目前，随着科技的不断发展与进步，全球变暖现象愈加剧烈。碳捕集、CO2利用与封存(CCUS)是应对全球气候变化的关键技术之一，可减少70%～82%的碳排放量。其中，CO2驱油技术(CO2enhanced oil recovery，CO2-EOR)是重要手段之一，可在提高原油采收率的同时，实现对CO2的封存，常用于三次采油。CO2驱油技术分为混相驱和非混相驱，区分两者的关键是最小混相压力(minimum miscibility pressure，MMP)。当压力高于MMP时，CO2与原油间的界面消失，界面张力(interfacial tension，IFT)为零。通过对界面张力外推，则可得到CO2-原油体系的MMP。因此，对CO2-不同原油组分界面张力的测定具有重要意义。

原油中主要成分为饱和链烃，同时含有少量的环烷烃与芳香烃。Li等测定了CO2-正构烷烃(n-C10～n-C20)的界面张力，并将比容平移后的P-T状态方程与密度梯度理论结合起来对结果进行了计算，所有体系的平均绝对偏差为6.1%。Mutailipu测量了CO2-正构烷烃(n-C11/C13/C14/C20)的界面张力，通过外推获得MMP，并与实验值进行比较，结果较好。商巧燕测定了CO2-正构烷烃(n-C9/C11/C13/C15/C17)的界面张力，并拟合了计算CO2-正构烷烃界面张力的经验公式，形式简单，计算的平均相对偏差为5.45%。综上所述，CO2-正构烷烃体系界面张力数据已较为全面，但CO2-环烷烃/芳香烃体系的界面张力数据比较缺乏，以往的学者将环烷烃组分等效为碳数相近的饱和链烃组分，造成了界面张力的预测误差。因此对CO2-环烷烃/芳香烃组分界面张力的测定与预测十分必要。

本团队自行设计高温高压界面张力测定装置，并对CO2-正构烷烃界面张力进行了测定。本文对此实验装置进行了重新校验，采用悬滴法对CO2-环烷烃/芳香烃等体系的界面张力进行测定，测量范围为40～120℃，0.27～14.70 MPa。探讨了压力、温度、碳原子数及分子结构对界面张力的影响。提出了关联方程，将界面张力的实验数据关联为温度、压力、碳原子数和偏心因子的函数，并对实验数据进行了拟合，得出了方程参数。

本文提供的实验数据及估算方法为CO2驱油技术提供了基础数据，可为工程上预测不同温度、压力下CO2-不同结构原油组分的界面张力提供指导。

1实验部分

1.1实验试剂

CO2(纯度99.999%)，天津市东祥特种气体有限责任公司；环戊烷(纯度96.0%)，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；环己烷(纯度99.7%)，天津市元立化工有限公司；环辛烷(纯度99.0%)，凯玛特(天津)化工科技有限公司；甲苯(纯度99.5%)，天津市元立化工有限公司；乙苯(纯度98.5%)，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；乙基环己烷(纯度99.0%)，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；正十一烷(纯度99.0%)，天津市光复精细化工研究所。

1.2实验装置

悬滴法是测量高温高压界面张力的常用方法。根据其原理本团队自行设计的测量装置可耐压40 MPa。该装置主要分为四个部分：气体注入部分，液体注入部分，高温高压可视釜以及图像的采集处理。详细装置内容可参见文献。

1.3实验流程

首先通入CO2排除釜内空气，压力达到预定值时，设置温度并加热。待温度、压力稳定后，向釜内打入油品，在针头处形成油滴。保持油滴悬停10 min，以达到平衡状态，开始采集图像(图1)。得到的图像采用轴对称分析法(ADSA)进行分析，其公式为

式中，γ为界面张力，mN/m；,Δρ为两相密度差，kg/m3；g为重力加速度,g=9.80 m/s2；de为悬滴最大直径，m。油滴尺寸如图1标注，ds为距油滴顶点垂直距离为de处油滴截面直径，m。1H可由Andreas等建立的函数表得到。

图1 ADSA分析法选面示意图

目前，Δρ的获得分为两种方法，一种是测量出平衡时的汽液两相密度，代入式(1)、式(2)中计算；另一种是由平衡时两相的纯相密度代替。本文采用第二种方法，CO2的密度由NIST查得，平衡时的烷烃密度则采用Mutailipu等提供的方法查得。

1.4装置校验

为了测试并验证装置和测量方法的可靠性，本研究选用CO2-正十一烷作为测试体系，用该装置测定了其80℃下的界面张力，并与文献值进行了比较，结果如图2所示。从结果可以看出，本研究测定的数据与文献数据具有很好的一致性。结果表明，该装置可行。

压力、温度、碳原子数及分子结构对CO2-正构烷烃界面张力的影响——实验部分

压力、温度、碳原子数及分子结构对CO2-正构烷烃界面张力的影响——实验结果与讨论