面向CO2捕集、驅(qū)油和封存技術(shù)的黏度預(yù)測(cè)模型

摘要：針對(duì)CO2捕集、驅(qū)油和封存技術(shù)中混合流體的黏度隨組分和工況變化劇烈、現(xiàn)有黏度模型無法準(zhǔn)確描述其變化規(guī)律的問題，探究了目標(biāo)混合物熱力學(xué)參數(shù)與黏度性質(zhì)間的內(nèi)在聯(lián)系，并提出了修正剩余熵理論黏度預(yù)測(cè)模型。首先以熱物理性質(zhì)差異顯著的CO2/中高碳烷烴非對(duì)稱體系為研究載體，采用擾動(dòng)鏈統(tǒng)計(jì)締合流體理論狀態(tài)方程獲得密度、相平衡性質(zhì)、熵等關(guān)鍵熱力學(xué)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了熵變量和黏度參考項(xiàng)，同時(shí)驗(yàn)證了目標(biāo)混合物的無量綱黏度與流體剩余熵間存在明確的單值關(guān)系。研究結(jié)果表明：與擴(kuò)展對(duì)比態(tài)和摩擦理論黏度模型相比，所提出的修正剩余熵黏度模型能夠更準(zhǔn)確地描述所涉及高度非對(duì)稱系統(tǒng)黏度性質(zhì)的變化規(guī)律，而對(duì)比的兩個(gè)模型對(duì)高度非對(duì)稱體系的預(yù)測(cè)能力有限；在摩擦理論引入額外修正系數(shù)的前提下，兩種對(duì)比模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整體平均偏差分別為33.49%和12.71%，且隨著烷烴碳原子數(shù)的增加和混合物各組分間非對(duì)稱性的增強(qiáng)，其預(yù)測(cè)表現(xiàn)進(jìn)一步惡化，而所提出的修正剩余熵黏度模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)間的整體平均偏差優(yōu)于6.03%，且相對(duì)偏差分布未隨工況變化出現(xiàn)系統(tǒng)誤差，驗(yàn)證了所提模型的可靠性。該研究可為揭示CO2驅(qū)替作用機(jī)理、開發(fā)驅(qū)油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)提供基礎(chǔ)熱物性數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：黏度模型；碳捕集；驅(qū)油；封存

中圖分類號(hào)：Tk121 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.7652/xjtuxb202502011 文章編號(hào)：0253-987X（2025）02-0106-09

A Predictive Viscosity Model for CO2-Carbon Capture， Use and

Storage for Enhanced Oil Recovery Technology

KANG Kai1， YANG Shu1， WANG Xiaopo2， GU Yaxiu1

（1. School of Civil Engineering， Chang’an University， Xi’an 710061， China; 2. Key Laboratory of

Thermo-Fluid Science and Engineering of MOE， Xi’an Jiaotong University， Xi’an 710049， China）

Abstract：Since the existing models exhibit a limited ability in predicting the sharply changing viscosity with changing compositions and working conditions in CO2-carbon capture， use and storage for enhanced oil recovery technology， a modified residual entropy scaling viscosity model was proposed，while the inner link between the thermodynamic parameters and viscosity property were explored. This study focused on the characteristics of viscosity for the highly asymmetric CO2/higher hydrocarbons mixtures. The density， vapor liquid equilibrium and entropy properties of the mixtures were obtained by using the perturbed chain statistical associating fluid theory equation of state. Further， a new entropy variable and a viscosity reference term were constructed， and a single-valued relationship between the dimensionless viscosity of the target mixture and the residual entropy of the fluid was verified. The results show that the proposed model can describe the changing law of viscosity properties of highly asymmetric mixtures more accurately than the extended corresponding states and friction Theory models which are both limited in predictive ability. The overall absolute average deviations between the calculated results using the above two viscosity models with introducing extra correction factor and experimental data were 33.49% and 12.71%， respectively. The predictive performance would deteriorate further with the increase of the number of carbon atoms of alkane and the enhancement of the asymmetry between the components of the mixture. The proposed model could make accurate predictions of the consequence of working condition change with overall absolute average deviation of 6.03%. Besides that， no obvious systematic errors could be observed in the comparison. It is verified that system was reliable and stable. This study can provide basic thermophysical data for revealing the CO2 oil displacement mechanism and developing the technology of numerical simulation.

Keywords：viscosity model; carbon capture; oil displacement; storage

二氧化碳捕集利用和封存（CCUS）是應(yīng)對(duì)氣候變暖，促進(jìn)化石能源低碳利用和實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵技術(shù)。CO2黏度低、流動(dòng)性強(qiáng)、容易與原油發(fā)生混相，因此在油藏中注入CO2的驅(qū)替技術(shù)能使原油體積膨脹、黏度降低從而改善滲流，最終有效提高原油采收率。因此，推動(dòng)和發(fā)展CO2捕集、驅(qū)油和埋存技術(shù)（CCUS-EOR）已獲得國(guó)際社會(huì)的普遍認(rèn)同，也是我國(guó)今后推進(jìn)油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)和碳減排的主要方式，具有重要的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益［1-4］。

在陸相油藏CO2驅(qū)油機(jī)理的研究中發(fā)現(xiàn)，原油組分逐級(jí)相間傳質(zhì)，中質(zhì)組分（C7-C15）的傳質(zhì)能夠促進(jìn)重質(zhì)組分（C16+）的傳質(zhì)并形成混相［5］。黏度影響著流體的傳質(zhì)特征，對(duì)CCUS-EOR技術(shù)中原油的開采和傳輸有著重要的影響。因此，對(duì)中質(zhì)和重質(zhì)原油的關(guān)鍵組分黏度性質(zhì)的理論研究，有助于深入認(rèn)識(shí)CO2與原油混相過程［6］。

盡管在碳捕集、驅(qū)油和封存技術(shù)中的含CO2混合物的黏度特性已日益受到學(xué)者們的重視，但針對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，無論從工質(zhì)種類還是工況范圍來說仍較為匱乏［7］。此外，由于完全依靠實(shí)驗(yàn)測(cè)試不可能獲得任意配比和工況下的混合工質(zhì)熱物理性質(zhì)，因此通常采用以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)為主的模型進(jìn)行有效補(bǔ)充。

然而，對(duì)于CO2/中高碳烷烴體系，此類關(guān)聯(lián)模型對(duì)于無實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐的混合物體系預(yù)測(cè)能力有限，熱物性的急劇變化導(dǎo)致現(xiàn)有的關(guān)聯(lián)模型預(yù)測(cè)性能不足，因此發(fā)展具備更明確物理內(nèi)涵的黏度性質(zhì)預(yù)測(cè)理論，是CCUS-EOR技術(shù)未來進(jìn)一步優(yōu)化的基礎(chǔ)保障。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直致力于發(fā)展有嚴(yán)格理論依據(jù)且適用范圍廣的黏度預(yù)測(cè)模型，常見的有擴(kuò)展對(duì)比態(tài)理論（extended corresponding states，ECS）［8］、摩擦理論（friction theory，F(xiàn)T）［9］等，但截至目前，受限于復(fù)雜高精度勢(shì)能函數(shù)構(gòu)建、計(jì)算資源需求和關(guān)鍵參數(shù)確定等因素，尚未形成能兼顧學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界需求的預(yù)測(cè)模型。

ECS模型通過選取與目標(biāo)流體物理性質(zhì)相似，且物性數(shù)據(jù)較為完備的物質(zhì)作為參考流體，結(jié)合目標(biāo)流體的對(duì)比臨界性質(zhì)和黏度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而給出黏度計(jì)算結(jié)果。因此，ECS模型對(duì)于物性相近的物質(zhì)，預(yù)測(cè)精度很高，但對(duì)于物性差異較大的混合物，則難以準(zhǔn)確描述其黏度性質(zhì)變化規(guī)律［10］。FT理論則針對(duì)牛頓流體，構(gòu)建起了 Van der Waals引力壓力項(xiàng)和斥力壓力項(xiàng)，與摩擦定律間的聯(lián)系，但FT理論高度依賴熱力學(xué)狀態(tài)方程的預(yù)測(cè)能力，若狀態(tài)方程無法準(zhǔn)確描述目標(biāo)體系的熱力學(xué)性特性，則會(huì)惡化黏度性質(zhì)的預(yù)測(cè)表現(xiàn)。另外，針對(duì)混合物，特別是各組分間物性差異較大的混合物，仍需要額外的修正系數(shù)ε對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正，但修正系數(shù)ε需要通過擬合相應(yīng)混合物黏度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得，且僅適用于特定的混合物體系，不具備針對(duì)其他體系的外推性［11］。中質(zhì)與重質(zhì)組分與CO2混合物的黏度非均質(zhì)性較大，故對(duì)于此類高度非對(duì)稱性體系，ECS和FT黏度性質(zhì)模型往往存在局限性［5］。

與上述理論相比，剩余熵標(biāo)度理論（residual entropy scaling， RES）［12］通過建立無量綱對(duì)比性質(zhì)與系統(tǒng)剩余熵的單值函數(shù)，不僅能準(zhǔn)確反映內(nèi)部動(dòng)力學(xué)效應(yīng)與分子間作用，而且通過系統(tǒng)剩余熵與少量純質(zhì)數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)寬工況下混合物黏度性質(zhì)，亦可與分子動(dòng)力學(xué)模擬等手段相結(jié)合，因此日益受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的重視［13］。

相較于傳統(tǒng)輸運(yùn)性質(zhì)基礎(chǔ)理論，RES理論具備的優(yōu)勢(shì)有：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、便于應(yīng)用，模型輸入變量?jī)H為系統(tǒng)剩余熵；②適用范圍廣，已被廣泛應(yīng)用于不同工況、不同類別的純質(zhì)與混合物體系；③預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，基于RES理論的輸運(yùn)性質(zhì)預(yù)測(cè)模型可以通過一個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù)形式獲得準(zhǔn)確的純質(zhì)和混合系統(tǒng)黏度計(jì)算結(jié)果，且偏差通常在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)道的不確定度范圍內(nèi)［14］。

盡管剩余熵標(biāo)度理論黏度模型具有深厚的理論背景和應(yīng)用潛力，但現(xiàn)有研究中并未涉及非對(duì)稱體系黏度這一熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。因此，本文提出了一個(gè)基于剩余熵標(biāo)度理論的高精度黏度性質(zhì)預(yù)測(cè)模型（修正RES黏度模型），以熱物理性質(zhì)差異顯著的CO2/中高碳烷烴混合物為研究載體，系統(tǒng)探究不同黏度模型對(duì)此類高度非對(duì)稱混合物黏度性質(zhì)的預(yù)測(cè)表現(xiàn)，揭示現(xiàn)有黏度模型預(yù)測(cè)能力受限的主要原因，從而為研究CO2驅(qū)替采收率作用機(jī)理和CO2驅(qū)油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)提供數(shù)據(jù)及理論支撐。

1 修正剩余熵標(biāo)度理論黏度模型

基于剩余熵標(biāo)度理論（RES）的黏度模型能夠構(gòu)建無量綱黏度性質(zhì)與流體剩余熵間的單值關(guān)系，即如果某一種流體在不同工況下具備相同微觀動(dòng)力學(xué)特性，其系統(tǒng)剩余熵也相等。因此，利用熱力學(xué)狀態(tài)方程獲得流體剩余熵，則能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)寬工況下流體黏度性質(zhì)的變化規(guī)律。

剩余熵sres（T， v）是相同溫度和摩爾體積下，熵s（T， v）與理想氣體熵的差值sig（T， v）。無量綱黏度η*res可表示為剩余黏度ηres與參考黏度的比值ηref，即η*res=ηres/ηref。然而，在氣相區(qū)，現(xiàn)有剩余熵黏度模型仍普遍存在η*res與sres（T， v）間單值關(guān)系失效的問題，其本質(zhì)原因是當(dāng)分子密度下降到分子動(dòng)力學(xué)層面時(shí)，無量綱黏度η*res通常表現(xiàn)出明顯的發(fā)散現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致模型黏度預(yù)測(cè)精度不足［15-16］。

研究表明，對(duì)黏度參考項(xiàng)進(jìn)行修正，能改善剩余熵標(biāo)度理論氣相區(qū)發(fā)散問題，為此本文提出新的修正熵變量s*。純質(zhì)的黏度性質(zhì)相關(guān)計(jì)算公式如下

2 結(jié)果與討論

2.1 CO2/中高碳烷烴混合物相平衡性質(zhì)

根據(jù)上述剩余熵標(biāo)度理論黏度模型的計(jì)算公式，流體剩余熵是溫度和密度的函數(shù)，所以準(zhǔn)確的密度是獲得高精度黏度預(yù)測(cè)值的前提［5］。擾動(dòng)鏈統(tǒng)計(jì)締合流體理論（PC-SAFT）是基于剩余亥姆霍茲自由能的熱力學(xué)狀態(tài)方程，得益于其模型參數(shù)鏈節(jié)數(shù)m、鏈節(jié)硬球直徑σ和能量參數(shù)ε/k物理意義明確，因此相較于經(jīng)典熱力學(xué)狀態(tài)方程（如立方型方程等），能夠更準(zhǔn)確地描述流體密度的變化規(guī)律［18-19］。

此外，剩余熵標(biāo)度理論黏度模型僅適用于單相區(qū)的黏度預(yù)測(cè)，而無法直接計(jì)算兩相區(qū)內(nèi)流體的黏度性質(zhì)，所以明確流體所處平衡狀態(tài)下的相邊界尤為重要。因此，本文針對(duì)CO2與中高碳烷烴的混合物（其中CO2的含量用摩爾分?jǐn)?shù)x（CO2）表示），利用PC-SAFT狀態(tài)方程首先對(duì)其二元?dú)庖合嗥胶庑再|(zhì)的預(yù)測(cè)表現(xiàn)展開研究。本文采用的PC-SAFT模型參數(shù)，均為文獻(xiàn)中已報(bào)道的研究結(jié)果［20］。

采用平均相對(duì)誤差（D）來量化模型預(yù)測(cè)能力，D的計(jì)算公式如下

D=1N∑ni=0Xcal， i－Xexp， i/Xexp， i×100% （10）

式中：Xcal，i、Xexp，i別為性質(zhì)種類（如泡點(diǎn)壓力p、黏度）的計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值；N為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)量。

表1中列出基于VLE性質(zhì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)［21］擬合得到的二元交互參數(shù)（kij），以及擬合數(shù)據(jù)工況、平均相對(duì)偏差D和文獻(xiàn)來源。

圖1給出在幾種溫度下采用PC-SAFT模型所得CO2/烷烴混合物的泡點(diǎn)壓力計(jì)算值與文獻(xiàn)［21］數(shù)據(jù)隨CO2摩爾分?jǐn)?shù)x（CO2）的變化對(duì)比。結(jié)合表1中的平均相對(duì)偏差值，可以看出在不同溫度、組分的情況下，PC-SAFT狀態(tài)方程均能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)泡點(diǎn)壓力，確定不同混合系統(tǒng)的相邊界，可為后續(xù)黏度模型的發(fā)展提供支撐。

2.2 CO2/中高碳烷烴混合物的黏度性質(zhì)預(yù)測(cè)

首先通過擬合純質(zhì)飽和液相黏度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得CO2和正癸烷等5種烷烴的無量綱黏度η*res與熵變量s*間的關(guān)系，以及式（5）中系數(shù)a、b、c、d。表2列出擬合結(jié)果，包括溫度、黏度范圍和文獻(xiàn)來源［22-27］。結(jié)合擬合結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)間的平均相對(duì)偏差結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，最大平均相對(duì)偏差優(yōu)于3.6%，吻合良好。

在純質(zhì)的研究基礎(chǔ)上，本文利用修正剩余熵標(biāo)度理論黏度模型（以下簡(jiǎn)稱修正RES黏度模型），進(jìn)一步針對(duì)高度非對(duì)稱混合體系的黏度性質(zhì)展開研究。表3列出CO2與烷烴二元混合物的黏度模型預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比對(duì)結(jié)果，包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)覆蓋的溫度和壓力范圍、黏度范圍、數(shù)據(jù)數(shù)量和與文獻(xiàn)來源。除去采用本文所提出的修正RES黏度模型外，還橫向比對(duì)了3種常見黏度預(yù)測(cè)模型，包括ECS模型［28］、文獻(xiàn)中已報(bào)道的RES黏度模型［29］以及FT理論模型（簡(jiǎn)稱FT模型）［30］。由于文獻(xiàn)中上述比對(duì)模型的相關(guān)研究?jī)H涉及部分CO2/烷烴混合物，因此表3中只列出文獻(xiàn)中已報(bào)道結(jié)果。

通過表3中4種黏度模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)［31-38］間的平均相對(duì)偏差，可以發(fā)現(xiàn)針對(duì)CO2與中高碳烷烴混合物體系，ECS模型的預(yù)測(cè)能力明顯不足，并且隨著烷烴碳原子的增加，其預(yù)測(cè)表現(xiàn)進(jìn)一步惡化。這可能是因?yàn)殡S著碳原子數(shù)增加，CO2與烷烴間的非對(duì)稱性逐漸增加，而ECS模型難以適用于高度非對(duì)稱混合物，進(jìn)而導(dǎo)致其無法準(zhǔn)確描述黏度變化趨勢(shì)［5］。

相比ECS模型，F(xiàn)T模型的平均相對(duì)偏差結(jié)果較好，這可能是由于ECS模型本質(zhì)上是對(duì)具備相似熱物性的不同流體，通過對(duì)比臨界性質(zhì)來修正估算流體和參比流體間無量綱對(duì)比性質(zhì)的差異。因此，擴(kuò)展對(duì)比態(tài)原理通常不適用于高度非對(duì)稱體系。FT模型需要額外引入純質(zhì)和混合物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來擬合組分相關(guān)參數(shù)，故其外推性能有限。此外，F(xiàn)T模型高度依賴潛在的熱力學(xué)狀態(tài)方程，研究人員［30］通過Peng-Robinson立方型狀態(tài)方程結(jié)合FT模型計(jì)算了CO2/中高碳烷烴的黏度性質(zhì)，由于立方型狀態(tài)方程在高密度區(qū)的密度預(yù)測(cè)性能有限，因此當(dāng)烷烴碳原子數(shù)增加，F(xiàn)T模型的整體平均相對(duì)偏差明顯增大，這與表3中的比對(duì)結(jié)果一致。文獻(xiàn)［29］提出的RES模型僅報(bào)道了CO2/正癸烷二元混合物的比對(duì)結(jié)果，并未對(duì)RES模型框架和熵變量展開深入討論，其預(yù)測(cè)結(jié)果與ECS模型相當(dāng)。

相比而言，本文提出的修正RES黏度模型能更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)CO2/中高碳烷烴二元混合物的黏度性質(zhì)變化規(guī)律。ECS模型對(duì)CO2/正十二烷和CO2/正十六烷混合物的整體平均偏差均大于40%。對(duì)于CO2/正癸烷和CO2/正十二烷混合物，F(xiàn)T理論的預(yù)測(cè)能力與修正RES黏度模型相當(dāng)，但隨著碳原子數(shù)增加至正十六烷，二者的整體平均偏差分別為16.81%和4.5%，后者的預(yù)測(cè)表現(xiàn)明顯更優(yōu)。

分析模型預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差隨溫度、壓力和CO2摩爾分?jǐn)?shù)x（CO2）的變化趨勢(shì)，能更全面地評(píng)估和衡量修正RES模型的黏度性質(zhì)預(yù)測(cè)能力。為此，將采用修正RES模型對(duì)CO2/烷烴二元混合物黏度的預(yù)測(cè)結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如圖2所示。對(duì)比結(jié)果表明：修正RES模型的相對(duì)偏差結(jié)果隨溫度、壓力變化均勻分布，未表現(xiàn)出明確的相關(guān)性，但其受混合物配比變化的影響較為明顯；在低x（CO2）范圍內(nèi)，模型預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)間吻合良好，例如在x（CO2）小于20%時(shí)，偏差分布均處于±10%范圍內(nèi)，但隨著x（CO2）上升，偏差波動(dòng)較為明顯，且波動(dòng)程度與x（CO2）呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。這可能是由于CO2與中高碳烷烴間黏度差異較大，如CO2和正十八烷相比，相同溫度壓力情況下后者的黏度可能是CO2的近百倍，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)試中配比誤差對(duì)黏度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)影響較大，這一特性間接放大了高摩爾分?jǐn)?shù)條件下平均相對(duì)偏差結(jié)果的影響。

此外，針對(duì)混合物各組分熱物理性質(zhì)同樣表現(xiàn)出高度非對(duì)稱性的其他體系，如離子液體/制冷劑和合成潤(rùn)滑油/制冷劑等，當(dāng)制冷劑摩爾分?jǐn)?shù)逐漸增大，會(huì)出現(xiàn)液液相分離現(xiàn)象，導(dǎo)致熱力學(xué)模型在此區(qū)域內(nèi)預(yù)測(cè)能力下降。這是由于當(dāng)制冷劑達(dá)到飽和壓力時(shí)，離子液體和潤(rùn)滑油對(duì)制冷劑吸收能力不足，部分制冷劑會(huì)以液態(tài)凝結(jié)狀態(tài)存在于混合物中［39］。然而，現(xiàn)有熱力學(xué)模型仍不能很好地解釋特定工況下非對(duì)稱體系的氣、液、液相平衡現(xiàn)象，故也可能導(dǎo)致CO2/中高碳烷烴的熱力學(xué)性質(zhì)預(yù)測(cè)失準(zhǔn)，進(jìn)而影響?zhàn)ざ刃再|(zhì)預(yù)測(cè)表現(xiàn)。因此，今后應(yīng)針對(duì)非對(duì)稱體系的熱力學(xué)基礎(chǔ)理論模型展開更深層次的探索。

通過表3中的偏差結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，隨著碳原子數(shù)增加，ECS、RES和FT理論對(duì)其黏度性質(zhì)的預(yù)測(cè)能力整體呈現(xiàn)出逐漸下滑的趨勢(shì)，這是由于碳原子數(shù)增加的同時(shí)，CO2與烷烴間的黏度等熱物理性質(zhì)的差異進(jìn)一步擴(kuò)大，而現(xiàn)有黏度預(yù)測(cè)模型對(duì)于高度非對(duì)稱混合物適用性下降。相較而言，本文所提出的修正RES模型能更好地預(yù)測(cè)上述高度非對(duì)稱混合物的黏度性質(zhì)變化規(guī)律，因此，修正RES模型不僅具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，而且還具備一定的理論研究?jī)r(jià)值。

本文所研究的CO2/中高碳烷烴體系，僅有CO2/正癸烷、CO2/正十二烷、和CO2/正十六烷部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)涵蓋了特定組分下的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。圖3給出了上述3組混合物特定組分下無量綱黏度η*res隨修正熵變量s*的變化規(guī)律。結(jié)果表明，對(duì)于特定組分CO2/中高碳烷烴混合物，其無量綱黏度與熵變量呈線性相關(guān)。

由于文獻(xiàn)中針對(duì)CO2與中高碳烷烴混合物相平衡性質(zhì)和黏度性質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究仍較為缺乏，故本文選取了5組數(shù)據(jù)較為全面的二元混合物作為研究對(duì)象。為進(jìn)一步發(fā)展修正RES黏度預(yù)測(cè)模型，今后須在完善實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的同時(shí)，針對(duì)剩余熵理論模型構(gòu)建和非對(duì)稱體系熱力學(xué)基礎(chǔ)理論等問題展開更深層次的研究，并推廣至更寬工況的其他多元高度非對(duì)稱體系。

3 結(jié) 論

（1）CO2驅(qū)油技術(shù)中的黏度性質(zhì)研究，對(duì)揭示CO2驅(qū)替作用機(jī)理，進(jìn)而改善原油采收率具有重要作用，也對(duì)今后黏度理論的發(fā)展有借鑒意義。針對(duì)CO2和中高碳烷烴組成的高度非對(duì)稱體系，利用PC-SAFT熱力學(xué)狀態(tài)方程能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)流體密度的優(yōu)勢(shì)，首先對(duì)目標(biāo)體系相邊界的預(yù)測(cè)能力展開研究，并通過改進(jìn)熵變量和修正項(xiàng)，提出修正RES黏度模型。

（2）通過系統(tǒng)比對(duì)不同黏度模型預(yù)測(cè)結(jié)果與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明隨著烷烴碳原子數(shù)增加，即混合物系統(tǒng)不對(duì)稱性的加劇，相較其他3種常見黏度模型，修正RES黏度模型能更準(zhǔn)確地描述所涉及高度非對(duì)稱系統(tǒng)黏度性質(zhì)的變化規(guī)律。

（3）深入分析預(yù)測(cè)結(jié)果隨溫度、壓力和x（CO2）變化的偏差分布規(guī)律，結(jié)果表明修正RES黏度模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的相對(duì)偏差隨溫度、壓力變化均勻分布，驗(yàn)證了此模型的預(yù)測(cè)性能。高x（CO2）條件下的異常結(jié)果，則可能是由各組分間黏度差異顯著和潛在的液液相分離現(xiàn)象所導(dǎo)致。

（4） 修正RES黏度模型仍具備較大的開發(fā)潛力，可從剩余熵理論模型構(gòu)建和非對(duì)稱體系熱力學(xué)基礎(chǔ)理論等角度切入，進(jìn)一步推廣至更復(fù)雜、更極端工況的其它高度非對(duì)稱體系。

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（編輯 劉楊 陶晴）