泡點(diǎn)壓力處地層原油黏度預(yù)測(cè)

張 可，李 實(shí)，馬德勝，陳興隆

（提高石油采收率國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

引 言

黏度參數(shù)是表征流體相態(tài)特征和流動(dòng)特征的一個(gè)重要參數(shù)，同時(shí)也是油藏開發(fā)方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵工程參數(shù)之一。由于現(xiàn)場(chǎng)取樣條件、經(jīng)濟(jì)成本等因素的制約，實(shí)驗(yàn)室有時(shí)無法直接獲得具有代表性的地層流體樣品，無法直接測(cè)得地層條件下的原油黏度值，給油藏?cái)?shù)值模擬和開發(fā)方案的調(diào)整帶來了較大的影響。目前，間接獲得地層原油黏度的計(jì)算方法主要有經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式和狀態(tài)方程法。狀態(tài)方程法主要通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行反復(fù)迭代運(yùn)算預(yù)測(cè)含氣原油黏度，而對(duì)于地面脫氣原油則無法預(yù)測(cè)，且該方法要求參數(shù)較多、耗時(shí)長(zhǎng)、對(duì)計(jì)算機(jī)配制要求較高。預(yù)測(cè)地面脫氣原油的關(guān)系式主要有：Beal[1]、Beggs-Robinson[2]、Glaso[3]、Labedi[4]、Kartoatmodjo-Schmidt[5]；預(yù)測(cè)地層泡點(diǎn)壓力點(diǎn)處原油的關(guān)系式主要有：Chew-Connally、Beggs-Robinson、Kartoatmodjo-Schmidt、Labedi[6]。根據(jù)參數(shù)選擇特點(diǎn)一般可將經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式分為2類，一類是根據(jù)國(guó)內(nèi)特定油田或區(qū)塊進(jìn)行回歸的，針對(duì)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍有限[7-11]；另一類是根據(jù)國(guó)外特定油田或區(qū)塊數(shù)據(jù)回歸的，對(duì)國(guó)外數(shù)據(jù)吻合較好，對(duì)中國(guó)油田數(shù)據(jù)偏差較大[12-14]。因此，本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，利用多元回歸法，發(fā)展了預(yù)測(cè)地層原油黏度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，解決了國(guó)外公式對(duì)中國(guó)原油黏度預(yù)測(cè)精度低的難題。

1 實(shí)驗(yàn)裝置

PVT裝置為法國(guó)ST公司生產(chǎn)的超高壓可視相態(tài)裝置，型號(hào)為PVT-240/1500FV，最高測(cè)試壓力為150 MPa，最高測(cè)試溫度為200 ℃，最大容積為240 mL。黏度測(cè)量裝置為西安石天公司生產(chǎn)的落球式黏度計(jì)，最高測(cè)試壓力為70 MPa，最高測(cè)試溫度為100 ℃，最大容積為20 mL。密度計(jì)為安東帕公司生產(chǎn)，型號(hào)為DMA4500。

2 黏度模型建立

模型采用實(shí)驗(yàn)室10余年積累的完整PVT測(cè)試報(bào)告數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括：泡點(diǎn)壓力、地層溫度、地面脫氣油密度、不同壓力條件下地層油黏度、氣油比等，并涵蓋國(guó)內(nèi)樣品（大慶、吉林、遼河、新疆、渤海、青海、華北、長(zhǎng)慶）58個(gè)、國(guó)外樣品（康菲、科麥琪、尼日爾、乍得、蘇丹）共210個(gè)。此外，引用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)55個(gè)。

通過對(duì)數(shù)據(jù)分析，泡點(diǎn)壓力處黏度與對(duì)應(yīng)溫度下地面脫氣油黏度在對(duì)數(shù)坐標(biāo)下存在一定的線性關(guān)系（圖1）。

圖1 泡點(diǎn)壓力處黏度與脫氣油黏度關(guān)系

2.1 國(guó)內(nèi)外通用公式

選取國(guó)內(nèi)外黏度數(shù)據(jù)，利用多元非線性回歸法（麥夸特法和通用全局優(yōu)化法）得出式（1）。公式樣本范圍：地面油黏度為1.6～980.0 mPa·s，氣油比為0.3～255.8 m3/m3。

式中：μob為泡點(diǎn)壓力處地層油黏度，mPa·s；GOR為氣油比，m3/m3；μod為油藏溫度下地面脫氣油黏度，mPa·s；a=0.887 60，b=-0.159 47，c=0.967 18。

式（1）與4種預(yù)測(cè)方程（Chew-Connally、Beggs-Robinson、Kartoatmodjo-Schmidt、Labedi）進(jìn)行誤差對(duì)比（表1）。由表1可知，根據(jù)特定油田或區(qū)塊樣品得出的方程最大平均相對(duì)誤差為 757%，最大絕對(duì)誤差為 326%，最大均方根為 644.47%，最大標(biāo)準(zhǔn)差為85.25%。

表1 泡點(diǎn)壓力點(diǎn)原油粘度預(yù)測(cè)方程誤差

2.2 國(guó)內(nèi)樣本公式

選取國(guó)內(nèi)黏度數(shù)據(jù)，利用多元非線性回歸法（麥夸特法和通用全局優(yōu)化法）得出式（2）。公式樣本范圍：地面油黏度為1.56～659.00 mPa·s，氣油比為7.7～255.8 m3/m3。

式中：d=4.656 70，e=-0.484 12，f=0.775 99。

式（2）與4種預(yù)測(cè)方程（Chew-Connally、Beggs-Robinson、Kartoatmodjo-Schmidt、Labedi）進(jìn)行誤差對(duì)比（表2）。由表2可知，式（2）預(yù)測(cè)關(guān)系式的相對(duì)誤差、絕對(duì)誤差、均方根誤差、標(biāo)準(zhǔn)差值都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有預(yù)測(cè)公式，說明該公式預(yù)測(cè)精度較高、系統(tǒng)偏差較小。

表2 泡點(diǎn)壓力點(diǎn)原油黏度預(yù)測(cè)方程誤差

3 模型準(zhǔn)確性分析

3.1 通用公式準(zhǔn)確性

由圖 2可知，與同類預(yù)測(cè)關(guān)系式相比，式（1）具有最小誤差分布和分散度，誤差滿足工程要求。五個(gè)預(yù)測(cè)關(guān)系式平均相對(duì)誤差的由大到小關(guān)系為：Labedi＞Kartoatmodjo-Schmidt＞ Beggs-Robinson ＞ Chew-Connally＞式（1）。其中，Chew-Connally的平均相對(duì)誤差與式（1）較為接近。但其相對(duì)誤差、絕對(duì)誤差、均方根誤差均高于式（1）。式（1）在的平均相對(duì)誤差分布較為均勻，處于-50--+50之間，說明預(yù)測(cè)偏差分布合理。

圖2 泡點(diǎn)壓力點(diǎn)黏度模型誤差分布

3.2 國(guó)內(nèi)樣本公式準(zhǔn)確性

由圖3和表2可知，與同類預(yù)測(cè)關(guān)系式相比，式(2)具有最小的相對(duì)誤差分布和分散度，誤差滿足工程要求。五個(gè)預(yù)測(cè)關(guān)系式平均相對(duì)誤差的由大到小關(guān)系為：Labedi＞Beggs-Robinson ＞ Kartoatmodjo-Schmidt＞ Chew-Connally＞式（2）。其中，Chew-Connally的平均相對(duì)誤差與式（1）較為接近。但其相對(duì)誤差、絕對(duì)誤差、均方根誤差均高于式（1）。Labedi始終處于負(fù)平均相對(duì)誤差，其具有最大的平均相對(duì)誤差。式（1）在的平均相對(duì)誤差分布較為均勻，處于-50--+50之間，說明預(yù)測(cè)偏差分布合理。

圖3 泡點(diǎn)壓力處黏度模型誤差分布（國(guó)內(nèi)通用公式）

4 結(jié) 論

（1）歸納總結(jié)了目前主要預(yù)測(cè)泡點(diǎn)壓力處原油黏度的公式，并分析了已有公式提出的背景及適用條件。

（2）在測(cè)試 300余個(gè)地層油樣品的高壓物性及黏度的基礎(chǔ)上，提出預(yù)測(cè)油藏條件下泡點(diǎn)壓力點(diǎn)處地層油黏度關(guān)系式（國(guó)內(nèi)外通用關(guān)系式和國(guó)內(nèi)原油通用關(guān)系式），一定程度上填補(bǔ)了適應(yīng)我國(guó)原油性質(zhì)的通用關(guān)系式的空白。

（3）通過與現(xiàn)有的黏度關(guān)系對(duì)比，提出的黏度預(yù)測(cè)關(guān)系式形式簡(jiǎn)單，便于快速計(jì)算，預(yù)測(cè)精度滿足工程要求，同時(shí)為油藏工程方案設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬器的修改完善提供了可靠的黏度關(guān)系式。

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