A szállítási tulajdonságok, különösen a viszkozitás, döntő fontosságúak az olajtermelésben mind a működés, mind a gazdaság szempontjából. Tekintettel arra, hogy a DME poláris komponens, nem volt nyilvánvaló, hogy a DME-víz / só rendszer szállítási tulajdonságai követni fogják a várt trendeket és keverési szabályokat (azaz az alkángázok vizes oldatokkal való viselkedését).

Az elvégzett tüneti elemzés alapján úgy vélték, hogy a DME-sóoldat viszkozitásának magasabbnak kell lennie, mint a tiszta sóoldatnak, kivéve, ha más tényezők vannak. Az előzetes viszkozitásmérések megerősítették ezt a hipotézist (3. ábra). Ezért mélyebben meg kell vizsgálni ezt a váratlan viszkozitás-emelkedést a víz vonatkozásában. Nincs azonban olyan ismert numerikus eszköz, amely képes lenne megjósolni és megfelelően megjeleníteni ezt a viselkedést.

3. ábra - Előzetes viszkozitásmérések a DME-sóoldat rendszerének viszkozitásának gyors megtekintéséhez 20 C-on (Nyers adatok: nem végeztek nyomás- és hőmérséklet-korrekciókat, amint az a víznyomás-trendben látható).

A laboratóriumi kísérletek magyarázatához és a laboratóriumi kísérletek megtervezéséhez, valamint a megbízhatóbb előrejelzések lehetővé tétele érdekében a laboratóriumi megfigyelések és a hiányosságok pótlásához szükséges hiányosságok érdekében átfogó kísérleti programot terveztünk ennek kezelésére, és a trendmegfogó képlet vagy keverési szabály, amely felhasználható a tartályszimulátorok folyadékleírási követelményeinek feltöltésére vagy más eszközökre a DME-só viszkozitásának és sűrűségének előrejelzésére. Ennek elérése érdekében követtük az alábbi lépéseket.

1. Mérjük meg a viszkozitást és a sűrűséget a DME-DI vízoldat számára, a tiszta víztől a DME oldhatósági határig terjedő hőmérsékleten és nyomáson;
2. Készítsen egy viszkozitási keverési szabályt a keverék tulajdonságainak előrejelzésére tiszta DME és víz (sóoldat) tulajdonságok felhasználásával;

A DME-DI víz (Sóoldat) keverék sűrűségét és viszkozitását a következővel mértük Rheonics DVM [5]. Ez a berendezés egyértelmű előnyt mutat a vizes rendszerek viszkozitásának mérésében az elektromágneses viszkoziméterhez (EMV) képest, mivel egyidejűleg képes mérni a sűrűséget és a viszkozitást. Továbbá, Rheonics A DVM képes akár 30,000 2000 psi (20 bar) technológiai nyomáson és -200°C és 1°C közötti hőmérséklet-tartományban a sűrűség és a viszkozitás soros mérését elvégezni, leolvasásonként körülbelül XNUMX másodperces válaszidővel.

A DVM egy soros modul a modulon átfolyó folyadék viszkozitásának, sűrűségének és hőmérsékletének mérésére. Az átáramló modul a DVM sűrűség- és viszkozitásérzékelőjén alapul. A modul átfolyó csatornával rendelkezik, amelynek belső átmérője 12 mm. Az érzékelő a folyadék áramlási útjával párhuzamosan van felszerelve, és eltávolítja az esetleges holt zónákat a folyadék áramlásában. A standard modul Swagelok csatlakozókkal rendelkezik, amelyek helyettesíthetők más megfelelő menetes csatlakozókkal. A teflon tömítés csökkenti a folyadék beáramlásának esélyét a csatlakozó menetében. A DVM érzékelő menetes csavarral van felszerelve, hogy a tisztítás és kicserélés érdekében könnyen eltávolítható legyen. Egyszerű, kompakt és robusztus felépítésű (lásd: 4. ábra).

4. ábra-Rheonics soros DVM modell 

A Rheonics A DVM a viszkozitást és a sűrűséget egy torziós rezonátor segítségével méri, amelynek egyik vége a vizsgált folyadékba merül. Minél viszkózusabb a folyadék, annál nagyobb a rezonátor mechanikai csillapítása. A csillapítás mérésével a viszkozitás és a sűrűség szorzata kiszámítható Rheonics' szabadalmaztatott algoritmusok. Kezdeti munkánk azt mutatta, hogy az algoritmus szállítója nem vette figyelembe a nyomás és a hőmérséklet berendezésre gyakorolt ​​hatását. A szállító ezt a bemenetet alkalmazta az algoritmusok fejlesztésére, és következetesebb korrekciós tényezőt eredményezett. Minél sűrűbb a folyadék, annál alacsonyabb a rezonancia frekvencia. A sűrűbb folyadék növeli a rezonátor tömegterhelését. A rezonátor gerjesztése és érzékelése az érzékelő testébe szerelt elektromágneses jelátalakító segítségével történik.

A csillapítást érzékelő és kiértékelő elektronikával mérik, és stabil, nagy pontosságú és megismételhető leolvasásokat kapnak a saját [6] kapuzott fáziszárt hurok technológián alapulva.

Annak érdekében, hogy a nyers méréseket fizikailag pontosabb méretekké konvertálhassuk, eszközkorrekciós paraméterekre volt szükség az adott modellhez. Ezeket a korrekciós tényezőket a gyártó adta meg mind a viszkozitás, mind a sűrűség szempontjából.

A DI víz viszkozitása és sűrűsége 35 ° C-on

 A kalibrációs futtatásokat a DME-Water oldatok teljes mérése előtt végeztük. A mérés pontosságának megítélése érdekében fontos a rendszer kalibrálása ismert folyadékkal. Ennek eredményeként a DI vizet erre a célra választják két okból:

1. A DI víz viszkozitása széles nyomáson és hőmérsékleten érhető el, amely tartalmazza a mi érdekes PT tartományunkat;
2. Ennek a tanulmánynak az érdeke nagyrészt a vizes oldatokra irányul, ami a víz ideális jelöltje a kalibrálásnak

A kalibrációs kísérleteket 35 ° C-on végeztük; az eredményeket összehasonlítottuk a NIST adatokkal ugyanazon a hőmérsékleten. Az 5. és a 6. ábra jó egyezést mutat a mért viszkozitás- és sűrűségadatok és a NIST-adatok között.

5. ábra - A DI víz viszkozitása 35 C-on

6. ábra - DI víz sűrűsége 35 C-on.

A DME / DI vízkeverékek sűrűsége

A 2. táblázatban szereplő kísérleti mátrix alapján mértük a DME-DI vízkeverék-sorozat sűrűségét. A 3–5. Táblázat táblázatos formában mutatja be a kísérleti adatokat három különböző hőmérsékleten.

3. táblázat - DI víz / DME oldatok sűrűsége 35 ° C-on.

 4. táblázat - DI víz / DME oldatok sűrűsége 50 ° C-on.

5. táblázat - DI víz / DME oldatok sűrűsége 70 ° C-on.

A 8. ábra a DI víz / DME oldat sűrűségének kiválasztott izotermáját mutatja. Ahogy az várható volt, a sűrűség a nyomás növekedésével növekszik, és csökken a DME koncentráció növekedésével. A 9. ábra mutatja a DI víz / DME oldat (5 mol% DME) sűrűség-viselkedését különböző hőmérsékleteken, a sűrűség csökken a hőmérséklet növekedésével.

8. ábra - DI víz / DME oldatok sűrűsége 35 ° C-on.

9. ábra - DI víz / 5 mol% DME oldat sűrűsége különböző hőmérsékleteken.

A DME / DI vízkeverék viszkozitása

Hasonlóképpen, a DME / DI víz viszkozitását is mértük megfelelő koncentrációknál és körülmények között. A 6. és 8. táblázat táblázatos formában mutatja be a mért adatokat.

6. táblázat - DI víz / DME oldatok viszkozitása 35 ° C-on.

7. táblázat - DI víz / DME oldatok viszkozitása 50 ° C-on.

8. táblázat - DI víz / DME oldatok viszkozitása 70 ° C-on.

A 10. ábra azt mutatja, hogy a DI víz / DME oldatok viszkozitása kissé növekszik a nyomás növekedésével, és a DME koncentrációjának növekedésével is nő, ami ellentétes a várakozásokkal. A 11. ábra az 5 mol% DME-t tartalmazó víz / DME oldat viszkozitását mutatja különböző hőmérsékleteken; a várakozásoknak megfelelően az ilyen oldat viszkozitása csökken a hőmérséklet növekedésével.

10. ábra - DI víz / 5 mol% DME oldatok viszkozitása 35 ° C-on.

11. ábra - A DI víz / DME oldat viszkozitása különböző hőmérsékleteken.

Annak érdekében, hogy a DI víz / DME keverékek széles tartományának sűrűségét és viszkozitását megjósolhassuk, a létrehozott kísérleti adatok és tiszta komponens tulajdonságok felhasználásával keverési szabályok formájában korrelációkat dolgoztunk ki.

A következő részben az elvégzett kísérletek segítségével bemutatjuk az egyszerű korrelációs eszközök érvényességi és pontossági tartományát, amelyeket a Brine-DME rendszerek számára fejlesztettünk ki.

A sóoldat-DME keverékek sűrűségegyenleteinek validálása

14. táblázat - 3 tömeg% sóoldat / DME oldat sűrűsége 35 ° C-on.

13. ábra - 3 tömeg% sóoldat / DME sűrűsége különböző hőmérsékleteken.

Összességében a javasolt sűrűségi keverési szabály jósolja a keverék sűrűségét közepes vagy alacsony DME-koncentráció mellett, és kissé aluljósolja magasabb DME-koncentrációkat (azaz 8 mol% -ot), miközben az eltérések még mindig a várt határokon belül vannak.

A sóoldat-DME keverékek sűrűségegyenleteinek validálása

15. táblázat - 3 tömeg% NaCl sóoldat / DME oldat viszkozitása 35 C-on.

14. ábra - 3 tömeg% NaCl sóoldat / DME viszkozitása különböző hőmérsékleteken.

A 14. ábra azt mutatja, hogy a viszkozitás feletti keverési szabályok megbecsülik a viszkozitásokat 35 C-on, 50 C-on és 70 C-on, miközben összességében jó egyezést mutatnak a kísérleti adatokkal.

Szisztematikus módszertan egy újabb viszkoziméterrel (Rheonics A DVM) DME-ben oldott vizes rendszerekhez lett kifejlesztve. Az ismert anyagokkal, például vízzel végzett kezdeti kalibrálások és hitelesítési vizsgálatok után,

1. A DI víz / DME, sóoldat / DME rendszerek sűrűségét és viszkozitását nagymértékben mértük 35 C, 50 C és 70 C hőmérsékleten, valamint különböző nyomásokon és DME-n
2. Tudomásunk szerint a viszkozitás és a sűrűség mérésének tárgykörei az elsők az irodalomban. Használhatók a DME által fokozott vízözönök (DEW) értékelésére és / vagy kockázatmentesítésére, valamint a DME egyéb, vízen kívüli felhasználására. Ilyen adatokat szolgáltatunk az irodalom számára.
3. Kidolgozták és validálták a keverési szabály típusát a keverékek sűrűségének és viszkozitásának kiszámításához; a számított értékek jól egyeznek a kísérleti adatokkal, és egy egyszerű eszközkészletet alkotnak a sóoldat / DME keverékek szükséges sűrűség- és viszkozitási értékeinek előállításához a különböző alkalmazások, például szimulátorok esetében értékelt körülmények között.