某区块原油物性实验研究

林雪松，李文晶，宋美丽



某区块原油物性实验研究

林雪松1，李文晶2，宋美丽3

（1. 东北石油大学 石油工程学院，黑龙江 大庆 163311；2. 大庆油田采油一厂，黑龙江 大庆 163411; 3. 大庆油田采油二厂，黑龙江 大庆 163414）

以大庆油田某区块为对象，开展了原油粘温性及流变性实验研究，测定其在不同温度（20~95 ℃），不同剪切速率（0~1 000 S-1）条件下原油粘度。结果表明：在相同的温度及剪切速率条件下，各区块原油粘度关系为：﹥﹥﹥；各区块原油的反常点在40~45 ℃附近；在实际地层温度条件下，剪切速率对粘度的影响可以忽略不计。

温度；剪切速率；粘度

我国油田生产出的原油具有“三高”特性[1]，即高粘度、高含蜡、高凝固点，而大庆原油的含蜡量一般为15%~30%，C2~C25正石蜡烃的含量为5.16% ~11.82 %，属于典型含蜡原油[2]。油井井筒结蜡会引起油流通道堵塞，严重影响油井的正常生产，导致油井产量下降。而一旦“蜡堵”，会造成有杆抽油系统蜡卡等生产性故障，直接导致油井停产。因此，研究原油粘度和温度的关系对于防止蜡沉积具有重要的意义。本文针对大庆油田四个区块，利用HAAKE转矩流变仪对四个区块进行物性分析，分析温度及剪切速率对粘度的影响。

1 实验部分

1.1 实验设备

HAAKE转矩流变仪系统:包括计算机及打印机的中央处理单元，容易掌握的菜单式计算机软件，以及多个面向应用的缩小比例以便于实验室使用的生产测试装置，即混合器及挤出机等测试传感器(探头)[3]。

1.2 实验前准备

为消除油样的剪切历史及室温条件下析出的沉淀物，现对油样进行水浴加热处理，将水浴温度控制在55 ℃附近，恒温2 h，然后取出并摇匀油样，使其均匀，最后取样。

1.3 实验步骤

控制剪切速率一定条件下，测量温度从20 ℃到95 ℃变化时，不同温度下的原油粘度。在温度一定条件下，剪切速率从0到1 000 S-1变化时，不同剪切速率下原油粘度。详细记录不同区块，不同温度及剪切速率条件下的原油粘度值。

2 实验数据及结果

2.1 L区块测量数据

图1 原油粘温曲线

图2 原油流变曲线

粘温方程：

（1）保持剪切速率在10 S-1（实际生产中近井地带剪切速率约为10 S-1），随温度升高原油粘度下降速率逐渐减缓，温度从26.8 ℃升至45 ℃时，粘度从528.8 mPa·s降至36.99 mPa·s，降幅约为93%。

（2）保持温度在91 ℃（地层实际温度）时，原油随剪切速率增大粘度下降，但总体变化范围不大，且当剪切速率大于728 s-1后原油粘度基本保持平稳。

2.2 K区块测量数据如下：

粘温方程：

流变方程：

（1）保持剪切速率在10 S-1，随温度升高原油粘度下降速率逐渐减缓，温度从24.2 ℃升至44.13℃时，原油粘度从491.7 mPa·s降至36.11 mPa·s，降幅约为92.7%。

（2）保持温度在91 ℃时，原油随剪切速率增大粘度下降，但总体变化范围不大，且当剪切速率大于764.1 S-1后原油粘度基本保持平稳。

2.3 Q区块测量数据如下：

粘温方程：

流变方程：

（1）保持剪切速率在10 S-1，随温度升高原油粘度下降速率逐渐减缓，温度从28.9 ℃升至46.1℃时，原油粘度从542.9 mPa·s降至44.61 mPa·s，降幅约为91.8%。

（2）保持温度在91 ℃时，原油随剪切速率增大粘度下降，但总体变化范围不大，且当剪切速率大于798.6 S-1后原油粘度基本保持平稳。

2.4 G区块测量数据如下：

粘温方程：

（1）保持剪切速率在10 S-1，随温度升高原油粘度下降速率逐渐减缓，温度从24.9 ℃升至45.06℃时，原油粘度从587.4 mPa·s降至56.34 mPa·s，降幅约为90.4%。

（2）保持温度在91 ℃时，原油随剪切速率增大粘度下降，但总体变化范围不大，且当剪切速率大于792.3 S-1后原油粘度基本保持平稳。

2.5 相同条件下各区块粘度对比

将以上数据进行整理，对比相同温度及剪切速率下，各区块原油粘度的变化，如下图。

图3 各区块原油粘温曲线

由图可知：（1）各区块原油反常点温度区间为40~45 ℃，当温度高于此区间时，粘度随温度变化比较缓慢，当温度低于此区间时，随温度降低，粘度迅速增加，且温度越低，粘度变化幅度越大。（2）在相同的温度下，各区块原油粘度关系为：﹥﹥﹥。

图4 各区块原油流变曲线

由图可知：当温度保持在地层温度下，各区块虽然均表现出剪切变稀性，但总体变化幅度很小，说明在地层温度条件下，剪切速率对粘度的影响可以忽略不计。

4 结论

（1）在相同的温度及剪切速率条件下，各区块原油粘度关系为：μG﹥μQ﹥μL﹥μK。

（2）粘温曲线大致可以分为两个部分，当温度大于反常点温度时，粘度与温度呈线性关系，也就是牛顿流体的温度范围。当温度小于反常点温度时，粘度不再是温度的单值函数。各区块原油从牛顿流体特性到非牛顿流体特性的温度转折区间为40~45 ℃。

（3）在实际地层温度条件下，剪切速率对粘度的影响可以忽略不计。

［1］李明,赵大壮.含蜡原油热处理后粘度和析蜡点研究[J].石油商技，1998（2）:44-45．

［2］黄福堂.大庆原油的物理化学性质、组成与特征[J].大庆石油学院学报，1983（2）:54-55.．

［3］张洁，郝晓东. HAAKE 转矩流变仪及其应用[J].塑料科技，2003，157（5）:41.

Experimental Study on Properties of Crude Oil From a Block

1,2,3

（1. Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163311，China；2. Daqing Oilfield Company No.1 Oil Production Factory , Heilongjiang Daqing 163411，China；3.Daqing Oilfield Company No.2 Oil Production Factory, Heilongjiang Daqing 163414，China）

Taking a block in Daqing oilfield as the research object, experimental research on crude oil viscosity-temperature property and rheological property was carried out, crude oil viscosities under different temperature (20~95℃) and different shear rate (0~1 000 s-1) were analyzed. The results show that, under the condition of same temperature and shear rate, the relationship of oil's viscosity in different blocks is μG﹥μQ﹥μL﹥μK. Crude oil's abnormal points of every blocks are 40~45℃.Under the condition of actual formation temperature, the influence of shear rate on viscosity is negligible.

temperature; shear rate ; viscosity

2017-03-09

林雪松（1989-），男，在读研究生，黑龙江省齐齐哈尔市人，2012年毕业于东北石油大学石油工程专业，研究方向：从事油气田开发研究工作。

TE 133

A

1004-0935（2017）05-0438-03