稠油黏度與溫度之間的相關性

初杰中國石化勝利油田分公司地質科學研究院

稠油黏度與溫度之間的相關性

初杰中國石化勝利油田分公司地質科學研究院

根據國內某油田24口稠油井的實驗數據，繪制各井在不同溫度下原油黏度與含水量的關系曲線及不同含水量下的原油黏溫關系曲線。測定了5—11井的不同溫度下對應的原油黏度，并利用黏溫實驗數據回歸出相應的經驗關系方程。計算結果表明，相應點的黏度數據相對誤差很小，平均值為2.927 6%。通過測定某稠油油田24口井的原油黏度、溫度、含水率數據并進行回歸分析，得到了通用回歸方程，用于計算某稠油油田相應井在不同溫度和含水量下的黏度，其結果相對誤差小，精度較高。

稠油；泵上摻水；黏度；溫度；含水量；回歸方程

某稠油油田經過10余年的高速開發，高品位易動的石油儲量逐漸減少，目前的儲采比僅為4.95，作為產量接替的稠油油藏，其開采地位和作用顯得越來越重要。該區稠油主要分布在某稠油油田四區邊部、八區邊部、九區、紅柳油區、KD521塊、KD53塊和外圍部分單元，原油密度0.98～0.99 g/cm3，25℃時原油黏度3 504～8 640 mPa·s，黏溫曲線上拐點值一般為50～55℃。

現場實踐表明：將摻水點改在泵上，不僅簡單方便，成本低廉，還可以克服泵下摻水工藝的弊端[1-2]。在實際應用中取得了較好的效果；但是泵上摻水時，水溫應不低于黏溫曲線拐點值，防止由于溫度太低，黏度突變（也可以對摻入水進行加熱）。因此，研究原油黏度與溫度的規律性對于提高摻水降黏效率至關重要，以便確定摻水量，根據摻水量的大小和井口回壓來確定摻水壓力[3]。

1 實驗部分

1.1 原油黏溫關系實驗方法與設備

實驗設備：逆式毛細管黏度計、恒溫水浴、溫度計等。測試數據：溫度、原油通過上球運動時間和下球運動時間。

計算方法為

式中μo為原油黏度（mPa·s）；ρo為原油密度（kg/m3）；T1為原油通過上球運動時間（s）；T2為原油通過下球運動時間（s）；C為上球常數；J為下球常數。

1.2 原油摻水降黏黏溫關系實驗方法與設備

實驗設備：NXS—31型旋轉黏度計；測量范圍：20～800 000 mPa·s；測試數據：溫度、原油黏度。

儀器采用同軸圓筒上旋式結構，由外筒和三個不同規格的內筒(轉子)組成三個不同的傳感系統，當內筒以一定的角速度旋轉時，由于轉子受到剪切作用而產生黏性扭矩，該扭矩與流體間的黏度的關系為

式中μl為流體黏度；M為內筒所受的黏性扭矩；ωˉ為內筒旋轉的角速度；H為內筒的等效長度；R1為外筒半徑；R2為內筒半徑。

2 實驗結果與討論

按照上述的實驗方法，測定了24口井不同溫度下對應的原油黏度，并利用黏溫實驗數據回歸出相應的經驗關系方程。

以5—11井為例，其含水量、溫度、黏度數據如表1所示，通過回歸得到5—11井原油黏度與含水量、溫度之間的經驗關系方程為

圖1為5—11井原油含水率在1%以下時的原油黏溫曲線。由圖1可知，隨著溫度的升高，原油黏度大幅下降，拐點溫度為55℃，即出液溫度應該高于55℃，摻入液溫度應控制在70℃以上。

圖2為不同溫度下5—11井原油黏度和含水量的關系曲線。從圖2可以看出，在同一溫度下，含水量越高，黏度越低；含水率大于65%，油水混合物黏度隨含水率顯著下降。

圖1 5—11井原油不同溫度下黏度與溫度的關系曲線

圖2 5—11井原油不同溫度下黏度與含水量的關系曲線

應用方程（3）計算了該井105個溫度下的原油黏度。計算結果表明，相應點的黏度數據相對誤差很小，其最大值為9.232%（此時原油溫度為90℃，含水33.7%），平均為2.9276%，與已知溫度和含水率數據對比，表明該方程計算原油黏度精度較高，具有很強的實用性和可操作性。另取含水率大于70%，溫度高于70℃的原油進行誤差分析，結果見表1。

表1 5—11井原油黏度計算值與實測值間的誤差

從表1可以看出，最大誤差絕對值為8.843%（此時溫度為90℃，含水為98%），誤差絕對值平均值為3.415 75%，由此可以推斷完全可用回歸的數學模型計算原油在不同含水量和不同溫度條件下的黏度。

共測定了某稠油油田24口井的原油黏度、溫度、含水率數據，并對其進行回歸分析后，得到通用回歸方程，即方程（4），各井系數如表2所示。

表2 各井系數（部分）

應用方程（4）計算某稠油油田相應井在不同溫度和含水量下的黏度，其相對誤差小，精度較高，可用于推算一定條件下的稠油黏度，為稠油摻水參數的確定提供了可靠依據。

3 結論

根據國內某油田24口稠油井的實驗數據，繪制各井在不同溫度下原油黏度與含水量的關系曲線及不同含水量下的原油黏溫關系曲線。

（1）泵上摻水工藝技術與某稠油油田其他稠油工藝技術相比，具有不污染地層、不影響泵效、投入低、產出高、占井周期短、生產過程穩定的特點，實現了井筒降黏、稠油井常規開采的目的。

（2）測定了5—11井的不同溫度下對應的原油黏度，并利用黏溫實驗數據回歸出相應的經驗關系方程。計算結果表明，相應點的黏度數據相對誤差很小，平均值為2.927 6%，與已知溫度和含水率數據對比，表明該方程計算原油黏度精度較高，具有很強的實用性和可操作性。

（3）通過測定某稠油油田24口井的原油黏度、溫度、含水率數據及回歸分析，得到了通用回歸方程，用于計算某稠油油田相應井的在不同溫度和含水量下的黏度，其結果相對誤差小，精度較高。

[1]周林碧，李海亮，石磊，等．油溶性降黏劑輔助蒸汽驅在稠油開采中的應用研究[J]．石油化工應用，2012（11）：21-23.

[2]王婉青，易晨曦，吳小川，等．稠油降黏技術概述[J]．四川化工，2013（2）：13-17.

[3]柳榮偉，陳俠玲，周寧．稠油降黏技術及降黏機理研究進展[J]．精細石油化工進展，2008（4）：20-25.

13864706030、chucj@sina.com

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.5.014

初杰：2006年畢業于中國石油大學（華東）油氣田開發專業，獲碩士學位，現主要從事油氣田開發和油藏數值模擬綜合研究工作。