+ heavy n-alkanes and CO2 systems[J].Petroleum Exploration and Development,2017,44(1):104-109.

0 引言

油藏條件下CO2的超臨界流體性質(zhì)使其在注入方式、能量補(bǔ)充和傳質(zhì)能力等方面均比水更有優(yōu)勢(shì)，CO2驅(qū)已成為低滲透油藏和高含水油藏高效開(kāi)發(fā)的主要手段之一[1-4]。CO2驅(qū)油過(guò)程中，溫度、壓力、流體組分組成的變化可使原油-CO2體系呈現(xiàn)出氣相、液相以及氣液兩相共存等多種相態(tài)。在一定的溫度和壓力條件下，CO2可以從原油中萃取輕質(zhì)組分，形成與原油的混相帶，從而大幅度地提高原油采收率；而脫氣過(guò)早呈現(xiàn)氣液兩相共存時(shí)，容易造成氣竄，嚴(yán)重影響原油采出程度[5-6]。因此，深入研究原油-CO2體系相態(tài)變化的邊界變化規(guī)律及其機(jī)理具有必要性。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已針對(duì)輕質(zhì)原油組分-CO2體系的相態(tài)變化進(jìn)行了研究。其中，文獻(xiàn)[7-12]研究了正己烷、正庚烷、正辛烷、正癸烷、正十五烷、正十六烷、正十八烷與CO2組成的二元或三元體系的相態(tài)變化參數(shù)，包括泡點(diǎn)壓力、溶解度、膨脹系數(shù)等，同時(shí)對(duì)狀態(tài)方程進(jìn)行了修正；文獻(xiàn)[13]系統(tǒng)地分析了碳數(shù)為6～16的13種代表性烷烴與CO2組成的二元體系的泡點(diǎn)壓力變化規(guī)律，同時(shí)文獻(xiàn)[13-15]從分子熱力學(xué)理論角度對(duì)其微觀(guān)機(jī)理進(jìn)行了解釋。然而，上述研究并未涉及碳數(shù)大于16的重質(zhì)烷烴-CO2體系，有關(guān)重質(zhì)烴組分-CO2體系的相變邊界、變化機(jī)理的認(rèn)識(shí)尚不清楚。

本文選取正二十烷（C20）、正二十四烷（C24）、正二十八烷（C28）、正三十二烷（C32）4種重質(zhì)正構(gòu)烷烴，分別與CO2組成二元體系，通過(guò)恒質(zhì)膨脹實(shí)驗(yàn)，獲取體系在不同狀態(tài)下的泡點(diǎn)壓力，探究重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系相變邊界的變化規(guī)律及其機(jī)理，并從微觀(guān)角度對(duì)其加以解釋和分析。

1 恒質(zhì)膨脹實(shí)驗(yàn)

恒質(zhì)膨脹實(shí)驗(yàn)在恒溫恒組成條件下，將系統(tǒng)從單相狀態(tài)變換至油氣兩相狀態(tài)，根據(jù)壓力和體積的關(guān)系來(lái)研究相態(tài)變化及部分狀態(tài)參數(shù)變化。恒質(zhì)膨脹實(shí)驗(yàn)是研究高壓地層流體體系體積變化特征的主要方法。

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

實(shí)驗(yàn)所用的C20、C24、C28、C32均由TCI（日本東京化成工業(yè)株式會(huì)社）公司生產(chǎn)，分析純；所用CO2由北京兆格氣體科技有限公司生產(chǎn)，純度為99.996%。清洗實(shí)驗(yàn)儀器所用煤油為航空煤油，分析純；清洗實(shí)驗(yàn)儀器所用石油醚由北京化工廠(chǎng)生產(chǎn)，分析純。

將C20、C24、C28、C32分別與CO2組成CO2摩爾分?jǐn)?shù)為25%、50%和75%的共12種二元體系實(shí)驗(yàn)樣品。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置選用加拿大DBR（Donald Baker Robinson）公司生產(chǎn)的無(wú)汞高壓JEFRI PVT裝置（見(jiàn)圖1）。該裝置主要由PVT測(cè)試部分和圖像采集與計(jì)算兩部分組成。其中，PVT測(cè)試部分由PVT容器、裝有重?zé)N組分的中間容器、裝有CO2的中間容器、高壓柱塞泵等組成；圖像采集與計(jì)算部分由攝像機(jī)、成像儀、計(jì)算機(jī)、光柵尺等組成。

圖1 加拿大DBR JEFRI PVT裝置

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

分別對(duì)上述12種二元體系以及C20、C24、C28、C324種純烴組分進(jìn)行系列恒質(zhì)膨脹實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)為高溫高壓實(shí)驗(yàn)，設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度分別為70 ℃、90 ℃和110 ℃，實(shí)驗(yàn)壓力為0～30 MPa。因C32在70 ℃為固態(tài)，不設(shè)置其70 ℃的實(shí)驗(yàn)溫度。

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)操作參考相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[16]，其主要步驟如下：①重質(zhì)烷烴的轉(zhuǎn)入。由于重質(zhì)烷烴在室溫下為固體，設(shè)定烘箱溫度為T(mén)（T大于重質(zhì)烷烴熔點(diǎn)），待其熔化后，泵入一定體積的實(shí)驗(yàn)樣品至PVT釜中。②測(cè)定重質(zhì)烷烴密度。設(shè)定烘箱溫度為110 ℃，升高壓力至30 MPa，并穩(wěn)定一段時(shí)間，用稱(chēng)重法[15]測(cè)得重質(zhì)烷烴的密度。③實(shí)驗(yàn)樣品的配制。使釜內(nèi)壓力在30 MPa穩(wěn)定一段時(shí)間，讀取重質(zhì)烷烴的體積，根據(jù)步驟②中所得密度，計(jì)算得到重質(zhì)烷烴的物質(zhì)的量。再根據(jù)CO2的摩爾分?jǐn)?shù)求取所需CO2的體積，將CO2泵至PVT釜中，配制二元體系實(shí)驗(yàn)樣品。④打開(kāi)攪拌器，升高壓力至體系變?yōu)閱蜗啵€(wěn)定一段時(shí)間至體系均勻穩(wěn)定。以低流速退泵，觀(guān)察釜內(nèi)相態(tài)及壓力的變化，當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力難以下降甚至升高時(shí)，停泵并靜置一段時(shí)間，記錄此時(shí)的壓力，即為粗測(cè)泡點(diǎn)壓力。⑤升壓至30 MPa，穩(wěn)定一段時(shí)間，記錄樣品體積和壓力，然后以恒壓模式逐級(jí)退泵，在各狀態(tài)下穩(wěn)定30 min，記錄釜內(nèi)樣品的體積和壓力，當(dāng)壓力退至接近粗測(cè)泡點(diǎn)壓力時(shí)，改恒壓模式為恒速定體積模式，逐級(jí)退泵至氣液兩相體積相當(dāng)時(shí)，停止實(shí)驗(yàn)，在各狀態(tài)下穩(wěn)定30 min，記錄釜內(nèi)樣品的體積和壓力。⑥升高壓力至體系為單相，設(shè)定烘箱的下一個(gè)溫度點(diǎn)，重復(fù)④、⑤步驟，依次完成其他溫度下的實(shí)驗(yàn)，該體系所有溫度下的實(shí)驗(yàn)都完成后，用煤油、石油醚、CO2依次清洗設(shè)備、抽真空，準(zhǔn)備下一組重質(zhì)烷烴體系的實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及泡點(diǎn)壓力求取

共完成44組實(shí)驗(yàn)，以C24-CO2體系為例說(shuō)明實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

泡點(diǎn)壓力是體系壓力下降時(shí)，第一批氣泡脫出時(shí)的壓力，通常認(rèn)為壓力-體積曲線(xiàn)上單相段和兩相段的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力即為泡點(diǎn)壓力。圖2a為C24-CO2體系在110 ℃時(shí)的壓力-體積關(guān)系曲線(xiàn)，體系中CO2摩爾分?jǐn)?shù)為25%和50%時(shí)單相段和兩相段均呈直線(xiàn)趨勢(shì)變化；CO2摩爾分?jǐn)?shù)為75%時(shí)，壓力-體積曲線(xiàn)的兩相段發(fā)生明顯彎曲，呈拋物線(xiàn)狀。本文利用文獻(xiàn)[15]的近泡點(diǎn)擬合方法，認(rèn)為各相在近泡點(diǎn)區(qū)域的3個(gè)測(cè)試點(diǎn)均呈直線(xiàn)，將圖2a所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行線(xiàn)性擬合，求得單相段和兩相段的交點(diǎn)壓力即為泡點(diǎn)壓力（見(jiàn)圖2b）。

圖2 110 ℃時(shí)C24-CO2體系的壓力-體積關(guān)系曲線(xiàn)

采用相同的擬合方法求取其他3種重質(zhì)烷烴-CO2體系的泡點(diǎn)壓力，結(jié)果如表1所示。純重質(zhì)烷烴在各溫度下的泡點(diǎn)壓力均為零。

2.2 重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力的主要影響因素

由表1可知，CO2含量、溫度以及烴組分是影響重質(zhì)正構(gòu)烷烴體系泡點(diǎn)壓力的主要因素。

表1 重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力統(tǒng)計(jì)表

2.2.1 CO2含量對(duì)泡點(diǎn)壓力的影響

相同溫度下，C24-CO2體系的泡點(diǎn)壓力隨CO2摩爾分?jǐn)?shù)的增加而升高（見(jiàn)圖3），泡點(diǎn)壓力呈現(xiàn)出指數(shù)遞增的趨勢(shì)，CO2摩爾分?jǐn)?shù)越大，泡點(diǎn)壓力增加幅度越大。

2.2.2 溫度對(duì)泡點(diǎn)壓力的影響

相同CO2摩爾分?jǐn)?shù)下，C24-CO2體系泡點(diǎn)壓力隨著溫度的升高呈直線(xiàn)上升趨勢(shì)，增幅隨著CO2含量的增加而增大（見(jiàn)圖4）。

由于各體系只進(jìn)行了3個(gè)溫度（70 ℃、90 ℃、100 ℃）下的實(shí)驗(yàn)，利用3個(gè)點(diǎn)確定的變化趨勢(shì)的合理性存在欠缺，故增設(shè)了CO2摩爾分?jǐn)?shù)為25%時(shí)體系泡點(diǎn)壓力隨溫度（分別為80 ℃、100 ℃）變化的實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)圖4），可以看出實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測(cè)規(guī)律相符。

2.2.3 烴組分對(duì)泡點(diǎn)壓力的影響

將重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)中報(bào)道的輕質(zhì)和中質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)[15]進(jìn)行整合，分析正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力隨烴組分的變化規(guī)律。本文主要說(shuō)明重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力隨烴組分的變化規(guī)律。

圖3 C24-CO2體系泡點(diǎn)壓力隨CO2摩爾分?jǐn)?shù)變化

圖4 C24-CO2體系泡點(diǎn)壓力隨溫度變化

如圖5所示，當(dāng)CO2摩爾分?jǐn)?shù)為25%時(shí)，體系泡點(diǎn)壓力隨碳數(shù)增加有較小的下降趨勢(shì)；當(dāng)CO2摩爾分?jǐn)?shù)為50%時(shí)（除正己烷），體系泡點(diǎn)壓力隨碳數(shù)增加仍具有下降趨勢(shì)，且降幅稍大于CO2摩爾分?jǐn)?shù)為25%時(shí)的降幅；當(dāng)CO2摩爾分?jǐn)?shù)為75%時(shí)，輕質(zhì)和中質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系的泡點(diǎn)壓力隨碳數(shù)增加急劇上升，而重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系的泡點(diǎn)壓力隨碳數(shù)增加呈平緩上升趨勢(shì)。

圖5 110 ℃時(shí)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力隨碳數(shù)變化

如圖6所示，相同CO2摩爾分?jǐn)?shù)下的重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系中，泡點(diǎn)壓力隨烴組分的變化趨勢(shì)總體上基本一致。隨烷烴碳原子數(shù)的增加，當(dāng)CO2含量小于等于50%時(shí)，體系的泡點(diǎn)壓力受溫度變化的影響變??；當(dāng)CO2含量等于75%時(shí)，輕質(zhì)和中質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力受溫度的變化影響增大，而重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力受溫度變化的影響基本不變。

圖6 不同溫度下正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力隨碳數(shù)變化

與輕質(zhì)和中質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力變化趨勢(shì)[2]不同，重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力隨CO2含量增加呈指數(shù)趨勢(shì)增加，且CO2摩爾分?jǐn)?shù)相同時(shí)，不同重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系的泡點(diǎn)壓力相近（見(jiàn)圖7）。當(dāng)CO2摩爾分?jǐn)?shù)小于等于50%時(shí)，4種重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系的泡點(diǎn)壓力均略小于輕質(zhì)和中質(zhì)正構(gòu)烷烴體系的泡點(diǎn)壓力（除CO2含量50%時(shí)正己烷-CO2體系）；當(dāng)CO2摩爾分?jǐn)?shù)為75%時(shí)，重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力大于輕質(zhì)和中質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系的泡點(diǎn)壓力。

圖7 110 ℃時(shí)不同正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力隨CO2摩爾分?jǐn)?shù)變化

3 理論分析

從分子微觀(guān)尺度分析上述泡點(diǎn)壓力的變化規(guī)律，解釋如下。

當(dāng)溫度和壓力變化時(shí)，CO2分子進(jìn)入烴分子間隙破壞原有烴分子的平衡，烴分子鏈通過(guò)調(diào)整C—C鍵鍵角來(lái)尋求新的平衡，由直鏈向蜷曲轉(zhuǎn)變。正構(gòu)烷烴碳原子數(shù)與CO2摩爾分?jǐn)?shù)綜合影響烷烴分子的蜷曲程度。烷烴分子碳數(shù)較小時(shí)，短鏈烷烴分子間可旋轉(zhuǎn)的單鍵較少，柔順性較差，分子整體多呈現(xiàn)剛性，不易蜷曲。反之，高碳數(shù)正構(gòu)烷烴柔順性好，易蜷曲。當(dāng)正構(gòu)烷烴-CO2體系中CO2摩爾分?jǐn)?shù)增加時(shí)，由于分子運(yùn)動(dòng)及分子間作用力的影響，烷烴分子長(zhǎng)鏈更容易蜷曲。

CO2摩爾分?jǐn)?shù)為25%時(shí)，烷烴分子數(shù)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，烷烴分子間空隙足夠完全容納CO2分子，較小的壓力即可保持體系的單相狀態(tài)。烷烴碳數(shù)越大，碳鏈長(zhǎng)度越長(zhǎng)，分子間空隙體積越大，CO2分子越容易充填到分子空隙中，保持體系為單相狀態(tài)需要的壓力越小，泡點(diǎn)壓力越小。

當(dāng)CO2摩爾分?jǐn)?shù)增加到50%時(shí)，此時(shí)烷烴分子與CO2分子數(shù)量相當(dāng)，烷烴分子間空隙已經(jīng)不能完全容納CO2分子，相同條件時(shí)體積膨脹，維持體系的單相狀態(tài)所需要的壓力增大，且大于CO2摩爾分?jǐn)?shù)為25%時(shí)的壓力。

與短鏈烷烴分子相比，長(zhǎng)鏈烷烴分子的分子間隙較大，容納CO2分子的能力較強(qiáng)，體積膨脹程度較小，相同溫度時(shí)，維持單相狀態(tài)所需壓力的增幅較小，因此CO2摩爾分?jǐn)?shù)由25%增加到50%時(shí)長(zhǎng)鏈烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力的下降幅度要大于短鏈烷烴-CO2體系。

當(dāng)CO2摩爾分?jǐn)?shù)增加到75%時(shí)，CO2分子數(shù)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，此時(shí)維持體系單相狀態(tài)所需的壓力大幅增加。烷烴碳鏈較長(zhǎng)時(shí)（碳數(shù)為20～32），分子發(fā)生蜷曲，由于重質(zhì)正構(gòu)烷烴系列結(jié)構(gòu)相似，蜷曲方式相近，分子形成的構(gòu)象受碳數(shù)影響較小，宏觀(guān)表現(xiàn)為泡點(diǎn)壓力隨碳數(shù)變化較小。

低CO2含量（小于等于50%）時(shí)，碳原子數(shù)較小的短鏈烷烴分子間隙容納CO2分子的能力較弱，溫度升高時(shí)體積膨脹幅度較大，維持體系單相所需的壓力增幅較大。CO2含量為75%時(shí)，CO2分子數(shù)量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，烴分子分散于CO2分子間隙。輕質(zhì)和中質(zhì)短鏈烷烴碳數(shù)較小，烷烴碳鏈的剛性較強(qiáng)，分子較難發(fā)生蜷曲，碳鏈越長(zhǎng)、分子越大，CO2分子間隙容納碳原子數(shù)較大的短鏈烷烴分子的能力較弱，溫度升高時(shí)體積膨脹幅度較大，維持體系單相所需的壓力增幅較大；重質(zhì)鏈狀烷烴碳由于分子蜷曲，分子形成的構(gòu)象受碳數(shù)影響較小，CO2分子間隙容納不同重質(zhì)鏈烷烴分子的能力相近，溫度升高時(shí)體積膨脹幅度相近，維持體系單相所需的壓力增幅相近。

4 結(jié)論

重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力隨CO2含量增加呈指數(shù)趨勢(shì)增大；重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力隨溫度升高呈直線(xiàn)上升，CO2含量越大，增幅越大。相同溫度、CO2摩爾分?jǐn)?shù)低于50%時(shí)，重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系的泡點(diǎn)壓力隨碳數(shù)增加略有下降，CO2摩爾分?jǐn)?shù)為50%時(shí)泡點(diǎn)壓力的降幅略大于25%時(shí)泡點(diǎn)壓力的降幅；CO2摩爾分?jǐn)?shù)等于75%時(shí)，泡點(diǎn)壓力隨重質(zhì)烷烴碳數(shù)增加略有增大。低CO2含量時(shí)，隨烷烴碳原子數(shù)的增加，體系的泡點(diǎn)壓力受溫度變化的影響減小；當(dāng)CO2含量為75%時(shí)，隨烷烴碳原子數(shù)的增加，重質(zhì)正構(gòu)烷烴-CO2體系泡點(diǎn)壓力受溫度變化的影響基本不變。從微觀(guān)角度進(jìn)行分析，泡點(diǎn)壓力出現(xiàn)上述變化規(guī)律的主要原因是重質(zhì)烷烴分子鏈較長(zhǎng)，分子間容納CO2分子的能力較強(qiáng)，且易發(fā)生蜷曲。研究結(jié)果對(duì)CO2驅(qū)相態(tài)表征關(guān)系和相態(tài)計(jì)算具有理論指導(dǎo)意義。

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（編輯 張敏）

Multiphase boundary of C16+heavy n-alkanes and CO2systems

LIU Xiaolei1,2,3,QIN Jishun2,3,4,HAN Haishui2,3,4,LI Shi2,3,4,JI Zemin2,3,4
(1.Institute of Porous Flow & Fluid Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Langfang 065007,China; 2.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development,Beijing 100083,China; 3.State Key Laboratory of Enhanced Oil Recovery,Beijing 100083,China; 4.National Energy (Experiment) Research Centre of CCUS,Beijing 100083,China)

N-eicosane,N-tetracosane,N-octacosane and N-dotriacontane,which are heavy n-alkanes,were selected to form binary systems with CO2.The bubble point pressures of each system were obtained through a series of constant component expansion (CCE) experiments.Variation laws and mechanisms of multiphase boundary of heavy n-alkanes-CO2systems were studied.As CO2fraction increased,the bubble point pressure of heavy n-alkanes-CO2systems increased greatly,and the bubble point pressure increased linearly with temperature.When CO2molar fraction is less than 50%,the bubble point pressure of the heavy n-alkanes-CO2systems decreased slightly with the increase of carbon number,and the decrease of pressure amplitude decreased with the decrease of CO2mole fraction.When CO2molar fraction was 75%,the bubble point pressure of different heavy n-alkane systems increased slightly with the increase of carbon number.When CO2molar fraction was less than 50%,with the increase of the carbon number,the influence of temperature variation on the bubble point pressure of systems decreased.When CO2molar fraction was equal to 75%,with the increase of the carbon number,the influence of temperature variation on the bubble point pressure of heavy n-alkanes-CO2 systems did not change.On the analysis of micro scale,the reason for variation laws above is that the long chains and large intermolecular interval of heavy n-alkane has ability to accommodate CO2 molecules and its chain is prone to twist.

C16+heavy n-alkanes; CO2; multiphase boundary; CCE experiment; bubble point pressure

中國(guó)石油天然氣股份有限公司重大科技專(zhuān)項(xiàng)“長(zhǎng)慶油田低滲透油藏CO2驅(qū)油及埋存關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”（2014E-3601）

TE357.7

：A

1000-0747(2017)01-0104-06

10.11698/PED.2017.01.12

劉曉蕾（1990-），女，遼寧盤(pán)錦人，中國(guó)科學(xué)院滲流流體力學(xué)研究所流體力學(xué)專(zhuān)業(yè)在讀博士研究生，主要從事注氣驅(qū)提高采收率方面的研究工作。地址：北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號(hào)，中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院石油采收率研究所，郵政編碼：100083。E-mail：liuxiaolei90@petrochina.com.cn

2016-04-05

2016-12-20