随着CO₂驱油技术在原油开采方面越来越多的应用,CO₂势必会对原油体系的有效粘度产生影响。而开采出的油水体系通常是由乳状液和游离水共同组成的混合体系,目前针对这类混合体系的研究手段和成果还比较稀缺,因此研究溶CO₂原油及油水混合体系的有效粘度并开发出一套装置很有必要。本文首先根据搅拌测粘原理,自主研发了溶气原油乳化-测粘一体化装置,然后基于此装置设计实验方案,在不同条件下将CO₂溶于稠油,并辅以N₂溶于稠油后的降粘效果,分析CO₂对原油有效粘度的影响;再结合分水率测量装置和Tracker-H界面流变仪研究了CO₂对原油乳化效果的影响,并进而分析了不同溶气压力、温度、平均剪切率及水相体积分数下溶CO₂油水混合体系的有效粘度。饱和溶CO₂原油的有效粘度测量结果表明,溶CO₂稠油体系的有效粘度随着溶气压力的升高呈指数方式降低;CO₂溶解到稠油中后,会导致稠油中的沥青质析出,形成悬浮固态沥青质颗粒,从而使溶CO₂稠油体系表现出剪切稀释的特性;在同等溶气压力下,CO₂的降粘率随着温度降低而增大,而N₂的降粘率随着温度降低而减小。乳化特性研究结果表明,随着溶气压力和水相体积分数的升高,体系稳定性降低;界面性质实验表明,液滴界面膜的弹性模量越大,体系的稳定性越高。混合体系在适当搅拌的情况下可以保持均质性,因此实验中将处于一定转速下的溶CO₂油水体系作为均匀混合体系进行分析。饱和溶CO₂油水混合体系的有效粘度结果表明,随着溶气压力、温度和平均剪切率的升高以及水相体积分数的降低,混合体系的有效粘度降低。对于达混混合体系,当溶气压力达到4 MPa时,混合体系的有效粘度即有较大改观,压力达到4 MPa及以上时,温度升高对混合体系的有效粘度影响效果减小;当压力小于等于4 MPa时,水相体积分数较高的体系的有效粘度对温度的敏感性更强;随着平均剪切速率的升高,达混混合体系的有效曲线逐渐变得平缓;当水相体积分数大于等于0.4时,混合体系有效粘度随着水相体积分数的升高有较大增幅。对于长庆混合体系,压力大于1.5 MPa后,CO₂对混合体系的降粘效果增强;随着平均剪切率的升高,有效粘度降幅逐渐变小,但相较于达混混合体系,长庆混合体系的降低幅度相对较大;随着水相体积分数的增大,体系有效粘度趋于线性增长。