Transporteigenschappen, met name die van viscositeit, zijn cruciaal bij de olieproductie, zowel in termen van werking als economie. Aangezien DME een polaire component is, was het niet direct duidelijk dat de transporteigenschappen van het DME-water / pekelsysteem de verwachte trends en mengregels zullen volgen (dwz het gedrag van alkaangassen met waterige oplossingen).

Op basis van de uitgevoerde symptomatische analyse werd aangenomen dat DME-pekeloplossing een hogere viscositeit moet hebben dan zuivere pekeloplossing, tenzij er andere factoren zijn. Voorlopige viscositeitsmetingen bevestigden deze hypothese (Figuur 3). Daarom is een dieper onderzoek naar deze onverwachte viscositeitsverhoging met betrekking tot water nodig. Er is echter geen numeriek hulpmiddel bekend dat dit gedrag correct kon voorspellen en weergeven.

Figuur 3 — Voorlopige viscositeitsmetingen voor een snelle blik op de viscositeit van het DME-pekelsysteem bij 20 ° C (ruwe gegevens: geen druk- en temperatuurcorrecties uitgevoerd, zoals te zien in de waterdruktrend).

Om onze waarnemingen in het laboratorium te kunnen verklaren en deze leemte te vullen in de context van essentiële gegevens om laboratoriumexperimenten uit te leggen en te ontwerpen, en om betrouwbaardere voorspellingen op verschillende schalen mogelijk te maken, hebben we een uitgebreid experimenteel programma ontworpen om dit aan te pakken en te ontwikkelen. een trendvastleggende formule of mengregel die kan worden gebruikt bij het invullen van vloeistofbeschrijvingsvereisten voor reservoirsimulatoren of andere hulpmiddelen om de viscositeit en dichtheid van DME-pekel te voorspellen. Om dit te bereiken hebben we onderstaande stappen gevolgd.

1. Meet viscositeit en dichtheid voor DME-DI-wateroplossing, van zuiver water tot DME-oplosbaarheidsgrens bij verschillende temperaturen en drukken;
2. Ontwikkel een regel voor het mengen van viscositeit om de mengseleigenschappen te voorspellen met behulp van pure DME en water (pekel) eigenschappen;

De dichtheid en viscositeit van het DME-DI water (pekel) mengsel werden gemeten met behulp van Rheonics DVM [5]. Deze apparatuur vertoont een duidelijk voordeel bij het meten van de viscositeit van een waterig systeem in vergelijking met een elektromagnetische viscometer (EMV), omdat hiermee gelijktijdig de dichtheid en de viscositeit kunnen worden gemeten. In aanvulling, Rheonics DVM kan inline metingen uitvoeren van zowel de dichtheid als de viscositeit bij procesdrukken tot 30,000 psi (2000 bar) en temperatuurbereiken van −20°C tot 200°C met een responstijd van ongeveer 1 seconde per meting.

DVM is een inline-module om de viscositeit, dichtheid en temperatuur te meten van de vloeistof die door de module stroomt. De doorstromingsmodule is gebaseerd op de dichtheids- en viscositeitssensor van de DVM. De module heeft een doorstroomkanaal met een binnendiameter van 12 mm. De sensor is parallel aan het stroompad van de vloeistof gemonteerd en verwijdert eventuele dode zones in de vloeistofstroom. De standaardmodule heeft Swagelok-aansluitingen die kunnen worden vervangen door andere geschikte schroefdraadverbindingen. Een Teflon-afdichting verkleint de kans op vloeistofinstroom in de connectorschroefdraad. De sensor DVM is gemonteerd met een schroefdraadbout om deze eenvoudig te kunnen verwijderen voor reiniging en vervanging. Het heeft een eenvoudige, compacte en robuuste constructie (zie afbeelding 4).

Afbeelding 4—Rheonics in-line DVM-model 

De Rheonics DVM meet de viscositeit en dichtheid door middel van een torsieresonator, waarvan het ene uiteinde is ondergedompeld in de te testen vloeistof. Hoe stroperiger de vloeistof, hoe hoger de mechanische demping van de resonator. Door de demping te meten kan het product van viscositeit en dichtheid worden berekend Rheonics'eigen algoritmen. Uit ons eerste onderzoek bleek dat de leverancier van het algoritme geen rekening hield met het effect van druk en temperatuur op de apparatuur. Leverancier heeft deze input toegepast om hun algoritmen te verbeteren en tot een consistentere correctiefactor te leiden. Hoe dichter de vloeistof, hoe lager de resonantiefrequentie. Een dichtere vloeistof verhoogt de massabelasting van de resonator. De resonator wordt zowel aangeslagen als gedetecteerd door middel van een elektromagnetische transducer die in het lichaam van de sensor is gemonteerd.

Demping wordt gemeten door detectie- en evaluatie-elektronica en stabiele, hoge nauwkeurigheid en herhaalbare metingen worden verkregen op basis van gepatenteerde [6] gated phase-locked loop-technologie.

Om de ruwe metingen om te zetten in fysiek nauwkeurigere metingen, waren correctieparameters van het apparaat nodig voor het specifieke gebruikte model. Die correctiefactoren zijn door de fabrikant verstrekt voor zowel viscositeit als dichtheid.

Viscositeit en dichtheid van gedeïoniseerd water bij 35 ° C

 Kalibratieruns werden uitgevoerd voordat de volledige metingen werden uitgevoerd op DME-Water-oplossingen. Het is belangrijk om het systeem te kalibreren met een bekende vloeistof om de nauwkeurigheid van de meting te beoordelen. Daarom wordt voor dit doel DI-water gekozen om twee redenen:

1. De viscositeit van DI-water is beschikbaar bij een breed scala aan drukken en temperaturen, wat ons PT-domein omvat;
2. De interesse van deze studie ligt grotendeels op waterige oplossingen, waardoor het water een ideale kandidaat is om de

Kalibratie-experimenten werden uitgevoerd bij 35 ° C; resultaten werden vergeleken met NIST-gegevens bij dezelfde temperatuur. Figuur 5 en Figuur 6 tonen een goede overeenkomst tussen gemeten viscositeits- en dichtheidsgegevens en die van NIST-gegevens.

Figuur 5 - Viscositeit van DI-water bij 35 ° C

Figuur 6 - Dichtheid van DI-water bij 35 ° C.

Dichtheid van DME / DI-watermengsels

Op basis van de experimentele matrix in Tabel 2 is de dichtheid voor een reeks DME-DI-watermengsels gemeten. Tabellen 3 t / m 5 presenteren de experimentele gegevens bij drie verschillende temperaturen in tabelvorm.

Tabel 3 — Dichtheid van DI-water / DME-oplossingen bij 35 ° C.

 Tabel 4 — Dichtheid van DI-water / DME-oplossingen bij 50 ° C.

Tabel 5 — Dichtheid van DI-water / DME-oplossingen bij 70 ° C.

Figuur 8 toont een geselecteerde isotherm voor de dichtheid van DI-water / DME-oplossing. Zoals verwacht neemt de dichtheid toe naarmate de druk toeneemt en afneemt naarmate de DME-concentratie toeneemt. Figuur 9 toont het dichtheidsgedrag van een DI-water / DME-oplossing (5 mol% DME) bij verschillende temperaturen, de dichtheid neemt af naarmate de temperatuur stijgt.

Figuur 8 - Dichtheid van DI-water / DME-oplossingen bij 35 ° C.

Figuur 9 - Dichtheid van DI-water / 5 mol% DME-oplossing bij verschillende temperaturen.

Viscositeit van DME / DI-watermengsel

Evenzo werden viscositeiten van DME / DI-water ook gemeten bij overeenkomstige concentraties en omstandigheden. Tabellen 6 en 8 presenteren de gemeten gegevens in tabelvorm.

Tabel 6 — Viscositeiten van DI-water / DME-oplossingen bij 35 ° C.

Tabel 7 — Viscositeiten van DI-water / DME-oplossingen bij 50 ° C.

Tabel 8 — Viscositeiten van DI-water / DME-oplossingen bij 70 ° C.

Figuur 10 laat zien dat de viscositeit van DI-water / DME-oplossingen licht toeneemt naarmate de druk toeneemt, en ook toeneemt met toenemende DME-concentratie, wat in strijd is met de verwachtingen. Figuur 11 toont de viscositeit van DI-water / DME-oplossing met 5 mol% DME bij verschillende temperaturen; zoals verwacht neemt de viscositeit van een dergelijke oplossing af naarmate de temperatuur stijgt.

Figuur 10 — Viscositeit van DI-water / 5 mol% DME-oplossingen bij 35 ° C.

Figuur 11 — Viscositeit van DI-water / DME-oplossing bij verschillende temperaturen.

Om de dichtheid en viscositeit van een breed scala aan DI-water / DME-mengsels te kunnen voorspellen, zijn correlaties in de vorm van mengregels ontwikkeld met behulp van de gegenereerde set experimentele gegevens en pure componenteigenschappen.

In de volgende sectie zullen we met behulp van de uitgevoerde experimenten het bereik van validiteit en nauwkeurigheid demonstreren van de eenvoudige correlatieve tools die we hebben ontwikkeld voor Brine-DME-systemen.

Validatie van dichtheidsvergelijkingen voor pekel-DME-mengsels

Tabel 14 - Dichtheid van 3 gew.% Pekel / DME-oplossing bij 35 ° C.

Figuur 13 — Dichtheid van 3 gew.% Pekel / DME bij verschillende temperaturen.

Over het algemeen voorspelt de voorgestelde mengregel voor dichtheid de mengseldichtheid goed bij gemiddelde tot lage DME-concentraties, en enigszins ondervoorspelt bij hogere DME-concentraties (dwz 8 mol%) terwijl de afwijkingen nog steeds binnen de verwachte marges vallen.

Validatie van dichtheidsvergelijkingen voor pekel-DME-mengsels

Tabel 15 - Viscositeit van 3 gew.% NaCl-pekel / DME-oplossing bij 35 ° C

Figuur 14 - Viscositeit van 3 gew.% NaCl-pekel / DME bij verschillende temperaturen.

Figuur 14 geeft aan dat de mengregels voor de viscositeit de viscositeiten bij 35 ° C, bij 50 ° C en 70 ° C overschatten, terwijl ze over het algemeen nog steeds een goede overeenkomst vertonen met de experimentele gegevens.

Een systematische methodologie met een nieuwere viscometer (Rheonics DVM) is ontwikkeld voor opgeloste waterige DME-systemen. Na initiële kalibraties en verificatietests met bekende stoffen, zoals water,

1. Dichtheid en viscositeit van DI-water / DME-, Brine / DME-systemen zijn uitgebreid gemeten bij 35 C, 50 C en 70 C en verschillende drukken en DME
2. Voor zover wij weten, zijn de betreffende sets viscositeits- en dichtheidsmetingen de eerste in de literatuur. Ze kunnen worden gebruikt voor evaluatie en / of het verminderen van het risico van DME verbeterde overstromingen (DEW) en andere toepassingen van DME buiten water. We leveren dergelijke gegevens voor de literatuur.
3. Het type mengregel om de dichtheid en viscositeit voor deze mengsels te berekenen, is ontwikkeld en gevalideerd; de berekende waarden komen goed overeen met experimentele gegevens en vormen een eenvoudige set hulpmiddelen om de benodigde dichtheids- en viscositeitswaarden van pekel / DME-mengsels te genereren binnen de omstandigheden die zijn geëvalueerd voor verschillende toepassingen zoals simulatoren.