稠油黏度与温度之间的相关性

2014-03-21初杰中国石化胜利油田分公司地质科学研究院

油气田地面工程 2014年5期

初杰中国石化胜利油田分公司地质科学研究院

稠油黏度与温度之间的相关性

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根据国内某油田24口稠油井的实验数据，绘制各井在不同温度下原油黏度与含水量的关系曲线及不同含水量下的原油黏温关系曲线。测定了5—11井的不同温度下对应的原油黏度，并利用黏温实验数据回归出相应的经验关系方程。计算结果表明，相应点的黏度数据相对误差很小，平均值为2.927 6%。通过测定某稠油油田24口井的原油黏度、温度、含水率数据并进行回归分析，得到了通用回归方程，用于计算某稠油油田相应井在不同温度和含水量下的黏度，其结果相对误差小，精度较高。

稠油；泵上掺水；黏度；温度；含水量；回归方程

某稠油油田经过10余年的高速开发，高品位易动的石油储量逐渐减少，目前的储采比仅为4.95，作为产量接替的稠油油藏，其开采地位和作用显得越来越重要。该区稠油主要分布在某稠油油田四区边部、八区边部、九区、红柳油区、KD521块、KD53块和外围部分单元，原油密度0.98～0.99 g/cm3，25℃时原油黏度3 504～8 640 mPa·s，黏温曲线上拐点值一般为50～55℃。

现场实践表明：将掺水点改在泵上，不仅简单方便，成本低廉，还可以克服泵下掺水工艺的弊端[1-2]。在实际应用中取得了较好的效果；但是泵上掺水时，水温应不低于黏温曲线拐点值，防止由于温度太低，黏度突变（也可以对掺入水进行加热）。因此，研究原油黏度与温度的规律性对于提高掺水降黏效率至关重要，以便确定掺水量，根据掺水量的大小和井口回压来确定掺水压力[3]。

1 实验部分

1.1 原油黏温关系实验方法与设备

实验设备：逆式毛细管黏度计、恒温水浴、温度计等。测试数据：温度、原油通过上球运动时间和下球运动时间。

计算方法为

式中μo为原油黏度（mPa·s）；ρo为原油密度（kg/m3）；T1为原油通过上球运动时间（s）；T2为原油通过下球运动时间（s）；C为上球常数；J为下球常数。

1.2 原油掺水降黏黏温关系实验方法与设备

实验设备：NXS—31型旋转黏度计；测量范围：20～800 000 mPa·s；测试数据：温度、原油黏度。

仪器采用同轴圆筒上旋式结构，由外筒和三个不同规格的内筒(转子)组成三个不同的传感系统，当内筒以一定的角速度旋转时，由于转子受到剪切作用而产生黏性扭矩，该扭矩与流体间的黏度的关系为

式中μl为流体黏度；M为内筒所受的黏性扭矩；ωˉ为内筒旋转的角速度；H为内筒的等效长度；R1为外筒半径；R2为内筒半径。

2 实验结果与讨论

按照上述的实验方法，测定了24口井不同温度下对应的原油黏度，并利用黏温实验数据回归出相应的经验关系方程。

以5—11井为例，其含水量、温度、黏度数据如表1所示，通过回归得到5—11井原油黏度与含水量、温度之间的经验关系方程为

图1为5—11井原油含水率在1%以下时的原油黏温曲线。由图1可知，随着温度的升高，原油黏度大幅下降，拐点温度为55℃，即出液温度应该高于55℃，掺入液温度应控制在70℃以上。

图2为不同温度下5—11井原油黏度和含水量的关系曲线。从图2可以看出，在同一温度下，含水量越高，黏度越低；含水率大于65%，油水混合物黏度随含水率显著下降。

图1 5—11井原油不同温度下黏度与温度的关系曲线

图2 5—11井原油不同温度下黏度与含水量的关系曲线

应用方程（3）计算了该井105个温度下的原油黏度。计算结果表明，相应点的黏度数据相对误差很小，其最大值为9.232%（此时原油温度为90℃，含水33.7%），平均为2.9276%，与已知温度和含水率数据对比，表明该方程计算原油黏度精度较高，具有很强的实用性和可操作性。另取含水率大于70%，温度高于70℃的原油进行误差分析，结果见表1。