Les propriétés de transport, en particulier celle de la viscosité, sont cruciales dans la production d'huile à la fois en termes de fonctionnement et d'économie. Étant donné que le DME est un composant polaire, il n'était pas évident que les propriétés de transport du système DME-eau / saumure suivront les tendances et les règles de mélange attendues (c'est-à-dire le comportement des gaz alcanes avec des solutions aqueuses).

Sur la base de l'analyse symptomatique effectuée, on pensait que la solution de DME-saumure devait avoir une viscosité plus élevée que la solution de saumure pure à moins qu'il y ait d'autres facteurs. Des mesures préliminaires de viscosité ont confirmé cette hypothèse (figure 3). Par conséquent, un examen plus approfondi de cette élévation de viscosité inattendue par rapport à l'eau est nécessaire. Cependant, il n'existe aucun outil numérique connu capable de prédire et de représenter correctement ce comportement.

Figure 3 - Mesures préliminaires de viscosité pour un aperçu rapide de la viscosité du système DME-saumure à 20 C (Données brutes: aucune correction de pression et de température effectuée, comme le montre la tendance de la pression de l'eau).

Pour être en mesure d'expliquer nos observations en laboratoire et de combler cette lacune dans le contexte de données essentielles pour expliquer et concevoir des expériences de laboratoire, et permettre des prévisions plus fiables à différentes échelles, nous avons conçu un programme expérimental complet pour y remédier et pour développer une formule de capture de tendance ou une règle de mélange qui peut être utilisée pour remplir les exigences de description de fluide pour les simulateurs de réservoir ou d'autres outils pour prédire la viscosité du DME-saumure ainsi que la densité. Pour y parvenir, nous avons suivi les étapes ci-dessous.

1. Mesurer la viscosité et la densité de la solution d'eau DME-DI, allant de l'eau pure à la limite de solubilité du DME à diverses températures et pressions;
2. Élaborer une règle de mélange de viscosité pour prédire les propriétés du mélange en utilisant les propriétés du DME pur et de l'eau (saumure);

La densité et la viscosité du mélange d'eau DME-DI (saumure) ont été mesurées à l'aide de Rheonics DMV [5]. Cet équipement présente un net avantage dans la mesure de la viscosité d'un système aqueux par rapport au viscosimètre électromagnétique (EMV), car il peut permettre une mesure simultanée de la densité et de la viscosité. En outre, Rheonics Le DVM peut effectuer des mesures en ligne de la densité et de la viscosité à des pressions de processus allant jusqu'à 30,000 2000 psi (20 200 bar) et dans des plages de températures allant de −1 °C à XNUMX °C avec un temps de réponse d'environ XNUMX seconde par lecture.

DVM est un module en ligne pour mesurer la viscosité, la densité et la température du fluide circulant à travers le module. Le module de débit continu est basé sur le capteur de densité et de viscosité du DVM. Le module a un canal de passage avec un diamètre intérieur de 12 mm. Le capteur est monté parallèlement au trajet d'écoulement du fluide et supprime toutes les zones mortes dans l'écoulement du fluide. Le module standard possède des connexions Swagelok qui peuvent être remplacées par d'autres connexions filetées appropriées. Un joint en Téflon réduit tout risque d'afflux de fluide dans le filetage du connecteur. Le capteur DVM est monté avec un boulon fileté pour permettre un retrait facile pour le nettoyage et le remplacement. Il a une construction simple, compacte et robuste (voir figure 4).

Figure 4-Rheonics Modèle DVM en ligne 

La Rheonics Le DVM mesure la viscosité et la densité au moyen d'un résonateur de torsion dont une extrémité est immergée dans le fluide testé. Plus le fluide est visqueux, plus l'amortissement mécanique du résonateur est important. En mesurant l'amortissement, le produit de la viscosité et de la densité peut être calculé par Rheonics' algorithmes propriétaires. Nos premiers travaux ont montré que l'algorithme fourni par le fournisseur ne prenait pas en compte l'effet de la pression et de la température sur l'équipement. Le fournisseur a appliqué cette entrée pour améliorer ses algorithmes et conduire à un facteur de correction plus cohérent. Plus le fluide est dense, plus la fréquence de résonance est basse. Un fluide plus dense augmente la charge massique du résonateur. Le résonateur est à la fois excité et détecté au moyen d'un transducteur électromagnétique monté dans le corps du capteur.

L'amortissement est mesuré par l'électronique de détection et d'évaluation et des lectures stables, de haute précision et reproductibles sont obtenues sur la base de la technologie brevetée [6] de boucle à verrouillage de phase.

Afin de convertir les mesures brutes en mesures physiquement plus précises, des paramètres de correction de l'appareil étaient nécessaires pour le modèle particulier utilisé. Ces facteurs de correction ont été fournis par le fabricant à la fois pour la viscosité et la densité.

Viscosité et densité de l'eau DI à 35 ° C

 Des analyses d'étalonnage ont été effectuées avant les mesures complètes effectuées sur les solutions DME-eau. Il est important d'étalonner le système avec un fluide connu pour juger de la précision de la mesure. En conséquence, l'eau DI est choisie à cette fin pour deux raisons:

1. La viscosité de l'eau DI est disponible dans une large gamme de pressions et de températures qui contient notre domaine d'intérêt PT;
2. L'intérêt de cette étude porte en grande partie sur les solutions aqueuses ce qui fait de l'eau un candidat idéal pour calibrer le

Des expériences d'étalonnage ont été menées à 35 ° C; les résultats ont été comparés aux données du NIST à la même température. Les figures 5 et 6 montrent un bon accord entre les données de viscosité et de densité mesurées et celles des données NIST.

Figure 5 - Viscosité de l'eau DI à 35 ° C.

Figure 6 - Densité de l'eau DI à 35 ° C.

Densité des mélanges d'eau DME / DI

Sur la base de la matrice expérimentale du tableau 2, la densité d'une série de mélanges d'eau DME-DI a été mesurée. Les tableaux 3 à 5 présentent les données expérimentales à trois températures différentes sous forme de tableau.

Tableau 3 - Densité des solutions eau DI / DME à 35 ° C.

 Tableau 4 - Densité des solutions eau DI / DME à 50 ° C.

Tableau 5 - Densité des solutions eau DI / DME à 70 ° C.

La figure 8 montre un isotherme sélectionné pour la densité de la solution eau DI / DME. Comme prévu, la densité augmente à mesure que la pression augmente et diminue à mesure que la concentration de DME augmente. La figure 9 montre le comportement de densité d'une solution eau DI / DME (5 mol% DME) à différentes températures, la densité diminue à mesure que la température augmente.

Figure 8 - Densité des solutions eau DI / DME à 35 ° C.

Figure 9 - Densité d'une solution eau DI / DME à 5 mol% à différentes températures.

Viscosité du mélange DME / eau DI

De même, les viscosités de l'eau DME / DI ont également été mesurées aux concentrations et conditions correspondantes. Les tableaux 6 et 8 présentent les données mesurées sous forme de tableau.

Tableau 6 - Viscosités des solutions eau DI / DME à 35 ° C.

Tableau 7 - Viscosités des solutions eau DI / DME à 50 ° C.

Tableau 8 - Viscosités des solutions eau DI / DME à 70 ° C.

La figure 10 montre que la viscosité des solutions eau DI / DME augmente légèrement lorsque la pression augmente, et elle augmente également avec l'augmentation de la concentration de DME, ce qui est contraire aux attentes. La figure 11 montre la viscosité d'une solution eau DI / DME avec 5% en mole de DME à différentes températures; comme prévu, la viscosité d'une telle solution diminue à mesure que la température augmente.

Figure 10 - Viscosité de solutions eau DI / DME à 5 moles% à 35 ° C.

Figure 11 - Viscosité de la solution eau DI / DME à différentes températures.

Afin de pouvoir prédire la densité et la viscosité d'une large gamme de mélanges eau DI / DME, des corrélations sous forme de règles de mélange ont été développées en utilisant l'ensemble généré de données expérimentales et les propriétés des composants purs.

Dans la section suivante, en utilisant les expériences réalisées, nous démontrerons la gamme de validité et de précision des outils corrélatifs simples que nous avons développés pour les systèmes Brine-DME.

Validation des équations de densité pour les mélanges saumure-DME

Tableau 14 - Densité d'une solution de saumure / DME à 3% en poids à 35 ° C.

Figure 13 - Densité de 3% en poids de saumure / DME à différentes températures.

Dans l'ensemble, la règle de mélange proposée pour la densité prédit bien la densité du mélange à des concentrations de DME moyennes à faibles, et sous-estime légèrement à des concentrations de DME plus élevées (c.-à-d. 8% en mole) alors que les écarts sont toujours dans les marges attendues.

Validation des équations de densité pour les mélanges saumure-DME

Tableau 15 - Viscosité d'une solution de saumure NaCl à 3% en poids / DME à 35 ° C.

Figure 14 - Viscosité de 3% en poids de saumure NaCl / DME à différentes températures.

La figure 14 indique que les règles de mélange pour la viscosité surestiment les viscosités à 35 C, à 50 C et 70 C, tout en montrant un bon accord global avec les données expérimentales.

Une méthodologie systématique avec un viscosimètre plus récent (Rheonics DVM) a été développé pour les systèmes aqueux dissous DME. Après les premiers étalonnages et tests de vérification avec des substances connues, telles que l'eau,

1. La densité et la viscosité des systèmes eau DI / DME, saumure / DME ont été largement mesurées à 35 C, 50 C et 70 C et à diverses pressions et DME
2. À notre connaissance, les ensembles de mesures de viscosité et de densité en question sont les premiers de la littérature. Ils peuvent être utilisés pour l'évaluation et / ou la réduction des risques d'inondations d'eau améliorées par le DME (DEW) et d'autres utilisations du DME au-delà de l'eau.
3. Le type de règle de mélange pour calculer la densité et la viscosité de ces mélanges a été développé et validé; les valeurs calculées concordent bien avec les données expérimentales et constituent un ensemble simple d'outils pour générer les valeurs de densité et de viscosité nécessaires des mélanges de saumure / DME dans les conditions évaluées pour diverses applications telles que les simulateurs.