技术亮点:
专为极端工况设计,压力范围0.1-70MPa,温度覆盖-30~200℃,同步分析高温高压下油-水界面张力(精度±0.1mN/m)、熔融态材料接触角(θ精度±0.5°)及界面流变特性(振荡频率0.1-50Hz)。适配油气田开发(驱油效率评估)、页岩润湿性分析(接触角滞后Δθ监测)等场景,符合SY/T5370等能源行业标准。(99字)
技术亮点:
如何在高温高压条件下测试接触角和界面张力值
在固体水平平面上滴上一滴液滴,在固体表面上的固-液-气三相交界点处由其气-液界面和固-液界面两切线把液相夹在其中时所形成的角称为接触角。
1、高温高压条件下的接触角测试:通常情况下,油滴或水滴液滴的形状受重力影响而不形成一个球冠,常用方法如θ/2法或圆拟合法通常不能用于分析这种条件下的接触角值, 这种有重力影响的接触角的测量通常采用基于阿莎®(ADSA-RealDrop®)技术的Young-Laplace拟合法,有量纲分析,没有无量纲分析的经验驱动及0.4-0.8小范围特定邦德系数的约束。
2、高温高压条件下的液/气表面张力或液/液界面张力值的测试:在高温高压条件下,悬挂滴的外形轮廓可以用以表征其表面化学性质。采用停滴法(Constrained Sessile drop method)或悬滴法(Pendant drop method)的方法,通过分析液滴的轮廓并将使用Young-Laplace方程,就可以分析得到熔液的表面张力值及其相应的体积大小。
基于阿莎®(ADSA-RealDrop®)技术的Young-Laplace拟合法界面化学分析系统CAST®3.0
本系统通过摄录下单张或基于时间变化的多张液滴(Drop)或气泡(Bubble)的图像,采用亚像素级的图像识别技术分析所捕捉到的图像中的关键信息如图像边缘等,利用有限的如密度、重力加速度、时间等参数,通过复杂的数学分析模型(Young-Laplace方程曲线拟合),将液滴轮廓边缘曲线与数学模型分析得出的的理论曲线通过特殊图像曲线拟合技术进行优化分析,进而得出如液-气表面张力值、液-液界面张力值、固-气接触角值、液-液-固三相体系接触角值等物理化学参数。
我们团队的核心技术正是在于通过近30年的努力,将Young-Laplace方程曲线(ADSA-RealDrop®技术)的拟合技术充分应用到界面化学性质的分析中来。
γ(1/R_1 +1/R_2 )=Δρgz+2γ/b
行业 | 检测目标 | 技术方案 |
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油田三次采油 | CO₂驱替过程中超临界态CO₂-原油界面张力(10-30mN/m) | 高温高压悬滴法(75MPa/150℃)+ 振荡滴界面流变分析(0.1-50Hz) |
页岩气开发 | 页岩微裂缝内甲烷-压裂液润湿性(接触角θ=30-120°) | 原位顶视3D接触角成像(蓝宝石视窗)+ 动态滞后角追踪(Δθ精度±0.5°) |
地热能源 | 地热流体-岩石表面高温结垢倾向(接触角θ>90°预警) | 多相流模拟舱(200℃/30MPa) + 表面自由能极性力占比监测(γ^P<20mJ/m²触发警报) |
表面活性剂开发 | 高温(120℃)高矿化度(20wt%)下界面膜弹性模量(E'>5mN/m判定稳定) | 恒速扩张法(100mm/min) + 弹性弛豫模型拟合 |
深海油气勘探 | 水合物-海水体系界面粘弹性(储能模量G'>损耗模量G''判定稳定) | 低温高压(4℃/50MPa)振荡滴分析(振幅5%应变) |
化工反应器设计 | 超临界流体(如SC-CO₂)对催化剂涂层的润湿改性(θ下降>20°判定有效) | 实时接触角-压力关联曲线(0.1s采样率) + 表面粗糙度同步分析(Ra 0.01-50μm) |
技术特性 | 技术优势 | 应用场景 |
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多级压力系统 | 10-70MPa模块化耐压舱(可定制100-200MPa),蓝宝石视窗透光率>92% @500nm | 超临界CO₂驱油(75MPa/150℃)、深海油气勘探(50MPa/4℃) |
宽域温控平台 | -30~200℃精确控温(±0.5℃),集成原油专用油浴槽(粘度>5000cP适配) | 页岩气藏润湿改性(120℃)、熔盐反应器腐蚀监测(200℃定制) |
防污染快拆结构 | 316L不锈钢快接模块,支持CO₂/N₂惰性气体接入,30分钟完成腔体清洁 | 生物医药无菌检测、高活性化学品界面分析 |
三维可调样品台 | 六轴定位精度±5μm,支持50×50网格扫描(100mm平台) | 晶圆封装缺陷定位、岩芯多孔介质润湿性分布建模 |
模块 | 技术参数 | 动态监测能力 |
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工业远心镜头 | 0.35-4.5X连续变焦(畸变<0.08%),工作距离200mm(防热干扰) | 实时追踪高温条件下原油铺展(200℃高速成像延迟<0.1s) |
LED光源 | 470nm组合光源,穿透高浊度介质(透光率优化30%) | 浑浊压裂液界面膜厚度测量(精度±2μm) |
高速成像链 | 德国160-3200fps工业相机(标配),可选1000fps模块捕捉微秒级界面行为 | 液滴弹跳动力学分析(Δt=1ms)、泡沫破裂过程监测 |
多物理场耦合分析
全自动测量体系
行业 | 检测指标 | 技术方案 |
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油气三次采油 | 超临界CO₂-原油界面张力(10-30mN/m) | 高温高压悬滴法(75MPa/150℃) + 动态弛豫分析(Δt=0.1s) |
新能源电池 | 固态电解质-锂金属润湿性(θ<30°判定兼容) | 惰性气氛舱(O₂<1ppm) + 原位顶视3D接触角成像 |
核反应堆材料 | 熔盐-合金界面腐蚀速率(θ变化>10°/h预警) | 钽合金耐蚀腔体 + 非接触测量(200℃高温适配) |
生物医用涂层 | 植入体表面蛋白吸附(Δθ<5°判定抗污达标) | 生物模拟液动态追踪 + 表面自由能极性分量监测(γ^P<25mJ/m²) |
技术差异化价值
压力腔体指标
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可提供压力范围包括10MPa, 30MPa, 50MPa, 70MPa
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最大压力范围
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-70MPa ( 压力范围根据选购不同而不同)
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温控方式
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外接恒温水槽或高温油浴
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最高温度范围
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200℃
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温控范围
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-30-200℃ (取决于所选购的恒温水槽或油浴)
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观察窗材料
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蓝宝石(50-200MPa以上) or 防爆玻璃 (低于40MPa)
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观察窗大小
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≈18mm
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腔体材料
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不锈钢 (Hastelloy C276 可选)
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内腔体积
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约 12.7 mL
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压力值读取方式
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数字压力传感器,数显压力表,分辨率:0.01MPa, 精度: 0.25, 最大压力值: 100M Pa, 通讯接口: RS485
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油样加热样品池(蓄油池)
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标准提供油样加热样品池,用于注入特殊样品,比如有粘的原油样品
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温控方式
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外接恒温水槽或高温油浴
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最大温度
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200℃
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温度范围
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-30-200℃ (取决于所选购的恒温水槽或油浴)
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温度传感器
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PT100 ,精度:0.1℃
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高压增压泵
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形成一个液-气两相液滴(一个泵)或液-液两相液滴(两个泵)
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控制方式
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手动 (自动增压泵供选)
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最高压力值
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85MPa
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排气口
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容器下方提供一个排气口
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增压泵受体内最大容积
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100mL (石英玻璃容器体积约 250mL)
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高压阀以及样品管
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不锈钢或Hastelloy C276 可选
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视频系统机械结构
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3维平移台控制机械
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XY轴移动范围: 60mm;精度:0.01mm;Z轴移动范围:13mm ;精度:0.01mm.
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二维水平台
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采用了千分头控制视频系统的水平
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一维倾斜平台
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调整背景光的倾斜角度
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重量以及外观尺寸
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主体外观尺寸
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90(L)*35(W)*90 (H) cm
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主机重量
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41kg
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增压泵外观尺寸
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18(L)*90(W)*60 (H) cm / 台
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增压泵重量
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34kg / 台
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