塔河油田深层稠油掺稀降黏技术

稠油开采难题 ,扩大难动用储量动用程度 ,为稠油增 产技术作一些有益的探讨.
1 塔河油田概况
塔河油田主力产层为奥陶系 ,该油藏为下古生 界碳酸盐岩岩溶裂缝性油藏 ,原油属中 —高含硫 、含 蜡 、高黏的重质超稠油. 油藏储集体 (以溶洞 、裂缝 为主 )具有极强的非均质性 ,流体横向展布非均质 性也极强 [ 3 ]. 塔河油田超深层稠油油藏埋藏深度在 5 400 m 以下 ,地层压力系数 1. 091;油藏温度 126～ 130 ℃, 地 温 梯 度 2. 2 ℃ /100 m; 地 面 原 油 密 度 0. 952 7～1. 007 7 g / cm3、黏度 454～300 000 mPa·s; 含硫 2. 28% ～3. 35% ,属深层 、正常压力系数 、偏低 温异常 、重质稠油油藏 [ 4 ].
井口 油样
表 4 在 30 ℃时 TK623井稠油在不同掺稀比例下的黏温数据
编号
温度 /℃
1 30
2 30
3 30
4 30
稀稠油体积 /mL 稀油 稠油
-
150
100
100
75
150
100
150
黏度 降黏率 / (mPa·s) / %
385 000
-
360
99. 90
887. 5 99. 76
570
3. 035 5 × ( RS + 26. 690 5) - 0. 338 ;μ0 为 原 油 黏 度 ,
m Pa·s;
μ p
为脱气原油在压力
p下的黏度 , m Pa·s;
RS 为溶解气油比 , m3 /m3.
2. 1. 7 矿化度 (离子活动 )的影响 矿化度 (离子
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在计算表观黏度时也应该考虑到剪切速率的影响.
修正后的流变方程为
μ
=
αμυc 1
式中 :μ为表观黏度 , m Pa·s;α, c为待定系数 , 由实
验确定 ;μl为修正后的黏度 , m Pa·s; υ为剪切速率 ,
s- 1.
源自文库
2. 1. 6 溶解气的影响 溶解气的影响表征为
μ 0
= AμBp ,
式中 : A = 4. 404 4 × ( RS + 17. 793 5) - 0. 515 ; B =
(1)在一定含水范围内 ,随着含水的上升原油 黏度上升 ,且随着温度降低 ,上升的幅度增大.
(2)在低含水期乳化液的黏度变化较小 ,随含 水率的增加乳化液的黏度逐渐增加 ,当含水率增加 到一定值时 ,黏度达到最大值后 ,随后随含水率的增 加 ,乳化液的黏度变小.
图 1 6区典型油井黏温曲线
2. 1. 3 压力的影响 原油从井底流到地面的过程 中 ,压力逐渐降低. 图 2是不同压力下的原油黏温曲 线对比图. 由图 2可看出 :随着压力的降低原油黏度
2 稠油掺稀降黏室内实验研究
2. 1 塔河油田稠油黏度影响因素研究 2. 1. 1 稠油特性的影响 文献 [ 5 ]研究结果表明 ,
收稿日期 : 2008203211 作者简介 : 张荣军 (19682) ,男 ,副教授 ,博士 ,主要从事油气田开发工程方面的研究. E2mail: rjzhang888@163. com.
高的高黏原油 ,其降凝降黏作用较差. (2)所掺轻油的相对密度和黏度越小 ,降凝降
黏效果也越好 ; 掺入量越大 ,降凝降黏作用也越显 著.
(3)一般来说 ,稠油与轻油混合温度越低 ,降黏 效果越好. 混合温度应高于混合油的凝固点 3 ～5 ℃,等于或低于混合油凝固点时 ,降黏效果反而变 差.
(4)在低温下掺入轻油后可改变稠油的流型 , 使其从屈服假塑性体或塑性体转变为牛顿流体. 2. 2. 3 掺稀油室内实验评价 实验室内采用 S86、 TK615两口井的稀油 ,对 TK451、S71、TK623三口井 进行定温条件下 、不同掺稀比例的降黏实验 ,取样位 置均在井口. 实验结果见表 1—表 4.
图 2 TK427原油黏温特性曲线
逐渐降低. 原油从井底流到地面的过程 ,是压力逐渐 降低的过程 ,这说明在原油从井底流到地面的过程
图 3 常压下 S48原油黏度 - 含水率关系图
2. 1. 5 流动状态的影响 实验表明 [ 5 ] ,稠油在井
筒中的流动存在剪切稀释性 ,其流动速度影响到流
体的黏度. 流动状态可理解为不同剪切速率的影响 ,
表 1 在 21 ℃时 TK451油样不同掺稀比例降黏结果
编号
温度 /℃
1 21 2 21 3 21
4 21
油体积 /mL 稠油 稀油
200
-
200 50. 0
200 66. 7
200 85. 7
黏度 降黏率 / (mPa·s) / %
75 000 4 100 2 800
94. 5 96. 3
1 440
(3)塔河油田开采稠油时井筒温度应保持在 60 ℃以上.
中受压力因素的影响 ,原油黏度降低 ;随着压力的增 加混合物黏度逐渐升高 ,但从实验结果来看 ,升高的 幅度不大. 2. 1. 4 含水的影响 图 3 是常压下 S48 井的原油 黏度与含水率关系的室内实验图. 从图 3可以看出 , 随着含水的增加 ,原油乳化逐渐严重 ,混合物黏度逐 渐升高. 当含水到达一定值后 ,混合物黏度开始下 降. 这主要是因为在低含水区混合物处于油包水乳 化状态 ,当含水到达一定程度后 ,混合物转相为水包 油状态. 而温度对不同含水时混合物黏度具有相同 的影响规律 ,都是温度升高黏度降低. 塔河油区的稠 油在井筒内流动时具有以下特点 :
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西安石油大学学报 (自然科学版 )
活动 )对原油的黏度影响很大. 这种影响表现为产 出液中的高 、低矿化度水与原油乳化后的影响. 目前 理论与实验的结果都说明 ,各地区的差异性很大. 2. 2 掺稀油室内实验研究 2. 2. 1 降黏原理 国内外研究表明 [ 526 ] ,稠油是一 种由可溶沥青粒子组成的胶体 ,沥青粒子相互缠结 在由软沥青组成的溶剂中. 因此 ,稠油的高黏度主要 是由于可溶沥青粒子相互缠结引起的. 流变性测量 表明 ,稠油黏度随沥青浓度的增加急剧增加. 掺入稀 油 ,其作用在于减少了沥青的质量分数 ,从而减少了 可溶沥青粒子相互缠结的程度.
对于塔河油田来说 ,稠油油藏埋藏深 ,现有的稠 油热采工艺不适应该类油藏的开发要求. 而且塔河 油田超深层稠油油田是新开发的油田 ,由于原油性 质的非均质性 ,油井自喷期短 ,上产规模大 ,时间短 , 采油工艺技术尚未配套 ,稠油开采及开发和上产的 难度很大 ,国内外也尚无成熟的工艺技术借鉴. 因 此 ,寻找适合塔河油田超深层稠油的井筒降黏和举 升配套工艺技术是超深层稠油油田开发的当务之 急. 本文针对塔河油田的稠油特性进行掺稀降黏室 内试验 ,并对该工艺进行现场试验 ,设计出一套适合 于塔河深层稠油油藏开发的新工艺 ,期望解决深井
塔河油田深层稠油掺稀降黏技术
张荣军 1 ,李海军 2 ,任月玲 3
(1. 西安石油大学 石油工程学院 ,陕西 西安 710065; 2. 西北油田公司 ,新疆 乌鲁木齐 830000; 3. 华北油田 ,河北 任丘 062550)
摘要 :针对塔河油田超深层稠油储层地质特点和稠油性质 ,进行了稠油掺稀降黏室内实验和现场试 验. 室内实验分析了塔河油田稠油黏度的影响因素 (稠油特性 、温度 、压力 、含水 、流动状态 、溶解 气 、矿化度 ). 讨论了塔河油田稠油掺稀降黏的原理及降黏规律 ,并采用 2口井的稀油对 3口井的稠 油进行定温条件下不同掺稀比例的稠油降黏实验. 实验结果表明 :掺稀比例和稠 、稀油黏度差等因 素都会影响降黏的效果. 当稠油与稀油以体积比 1∶1混合后 ,稠油黏度下降幅度较大 ,降黏率一般 大于 95%. 现场试验表明 ,各种掺稀降黏工艺管柱及工艺均能适用于塔河油田不同开采方式 、不同 含水情况下油井的正常生产 ,工艺的普适性较好. 塔河油田深层稠油油藏掺稀降黏效果明显 ,投入 产出比为 1∶7. 关键词 :塔河油田 ;深层稠油 ;掺稀降黏 中图分类号 : TE357 文献标识码 : A
99. 85
备注
稀油为 S86井 井口 油样
表 1—表 4数据示出 : ①相同温度条件下 ,不同 掺稀比例的降黏率不同 ,在一定范围内 ,掺入稀油越
多 ,其降黏率越大 ;另外所掺稀油的密度越小 ,降黏 率越高 ; ②掺稀降黏效果与掺入稀油的性质有关 ,如 TK623井 , 掺入 S86 井稀油后 的降 黏效 果比掺 入 T615井稀油样的降黏效果好 ,同样 ,在稀油样和掺 入比例相同的条件下 ,对不同油井的降黏效果也不 一样 ; ③稠油黏度越高 ,掺入稀油后降黏率越大 ,这 说明掺稀油对高黏稠油井更适合.
稠油开采是自 20世纪 40年代以来国际稠油界 最重大的石油科学攻关课题之一 [ 1 ]. 稠油的开采主 要表现为两大难题 :一是由于稠油在油层中不流动 或流动性差 ,原油流入井筒困难 ;二是原油可以流入 井筒 ,但仅靠油藏的压力和温度原油难以流出地 面 [ 2 ]. 因此 ,稠油开采的技术攻关都是围绕这两大 难题展开的.
98. 1
备注
稀油为 S86 井 井口 油样
掺入比例
不掺稀油 φ(油 S86) ∶φ(油 S71) = 4∶6 φ(油 S86) ∶φ(油 S71) = 3∶7
表 2 S71井稠油在不同掺稀比例下的黏温数据
20
13 300 40 000
30
2 720 18 600
40 71 000 1 320 3 950
由此可见 ,掺稀油降黏具有以下积极的作用 : (1)降低原油黏度 ,易于流动 ,同时降低摩阻压 力损失 ; ( 2 )低密度稀油与地层稠油混合后的混合液密 度小于原稠油密度 ,可降低井筒静压损失 ,从而提高 产量或降低井底流压. 2. 2. 2 降黏规律 (1)轻油掺入后可起到稠油降黏降凝作用 , 但 对于含蜡量高和凝固点较低而胶质 、沥青质含量较
2009年 5月 第 24卷第 3期
西安石油大学学报 (自然科学版 ) Journal of Xi′an Shiyou University (Natural Science Edition)
文章编号 : 16732064X (2009) 0320084204
M ay 2009 Vol. 24 No. 3
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张荣军等 :塔河油田深层稠油掺稀降黏技术
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稠油中重金属元素镍 、钒的含量是影响原油黏度的 主要因素. 原油中的胶质与沥青质含量 、原油及流体 的酸碱性以及原油中的含蜡量对降黏效果有较大的 影响. 当原油中沥青质含量高 (相对于含胶质 ) 、流 体呈碱性以及原油含蜡量低时 ,降黏效果好. 2. 1. 2 温度的影响 塔河油田奥陶系稠油黏度具 有普遍的温度敏感性. 随着温度的升高原油黏度急 剧降低. 图 1黏温曲线是对几口井的油样作黏温实 验得出的结果. 黏温曲线有以下几个特点 :
温度 / ℃
50
60
32 500 18 750
600
470
850
720
70 16 000
(mPa·s)
80 14 500
90 7 800
表 3 在 30 ℃时 TK623井在不同掺稀比例下的黏温数据
编号
温度 /℃
1 30
2 30
3 30
4 30
5 30
6 30
稀稠油体积 /mL 稀油 稠油
-
( 1 )不同原油同一温度下对应的黏度差随着温 度的降低而增大. 在 90 ℃时黏度差很小几乎为 0, 70 ℃时最大黏度差为 4 000 mPa· s,温度为 40 ℃ 高达 64 000 m Pa·s.
(2)塔河油田稠油黏温曲线存在一个拐点区 域 ,温度低于这个区域 ,黏度随着温度降低急剧增 高 ,拐点范围在 55～65 ℃间. 原油黏度在低温度段 对温度最为敏感.
150
75. 0 150
50. 0 150
38. 0 150
100. 0 150
64. 5 150
黏度 降黏率 / (mPa·s) / %
385 000
-
14 800 96. 2
26 500 93. 1
30 000 92. 5
13 000 96. 9
17 200 95. 6
备注
稀油为 TK615 井