含水率对原油粘度影响的实验研究

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§：摘要应用高温高压流变仪，模拟地ｉｌ层条件下流体状态，时塔河油田的原油进ｌｌ行了试验研究，测量了不同温度、不【；ｌ压ｌｌ力下油水混合物的粘度，研究结果表明含ｌｌ水原油粘度随含水率变化存在极大值ｌｅ（非乳化拐点）。结论可为油田的开发及§ｌ油气集输提供科学依据。ｌｌ主题词含水率原油流变性原油ｌ

；粘度ｌ

原油流变性是油田开发及油气集输中重要的物性参数，原油的粘度反映原油在流动过程中内部的摩擦阻力。含水率是影响原油粘度的因素之一，在油田开发过程中原油的粘度决定其在地层中的渗流能力，也影响它在管道中的流动能力。在采油工艺设计和原油管输工艺中加热站的设计、管输压降的计算等都与原油的流变性有密切关系。因此，了解原油粘度的变化特点有重要的实际意义。通过控制原油粘度实现管输原油的方法，达到在规定输量的条件下最大限度的降低能耗。本文用高温高压流变仪对塔河油田的原油样品及其油气水混合物进行了粘温特性测量，研究了压力、温度、含水率对流体粘度影响关系，建立了经验公式，为油田的开发以及输油管道设计提供科学依据。

１．测量原理与方法

１．１测量原理

高温高压液体流变仪测量原理是落球法测粘度，即在层流条件下，钢球在光滑盛液标准管中自由下落和液体的粘度有以下关系：

ｐ＝ｋ（Ｐ２一ＰＩ）ｔ（１）式中：

肛——液体粘度，ｍＰａ·８；

Ｐ：——钢球的密度，ｇ／ｃｍｌ；

６８油气田地面工程第２２卷第２期（２００３．２）·ｔ·技术纵横

Ｐ．——液体的密度，ｇ／ｃｍ３；

ｐ一钢球的下落时间，８；

≈——定标常数，％值大小与管径、管子长度及倾斜角度、钢球直径等有关，可由已

知粘度的标准液体测出。

１．２试验条件

试验设备：高压计量泵、恒温水浴、高温高压粘度计、高压管线、精密压力表、转样器、阀门等。

原油样品：塔河油田ＴＫ４２７井所产脱气原油。

水样：地层产出水，矿化度为７０００ｍｇ／Ｌ。

１．３测量方法

（１）将一定量的油气水混合物按一定比例充分混合均匀后由转样器转入测量仪，在一定温度下，测量其在不同压力下的粘度。

（２）改变温度。待温度稳定后，测量混合物在不同压力下的粘度。

（３）重复步骤（２），直到所需数据为止。

２．实验结果与分析

对塔河油田ＴＫ４２７井所产油样进行了测量，对原油、不同含水率的原油及油水混合物在不同压力、温度下的粘度变化规律进行了实验研究。

２．１原油的粘温特性

通过试验测量，得到ＴＫ４２７原油在不同压力下的粘温特性曲线，如图ｌ所示。图１表明原油的粘度与温度之间存在指数关系，利用回归法可得出粘度与温度之间的关系。

设粘度与温度之间的关系为：

“＝Ａｅ”（２）

式中：

肛——粘度，ｍＰａ·ｓ；

ｒ——温度，℃；

Ａ——与压力、原油组分有关的待定数值；

曰——与原油组分有关的待定数值。

？

罨

掣

温度（℃）

圈１原油粘沤特性曲线

２·２原油的粘度与含水率的关系特性

通过实验测量得到不同温度、压力下的原油粘度与含水率的关系特性图．典型图线如图２所示。

含水率（％）

圈２常压下ＴＫ４２７廪油轱度一含水率美系

２．３待定系数拟合结果

按公式（２）由图ｌ及图２的特征曲线拟合出不同含水率下系数Ａ与压力的关系见表１。

裹１不同含水率下系数Ａ与压力的关系压力

原油１０％２０％３０％５０％７０％９０％（ＭＰａ）

０．１３２７７４４０４２４８８０３７８１４５ｌ１８８４７６９２．６１６０．０３３０４７４ｊ４００９４３６４８３１６９２０６９２６５４６１７０８５３８１０５４７８７ｌ１２４３２ｌ９６４５．８２７５ｌ２６５８．５ｉ７９．３１０４５６３４５７６０２１０９６３３钉２３７４３０１８８．９１５５４４４０７０５９３１８“０２１２２４７４４６２．６８４８．６２３６２２０６５７１０８４０２４２１２３９６１３５３４４２３４ｌ９３０２２５６．９

不同含水率下系数Ａ与压力的关系表现为线性关系，设系数Ａ与压力的关系如式（３）所示：

Ａ＝Ｃ＋ＤＰ（３）

式中：

．Ｐ——压力，ＭＰａ；

Ｃ、Ｄ——与含水率有关的系数。

将表ｌ中数据进行线性拟合，得出不同含水率下Ｃ、Ｄ的数值，见表２。

待定系数日是与原油的组成相关的量，同一油样或相同含水率下应为同一数值，因此对同一含水率下的丑值取其平均值，得到系数Ｂ与不同含水率的关系如表２中所示，不同含水率时系数日是不同的。

裹２系数Ｃ、Ｄ、Ｂ与古水率的关系

含水串相关系数

ＣＤ日

（Ⅵ％）Ｒ

原油０％３１０１０．５１６３６．９４—０．０７２８７３ｏ９９２９Ｉｏ％３８４２５．９２１７９２４—０．０７０１６７ｏ９９４４

２０％８９４２８ｌ６２０５．７７一ｏ．０７５４６３ｏ９９９ｌ

３０％８１５３７４２７２．５８４一ｏ０５９４９２ｏ９９９ｌ

２０％２０２３．４６１３ｌ７６８一ｏ．０５８９１３０９６１６

７０％６４０．６８ｌ１３３６８９一ｏ０４７５３５ｏ９４７Ｉ

９０％１５８２５６４７４８２７一ｏ．０２９２５７ｏ９７２４

３．结论

（１）原油及油水混合物的粘度随温度的升高而减小，粘度与温度符合指数关系。

（２）对比原油在不同温度、压力下的粘度一含水关系曲线，可以看出原油粘度随含水率的升高先星上升趋势，达到一极大值后又呈下降趋势．随后随含水率的上升而下降，此极值点为油水非乳化的拐点，由于组分不同粘度一含水特性曲线不同，达到的极值拐点可能不同，ＴＫ４２７原油粘度极值在含水２０％左右，类似组分的原油粘度可以通过拟合公式求得。

（３）在外输原油时掺水降粘应避免极值点，应最大限度的节约能源，降低能耗，提高输油效率。

（４）应用回归的经验公式可以进行原油粘度的预测，对现场应用有重要的指导意义。

（栏目主持樊韶华）

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