シェルが展開する Rheonics EOR 研究のための DVM – 「ジメチルエーテル DME および水/ブライン混合物の輸送特性と密度の測定」

DVMは、モジュールを流れる流体の粘度、密度、温度を測定するためのインラインモジュールです。 フロースルーモジュールは、DVMの密度および粘度センサーに基づいています。 モジュールには、内径12mmのフロースルーチャネルがあります。 センサーは流体の流路と平行に取り付けられ、流体の流れの不感帯を取り除きます。 標準モジュールにはSwagelok接続があり、他の適切なスレッド接続に置き換えることができます。 テフロンシールは、コネクタのネジ山に液体が流入する可能性を減らします。 センサーDVMはネジ付きボルトで取り付けられているため、清掃や交換のために簡単に取り外すことができます。 シンプルでコンパクト、そして頑丈な構造です（図4を参照）。

図4—Rheonics インライン DVM モデル 

その Rheonics DVM は、一端が試験対象の流体に浸漬されたねじり共振器を使用して粘度と密度を測定します。 流体の粘性が高くなるほど、共振器の機械的減衰が高くなります。 減衰を測定することにより、粘度と密度の積は次のように計算できます。 Rheonics' 独自のアルゴリズム。 私たちの最初の研究では、ベンダーが提供したアルゴリズムが機器に対する圧力と温度の影響を考慮していないことがわかりました。 ベンダーはこの入力を適用してアルゴリズムを改善し、より一貫した補正係数を実現しました。 流体の密度が高くなるほど、共振周波数は低くなります。 流体の密度が高くなると、共振器の質量負荷が増加します。 共振器は、センサー本体に取り付けられた電磁変換器によって励起され、感知されます。

ダンピングは、電子機器の検知と評価によって測定され、独自の[6]ゲート位相ロックループ技術に基づいて、安定した高精度で再現性のある読み取り値が得られます。

生の測定値を物理的により正確な測定値に変換するために、使用する特定のモデルにデバイス補正パラメータが必要でした。 これらの補正係数は、粘度と密度の両方についてメーカーから提供されました。

DME-Water溶液で完全な測定を実行する前に、キャリブレーションを実行しました。 測定の精度を判断するには、既知の液体でシステムを校正することが重要です。 その結果、次のXNUMXつの理由から、この目的のためにDI水が選択されます。

1. DI水の粘度は、対象となるPTドメインを含む幅広い圧力と温度で利用できます。
2. この研究の関心は主に水溶液にあり、水を校正するための理想的な候補にします。

キャリブレーション実験は35℃で実施されました。 結果は、同じ温度でのNISTデータと比較されました。 図5と図6は、測定された粘度と密度のデータとNISTデータのデータがよく一致していることを示しています。

図5-35℃でのDI水の粘度。

図6—35℃でのDI水の密度。

DME / DI水混合物の密度

表2の実験マトリックスに基づいて、一連のDME-DI水混合物の密度が測定されました。 表3〜5は、XNUMXつの異なる温度での実験データを表形式で示しています。

表3-35°CでのDI水/ DME溶液の密度。

 表4-50°CでのDI水/ DME溶液の密度。

表5-70°CでのDI水/ DME溶液の密度。

図8は、DI水/ DME溶液の密度に対して選択された等温線を示しています。 予想通り、密度は圧力が増加すると増加し、DME濃度が増加すると減少します。 図9は、さまざまな温度でのDI水/ DME溶液（5 mol％DME）の密度挙動を示しています。密度は、温度が上昇するにつれて減少します。

図8—35°CでのDI水/ DME溶液の密度。

図9—さまざまな温度でのDI水の密度/ 5mol％DME溶液。

DME / DI水混合物の粘度

同様に、DME / DI水の粘度も対応する濃度と条件で測定されました。 表6と表8に、測定データを表形式で示します。

表6—35°CでのDI水/ DME溶液の粘度。

表7—50°CでのDI水/ DME溶液の粘度。

表8—70°CでのDI水/ DME溶液の粘度。

図10は、DI水/ DME溶液の粘度が圧力の増加とともにわずかに増加し、DME濃度の増加とともに増加することを示しています。これは予想に反しています。 図11は、さまざまな温度での5 mol％DMEを含むDI水/ DME溶液の粘度を示しています。 予想通り、このような溶液の粘度は温度が上がるにつれて低下します。

図10—5°CでのDI水の粘度/ 35 mol％DME溶液。

図11-さまざまな温度でのDI水/ DME溶液の粘度。

広範囲のDI水/ DME混合物の密度と粘度を予測できるようにするために、生成された一連の実験データと純粋な成分特性を使用して、混合規則の形で相関関係が開発されました。

次のセクションでは、実行した実験を使用して、Brine-DMEシステム用に開発した単純な相関ツールの有効性と精度の範囲を示します。

ブライン-DME混合物の密度方程式の検証

表14—3℃での35 wt％ブライン/ DME溶液の密度。

図13—さまざまな温度での3wt％ブライン/ DMEの密度。

全体として、提案された密度の混合規則は、中程度から低いDME濃度で混合密度を十分に予測し、偏差が予想されるマージン内にある間、より高いDME濃度（つまり、8 mol％）でわずかに過小予測します。

ブライン-DME混合物の密度方程式の検証

表15—3℃での35 wt％NaClブライン/ DME溶液の粘度。

図14—さまざまな温度での3 wt％NaClブライン/ DMEの粘度。

図14は、粘度の混合規則が35℃、50℃、70℃での粘度を推定している一方で、実験データと全体的に良好な一致を示していることを示しています。

新しい粘度計を使用した体系的な方法論 (Rheonics DVM) は、DME 溶解水系用に開発されました。 水などの既知の物質を使用した初期校正と検証テストの後、

1. DI水/ DME、ブライン/ DMEシステムの密度と粘度は、35°C、50°C、70°C、さまざまな圧力とDMEで広範囲に測定されています。
2. 私たちの知る限り、粘度と密度の測定の主題セットは、文献の最初のものです。 これらは、DME強化水攻法（DEW）の評価および/またはリスク軽減、および水以外のDMEの他の使用に使用できます。
3. これらの混合物の密度と粘度を計算するための混合ルールタイプが開発され、検証されています。 計算値は実験データとよく一致し、シミュレーターなどのさまざまなアプリケーションで評価された条件下で、ブライン/ DME混合物の必要な密度と粘度の値を生成するための簡単なツールセットを構成します。