不同矿化度地层水、原油的粘度和密度与温度之间的关系测量研究

郭涛

【摘要】油田采收率是反映油气田地质条件好坏以及开发工艺技术水平高低的综合指标，影响油田采油率的因素很多，其中一个重要的方面就是地下流体的性质，而流体性质离不开粘度和密度，即原油的粘度和密度。任何流体，当其内部分子之间作相对运动时都会因分子之间的摩擦而产生内部阻力。粘度值就是用以表示流体运动时分子间摩擦阻力大小的指标。流体的粘度随温度而变，温度升高，液体粘度减小，因此不注明温度条件的粘度是没有意义的。密度在科学研究和生产生活中有着广泛的应用。对于鉴别未知物质，密度是一个重要的依据。“氩”就是通过计算未知气体的密度发现的。

本次研究采用毛细管粘度计和密度计，对大庆油田七个原油试样在不同温度下的粘度与密度进行系统的测量，得出了试样粘度与密度在不同温度下的变化规律，为提高油田采收率提供了重要的依据。

【关键词】粘度；密度；温度；原油；采收率

一、粘度

油品的粘度是评价原油及其产品流动性能的指标，在原油和石油化工产品加工、运输、管理、销售及使用过程中，粘度是很有用的物理常数。油品的粘度与其化学组成密切相关，在一定程度上反映了油品的烃类组成，是煤油，喷气燃料和润滑油的重要指标。

粘度也叫粘性系数，在某一温度下，当液体受外力作用而作层流运动时，液体分子间产生的内摩擦力叫粘度。粘度是与油料性质和温度、压力有关的物理参数。压力在一般情况下对液体石油产品无明显影响，可以忽略。温度对液体粘度的影响十分敏感，因为随着温度升高，分子间距逐渐增大，相互作用力相应减小，粘度就下降。

液体石油产品的粘度按照GB/T 365-88采用毛细管粘度计法进行测量。方法原理是根据牛顿内摩擦定律，导出下式：

式中η——液体动力粘度，Pa·s；r——毛细管半径，mm；V——在时间内从毛细管中流出的液体体积，mm3；L——毛细管长度，mm；τ——液体流出V体积所需时间，s；P——液体流动所受的静压力，Pa。

对指定的毛细管粘度计来说，仪器尺寸（V，L，r）和h，g，π均为常数，因此只要测得油品在某一温度下V体积液体由刻度a到刻度b所需时间τ，则其粘度即可求得。

二、密度

密度是物理学上用来表示物质分布密集程度的物理量，定义为物质质量与其体积的比值（ρ=m/V）。单位体积石油产品的质量，称为石油产品的密度，它在一定程度上反映了油品的组成，因而可以用来确定原油的类别。

当温度升高时，油品受热膨胀，体积增大，密度减小，相对密度减小；当温度降低时，体积减小，密度增大，相对密度增大。

密度的测定方法包括密度计法、韦氏天平法、比重瓶法。本次研究采用密度计对大庆油田7个原油试样的密度进行了系统的测量，得出了不同温度时试样密度的变化规律。

三、实验部分

3.1实验仪器

（1）毛细管粘度计一组（2）恒温浴（3）玻璃水银温度计（4）秒表（5）石油产品密度计（6支组）。（6）玻璃量筒（7）烘箱（8）调温电热套。（9）1000ML烧杯。（10）玻璃棒。

3.2实验方法和步骤

3.2.1粘度测量（1）按测定要求调节恒温浴。（2）将脱水过滤后的原油试样放入小烧杯中。（3）选择合适的粘度计，洗涤干净并烘干。（4）将橡皮管套在粘度计支管上，倒置粘度计并用大拇指堵住上管口，将管身的末端插入盛有地层水或原油试样的烧杯中，利用橡皮球将液体吸到上标线时，从烧杯中提起粘度计，擦去管身外壁的多余试样。（5）将装有试样的粘度计浸入恒温浴，并用将粘度计固定使其垂直。（6）恒温浴中温度计的水银球位置必须与粘度计中点保持水平。（7）将恒温浴调节到实验规定的温度，装好油的粘度计在规定温度的恒温浴内经规定的恒温时间后，开始测量。（8）达到待测温度时，用橡皮球通过管身所套的橡皮管，将试油或水试样吸到扩张部分的上球，液面稍高于上标线，然后让试样自动流下，液面达到上标线时开动秒表，达到下标线时停止秒表，记录试样流动时间。（9）每个试样至少重复测量4次，取流动时间所得的算术平均值，作为试样的平均流动时间。

3.2.2密度测量

（1）将调好温度的试样沿壁倾入量筒中，保持稳定，注意不要溅泼，以免生成气泡，当试样表面有气泡聚集时，可用一片清洁滤纸出去气泡。（2）将选好的密度计缓慢放入试样中，液面以上的密度计杆管浸湿不得超过两个最小分度值，否则会影响所得读数。密度计稳定后读取数值。（3）同时测量试样的温度，注意温度计要保持全浸（水银线），温度读准至0.2℃。（4）将密度计在量筒中轻轻转动一下，然后放开，按2和3的要求再测定一次，记录连续两次测定温度和视密度的结果，取算术平均值作为测量密度。若两次温度读数之差超过0.5℃，则重新测量。

结论

在油田开发中，原油的粘度和密度是判别原油性质、提高采油率的重要依据。了解地下流体性质是在一次采油之后进行的工作，注水开发是我国目前采油的主要措施，而在长期的注水过程中，注入水对地下流体性质会产生极其缓慢但又不可忽视的影响。因此搞清注入水对储层流动性能的影响，不但可以提高注水效果，而且对油田增储上产、提高最终采收率发挥了一定的作用。

通过对8个不同水型和包括二厂、七厂、八厂在内的7个大庆不同地区原油的粘度和密度的测量，模糊的概念变为了精确的数据。测量的数据表明，不同矿化度地层水的粘度和密度在温度不断升高的过程中不断减小，粘度变化较小，密度变化不大；原油的粘度和密度在温度不断升高的过程中不断减小，粘度变化相对地层水变化较大，密度变化不大。不同地区原油粘度和密度相差较大，曲线变化的斜率也不同。

从数据来看，提高注水温度无疑是提高采收率的有效手段，但注入水的溫度不是越高越好，控制油田的开发成本也很重要。那么针对不同油田的原油性质，注入水的温度应该控制在什么范围之内，才能做到既可以最大限度的提高地下原油的流动性，又能够尽量的节约开发成本，最终达到提高油田采收率的目的，这将是一项非常重要的工作。

参考文献

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