维普资讯 http://www.cqvip.com 第９卷第５期 ２００２年１０月 特种油气藏 Ｓｐｅｃｉａｌ ０ｉｌ ａｎｄ Ｇａｓ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ Ｖｏ１．９ Ｎｏ．５ Ｏｃｔ．２Ｏ０ 文章编号：１００６．６５３５（２００２）０５－００９１－０３ 特（超）稠油流变特性试验研究及应用 王风岩，嵇锐，王忠伟，卫存芳 （中油辽河石油勘探局工程技术研究院，辽宁 盘锦 １２４０１０） 摘要：针对辽河油田的特、超稠油独特的流动特征，用旋转法测定原油的流变性，研究其流变特 性及其粘度影响因素，为开发此类油藏提供依 耋。研究结果认为：当高于原油的拐点温度（５５ ～６５℃）时，原油流动性明显变好；特（超）稠油具有较大的屈服值，流动性差，因此应尽可能连 续开井生产，以避免因停产而造成较大的启动压力；对于高粘度原油，剪切速率影响其粘度，开 采时保持适当的采油速度，可以提高产量。 关键词：特（超）稠油；流变性；粘度；剪切速率 中图分类号：ＴＥ３１１ 文献标识码：Ａ 前 言 冷家油田是近年来投入开发的稠油油田。其 特（超）稠油具有独特的流动特征，研究其流变特性 ２．１原油物性 选取的三组油样，粘度高达１０×１０４～３．７× １０４ ｍＰａ・ｓ；凝固点较高，为２４～１４￣Ｃ；胶质、沥青质 含量高，为４５．６％～５１．３％；含蜡量为２．４０％～ ３．８１％（表１）。 表１ Ａ、Ｂ、Ｃ三组油样原油物性 Ｔａｂ．１ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ａ。Ｂ ａｎｄ Ｃ ｔｈｅｓｅ ｔｈｒｅｅ ｏｌｌ ｓａｍｐｌｅｓ 及其粘度的影响因素，可以为开发这类油藏提供依 据，为原油的储运和井筒举升工艺设计提供必不可 少的基础参数。为此，选取具有代表性的三组油 样，进行特（超）稠油流变性试验研究ｕ Ｊ，掌握其流 动规律，以便经济高效地开采高粘度原油。 １试验方法 利用德国ＨＡＡＫＥ（哈克）公司生产的德ＲＶ２０ 旋转粘度计，用旋转法对原油的流变性进行测定。 其工作原理是：样品的粘度正比于剪切应力，也是 ２．２屈服应力 在确定的速度或剪切速率下的流动阻力。流变曲 线的测定方法是在一定的温度下，采用不同的剪切 屈服应力值的大小直接反映原油在一定温度 条件下，由变形到流动时的一个条件。当原油在驱 动压力大于静极限剪切应力时才开始流动，这种原 油需要一个启动压力。对三组油样（Ａ、Ｂ、ｃ）进行 速率，测定流体剪切应力与剪切速率的关系曲线。 其公式为： ＝ｒ／Ｄ 流变性测定，得出屈服值（图１）。由图１可以看 出，拐点温度为５５～６５￣Ｃ，当低于此温度时屈服值 较大，说明其网络结构比较稳固，不易形成游离结 式中：叩为流体的粘度，ｍＰａ・ｓ；ｒ为剪切应力，Ｐａ；Ｄ 为剪切速率，Ｓ～。 ２原油流变特性 收稿日期：２００２４）６．１０ 构；高于此温度时，屈服应力值明显下降，原油的流 动性变好。 作者简介：王风岩（１９６６一）．男，工程师，中国地质大学油井工程专业硕士研究生．现为辽河石油勘探局工程技术研究院科技公司经理。电话：０４２７。７８２２６９４。 维普资讯 http://www.cqvip.com ９２ 特种油气藏 第９卷 式中：ｒＢ、 Ｂ为方程系数。 Ａ组原油的流型模式： ５０℃时：ｒ＝７．３５＋５６．６４Ｄ ６０℃时：ｒ＝３．６２６＋２０．４０／９ Ｂ组原油的流型模式： ５０℃时：ｒ＝４．９３３＋３６．１４ ６０℃时：ｒ＝３．２６０＋１２．４１口 Ｃ组原油的流型模式： ５０℃时：ｒ＝１４．６３＋１１９．８Ｄ ６０℃时：ｒ＝７．２７３＋３７．９０Ｄ 式中剪切速率Ｄ值为０～５ ｓ～。 图１屈服应力与温度的关系曲线 Ｆｉｇ．１ Ｒｅｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ２．４粘温特性 ２．３流变曲线 特（超）稠油粘度主要取决于温度，同时也受剪 切速率的影响。根据生产实际情况分别计算出产量 为５、１０、２０、３０、４０ ｔ时的剪切速率为３、６、１２、１９、２５ 将Ｂ、ｃ两组原油４个温度、不同剪切速率下 的流变曲线分别绘制在同一坐标系中（图２）。可 以看出，Ｂ组原油５０、６０、７０℃流变曲线的斜率幅度 较小，ｃ组原油在６０、７０￣（２时斜率变化小，这说明Ｂ 组原油温度大于５０℃时，原油粘度降低，流动性较 好，Ｃ组原油温度大于６０℃时流动性较好。 ｓ～。并分别用五种不同的剪切速率对Ａ、Ｂ、ｃ三组 油样进行４０—９ｏ℃粘温测定，测定结果见图３。 图３三组原油在两种剪切速率下的粘温曲线 Ｆｉｇ．３ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｏｉｌｓ ａｔ ｔｗｏ ｓｈｅａｒ ｒａｔｅｓ ——Ｂ组 …Ｃ组 从图３可以看出，随温度升高，剪切速率增大， 粘度逐渐下降，Ａ、Ｂ两组油样粘温曲线拐点基本在 图２ Ｂ、Ｃ组原油流变曲线 Ｆｉｇ．２ ０ｉｌ ｒｈｅｏｌｏｇｉｅａｌ ｅｔｌｒｖｅ ｏｆ ｓａｍｐｌｅ Ｂ ａｎｄ Ｃ ５５℃左右，ｃ组油样在６５℃左右，说明在低于５５℃ 或６５℃时，原油的网络结构比较强，粘度与屈服值 较大。当高于５５～６５℃时，粘度与屈服值迅速下 这三组原油的流变模式遵从宾汉姆流型模式。 其流体模式方程为： ｒ＝ Ｂ＋ ＢＤ 降，流动性能好，说明原油呈塑性流体，这种原油具 有粘弹性。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第５期 王风岩等：特（超）稠油流变特性试验研究及应用 ９３ ２・５原油含水率与粘度关系 试，结果见表剪切速率增大２。从表 可看出，当温度低时，随着 ２粘度变化较大，下降幅度大；温度高 对Ａ、Ｃ两组原油分别进行了６％、１２％、２０％ 时，剪切速率再增大，粘度变化较小，这是塑性流体 的含水配制。并经过两个温次、两种剪切速率的测 的特征。同时，两组原油含水时的粘度比脱水原油 表２原油含水率与粘度关系 Ｔａｂ．２ Ｒｅｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｕｔ ａｎｄ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ 粘度高，这说明含水影响原油的粘度。 ４结论 ３油井生产时合理温度的确定 （１）辽河油田特（超）稠油胶质、沥青质含量 油井实际生产过程中，井筒温场是由地温自然 高，粘度高，属于非牛顿流体的宾汉姆流型。 温场、油井生产状态下的温场及部分井段电杆加热 （２）高于原油的拐点温度（５５～６５ ｏＣ）时，粘度 温度场综合作用的结果。井筒温度变化结果：先是 明显下降，原油流动性明显变好。试验表明，特 较高的地层温度，然后逐渐下降到一定程度后，经 （超）稠油具有一定的屈服值，粘度高。因此应尽可 电杆加热，温度又逐渐升高，达到一定温度后，降低 能连续开井生产，以避免因停产后复产造成油井启 到井口温度。即加热初始点和井口为温度最低点。 动压力增大的现象。 所以，井筒举升原油时，合理温度实际就是保证这 （３）含水小于２０％时，含水原油比不含水原油 两点处达到要求的温度。 粘度高，这说明含水影响原油流动。 根据此原油流变特性研究，当Ａ、Ｂ两种原油 （４）在高温时，特别是ｃ组高粘度原油，剪切 温度大于５５℃、Ｃ组原油温度大于６５℃时，即使产 速率影响其粘度，开采时保持适当的采油速度，可 量低时（剪切速率低），流变性明显改善，粘度大大 以提高产量。 降低。因此，根据地温、生产时间（注蒸汽开采，井 底油温随生产时间变化大）、油井产量及井筒最低 参考文献： 温度，计算出电杆加热深度和功率，保证油井井筒 ［１］李传宪，罗哲鸣．原油流变性及测量［Ｍ］．东营：石油 温场达标，使油井正常生产。 大学出版社．１９９４． 编辑刘兆芝 ・●””●・…●・…●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●“・・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●“ －驴驴驴・自 简讯 驴驴痧 《特种油气藏》在第五届全国石油和化工行业优秀期刊评选中荣获优秀期刊二等奖。
