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在重油开采（如 SAGD 工艺）中，水在沥青中的溶解性影响开采效果。研究人员测定沥青 - 水体系相边界，构建模型并关联溶解度与温度。结果表明相关模型能准确描述体系，此研究为优化开采工艺提供数据支持。
在重油开采领域，蒸汽辅助重力泄油（SAGD）是一种重要的开采方式。加拿大西部拥有大量的沥青储量，约 80% 的这些沥青通过 SAGD 等原位热采方法开采。在 SAGD 过程中，蒸汽注入水平井，形成蒸汽腔，加热后的沥青会流向生产井。然而，蒸汽腔的压力通常小于 5MPa，其冷凝温度在 180 - 280°C 之间，在这个温度范围内，水在沥青中的溶解度会增加到不可忽视的程度。这不仅会影响沥青排水层的密度和粘度等性质，还可能在沥青和水的混合物冷却时，产生难以从沥青中去除的水包油乳液。但目前关于水在沥青中溶解度的研究数据稀少，现有的建模方法也未在 SAGD 适用条件下充分测试。为了解决这些问题，来自国外的研究人员开展了关于沥青中水溶性的研究。
研究人员通过一系列实验和模型构建，得出了重要结论。他们成功构建了 180 - 280°C、压力达 8MPa、水含量达 10wt% 的沥青 - 水混合物的压力 - 组成相图，测定的液 / 液 - 汽（L/LV）和水 - 液 / 水 - 液 - 汽（AL/ALV）边界与文献相符。水在沥青中的溶解度极限在 180°C 时为 0.86wt%，在 280°C 时为 3.4wt% ，且摩尔溶解度极限与温度遵循阿伦尼乌斯关系。此外，Advanced Peng Robinson 状态方程能在实验误差范围内匹配测量边界和水溶解度极限。这些结论对于优化 SAGD 开采工艺、减少水对沥青性质的不利影响具有重要意义，该研究成果发表在《Fluid Phase Equilibria》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在实验材料准备上，选用来自加拿大西部油藏 SAGD 工艺的沥青 WC - B - A3 (5)，并去除其中的残留水。在实验测量方面，使用盲管装置测量饱和压力，通过特定的样品制备和恒组成膨胀程序，测定不同温度和水含量下的饱和压力；通过 L/LV 和 AL/ALV 边界的交点确定水溶解度极限。在模型构建方面，运用活动系数模型拟合 L/LV 边界数据，使用 Advanced Peng Robinson 方程（APR EoS）对沥青 - 水体系的相边界进行建模。
研究结果主要包括以下几个方面：
- 数据集：收集了不同温度下沥青 - 水混合物的饱和压力（及水溶解度）数据、水溶解度极限和 AL/ALV 边界压力数据，并与其他研究的数据进行整理对比。
- L/LV 和 AL/ALV 边界（饱和压力）：在所有研究温度下都观察到了 L/LV 和 AL/ALV 边界，AL/ALV 边界压力在每个温度下几乎恒定。L/LV 边界分别用线性回归和活动系数模型进行拟合，两种方法的绝对平均偏差均小于测量误差，且线性函数拟合更精确。同时，与文献数据对比发现，虽然本研究数据与 Amani 等人的数据相似但并不完全相同。
- 方程状态结果和 P - x 图：APR EoS 在所有温度下都能较好地匹配 L/LV 和 AL/ALV 边界，平均绝对偏差小于测量不确定度，且模型预测的 L/AL 边界斜率为负，与先前研究相符。此外，研究还测试了模型对伪组分数量的敏感性，发现减少伪组分数量对预测结果影响较小。
- 沥青中水溶解度极限的相关性：根据本研究和文献数据，拟合出了水在沥青中溶解度极限与温度的相关性方程。基于摩尔溶解度极限的阿伦尼乌斯关系拟合方程，在 340°C 以下与其他数据的平均偏差小于 0.5wt%；基于质量分数的经验拟合方程平均绝对偏差为 0.4wt% 。
研究结论和讨论部分表明，该研究测定的相边界数据可靠，与文献相符，为后续研究提供了重要参考。得到的水溶解度极限与温度的相关性方程，可用于预测不同温度下的溶解度极限，对实际生产具有指导意义。同时，APR EoS 能有效描述沥青 - 水体系的相行为，为模拟和优化 SAGD 等重油开采过程提供了有力工具，有助于提高重油开采效率，减少开采过程中因水 - 沥青相互作用带来的问题，对重油开采行业的发展具有重要推动作用。
