某區(qū)塊原油物性實(shí)驗(yàn)研究

林雪松，李文晶，宋美麗

?

某區(qū)塊原油物性實(shí)驗(yàn)研究

林雪松1，李文晶2，宋美麗3

（1. 東北石油大學(xué) 石油工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163311；2. 大慶油田采油一廠，黑龍江 大慶 163411; 3. 大慶油田采油二廠，黑龍江 大慶 163414）

以大慶油田某區(qū)塊為對(duì)象，開(kāi)展了原油粘溫性及流變性實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)定其在不同溫度（20~95 ℃），不同剪切速率（0~1 000 S-1）條件下原油粘度。結(jié)果表明：在相同的溫度及剪切速率條件下，各區(qū)塊原油粘度關(guān)系為：﹥﹥﹥；各區(qū)塊原油的反常點(diǎn)在40~45 ℃附近；在實(shí)際地層溫度條件下，剪切速率對(duì)粘度的影響可以忽略不計(jì)。

溫度；剪切速率；粘度

我國(guó)油田生產(chǎn)出的原油具有“三高”特性[1]，即高粘度、高含蠟、高凝固點(diǎn)，而大慶原油的含蠟量一般為15%~30%，C2~C25正石蠟烴的含量為5.16% ~11.82 %，屬于典型含蠟原油[2]。油井井筒結(jié)蠟會(huì)引起油流通道堵塞，嚴(yán)重影響油井的正常生產(chǎn)，導(dǎo)致油井產(chǎn)量下降。而一旦“蠟堵”，會(huì)造成有桿抽油系統(tǒng)蠟卡等生產(chǎn)性故障，直接導(dǎo)致油井停產(chǎn)。因此，研究原油粘度和溫度的關(guān)系對(duì)于防止蠟沉積具有重要的意義。本文針對(duì)大慶油田四個(gè)區(qū)塊，利用HAAKE轉(zhuǎn)矩流變儀對(duì)四個(gè)區(qū)塊進(jìn)行物性分析，分析溫度及剪切速率對(duì)粘度的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

HAAKE轉(zhuǎn)矩流變儀系統(tǒng):包括計(jì)算機(jī)及打印機(jī)的中央處理單元，容易掌握的菜單式計(jì)算機(jī)軟件，以及多個(gè)面向應(yīng)用的縮小比例以便于實(shí)驗(yàn)室使用的生產(chǎn)測(cè)試裝置，即混合器及擠出機(jī)等測(cè)試傳感器(探頭)[3]。

1.2 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備

為消除油樣的剪切歷史及室溫條件下析出的沉淀物，現(xiàn)對(duì)油樣進(jìn)行水浴加熱處理，將水浴溫度控制在55 ℃附近，恒溫2 h，然后取出并搖勻油樣，使其均勻，最后取樣。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

控制剪切速率一定條件下，測(cè)量溫度從20 ℃到95 ℃變化時(shí)，不同溫度下的原油粘度。在溫度一定條件下，剪切速率從0到1 000 S-1變化時(shí)，不同剪切速率下原油粘度。詳細(xì)記錄不同區(qū)塊，不同溫度及剪切速率條件下的原油粘度值。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果

2.1 L區(qū)塊測(cè)量數(shù)據(jù)

圖1 原油粘溫曲線

圖2 原油流變曲線

粘溫方程：

（1）保持剪切速率在10 S-1（實(shí)際生產(chǎn)中近井地帶剪切速率約為10 S-1），隨溫度升高原油粘度下降速率逐漸減緩，溫度從26.8 ℃升至45 ℃時(shí)，粘度從528.8 mPa·s降至36.99 mPa·s，降幅約為93%。

（2）保持溫度在91 ℃（地層實(shí)際溫度）時(shí)，原油隨剪切速率增大粘度下降，但總體變化范圍不大，且當(dāng)剪切速率大于728 s-1后原油粘度基本保持平穩(wěn)。

2.2 K區(qū)塊測(cè)量數(shù)據(jù)如下：

粘溫方程：

流變方程：

（1）保持剪切速率在10 S-1，隨溫度升高原油粘度下降速率逐漸減緩，溫度從24.2 ℃升至44.13℃時(shí)，原油粘度從491.7 mPa·s降至36.11 mPa·s，降幅約為92.7%。

（2）保持溫度在91 ℃時(shí)，原油隨剪切速率增大粘度下降，但總體變化范圍不大，且當(dāng)剪切速率大于764.1 S-1后原油粘度基本保持平穩(wěn)。

2.3 Q區(qū)塊測(cè)量數(shù)據(jù)如下：

粘溫方程：

流變方程：

（1）保持剪切速率在10 S-1，隨溫度升高原油粘度下降速率逐漸減緩，溫度從28.9 ℃升至46.1℃時(shí)，原油粘度從542.9 mPa·s降至44.61 mPa·s，降幅約為91.8%。

（2）保持溫度在91 ℃時(shí)，原油隨剪切速率增大粘度下降，但總體變化范圍不大，且當(dāng)剪切速率大于798.6 S-1后原油粘度基本保持平穩(wěn)。

2.4 G區(qū)塊測(cè)量數(shù)據(jù)如下：

粘溫方程：

（1）保持剪切速率在10 S-1，隨溫度升高原油粘度下降速率逐漸減緩，溫度從24.9 ℃升至45.06℃時(shí)，原油粘度從587.4 mPa·s降至56.34 mPa·s，降幅約為90.4%。

（2）保持溫度在91 ℃時(shí)，原油隨剪切速率增大粘度下降，但總體變化范圍不大，且當(dāng)剪切速率大于792.3 S-1后原油粘度基本保持平穩(wěn)。

2.5 相同條件下各區(qū)塊粘度對(duì)比

將以上數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，對(duì)比相同溫度及剪切速率下，各區(qū)塊原油粘度的變化，如下圖。

圖3 各區(qū)塊原油粘溫曲線

由圖可知：（1）各區(qū)塊原油反常點(diǎn)溫度區(qū)間為40~45 ℃，當(dāng)溫度高于此區(qū)間時(shí)，粘度隨溫度變化比較緩慢，當(dāng)溫度低于此區(qū)間時(shí)，隨溫度降低，粘度迅速增加，且溫度越低，粘度變化幅度越大。（2）在相同的溫度下，各區(qū)塊原油粘度關(guān)系為：﹥﹥﹥。

圖4 各區(qū)塊原油流變曲線

由圖可知：當(dāng)溫度保持在地層溫度下，各區(qū)塊雖然均表現(xiàn)出剪切變稀性，但總體變化幅度很小，說(shuō)明在地層溫度條件下，剪切速率對(duì)粘度的影響可以忽略不計(jì)。

4 結(jié)論

（1）在相同的溫度及剪切速率條件下，各區(qū)塊原油粘度關(guān)系為：μG﹥?chǔ)蘍﹥?chǔ)蘈﹥?chǔ)蘇。

（2）粘溫曲線大致可以分為兩個(gè)部分，當(dāng)溫度大于反常點(diǎn)溫度時(shí)，粘度與溫度呈線性關(guān)系，也就是牛頓流體的溫度范圍。當(dāng)溫度小于反常點(diǎn)溫度時(shí)，粘度不再是溫度的單值函數(shù)。各區(qū)塊原油從牛頓流體特性到非牛頓流體特性的溫度轉(zhuǎn)折區(qū)間為40~45 ℃。

（3）在實(shí)際地層溫度條件下，剪切速率對(duì)粘度的影響可以忽略不計(jì)。

［1］李明,趙大壯.含蠟原油熱處理后粘度和析蠟點(diǎn)研究[J].石油商技，1998（2）:44-45．

［2］黃福堂.大慶原油的物理化學(xué)性質(zhì)、組成與特征[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1983（2）:54-55.．

［3］張潔，郝曉東. HAAKE 轉(zhuǎn)矩流變儀及其應(yīng)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﹥?chǔ)蘍﹥?chǔ)蘈﹥?chǔ)蘇. 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，在讀研究生，黑龍江省齊齊哈爾市人，2012年畢業(yè)于東北石油大學(xué)石油工程專(zhuān)業(yè)，研究方向：從事油氣田開(kāi)發(fā)研究工作。

TE 133

A

1004-0935（2017）05-0438-03