渤海稠油油藏原油黏溫關(guān)系研究

王大為，岳寶林，劉小鴻，張風(fēng)義

(中海石油(中國)有限公司天津分公司勘探開發(fā)研究院，天津塘沽 300452)

渤海稠油油藏原油黏溫關(guān)系研究

王大為，岳寶林，劉小鴻，張風(fēng)義

(中海石油(中國)有限公司天津分公司勘探開發(fā)研究院，天津塘沽 300452)

選取渤海油田地面50 ℃脫氣原油黏度366.4～72 477.0 mPa·s的黏溫曲線進(jìn)行擬合，結(jié)果表明ASTM標(biāo)準(zhǔn)二次對數(shù)坐標(biāo)下，各樣本的直線擬合關(guān)系良好，各直線的斜率近似相同，并進(jìn)一步得出了渤海稠油黏度預(yù)測公式，根據(jù)50℃地面原油黏度可以預(yù)測其他溫度時(shí)的脫氣原油黏度。將計(jì)算得出的地層溫度下的脫氣原油黏度與已有的PVT實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，通過數(shù)據(jù)回歸，得出了地層含溶解氣的原油黏度預(yù)測公式，可為渤海稠油油藏開發(fā)方案設(shè)計(jì)提供參考。

渤海油田；稠油；黏度預(yù)測；黏溫曲線；氣油比

目前，渤海油田有20多個(gè)稠油油田或含油氣構(gòu)造[1]，但是不同油藏的原油黏度存在較大差異，這直接影響到開發(fā)方式的選擇。由于高溫黏溫曲線的測定實(shí)驗(yàn)周期長、費(fèi)用高，部分油田只進(jìn)行了低溫(20～90 ℃)黏溫曲線的測定，對于注蒸汽熱采時(shí)的高溫原油黏度缺乏有效的預(yù)測方法；此外，特超稠油油藏砂巖疏松、流體黏度大，導(dǎo)致高壓物性取樣困難，難以獲得地層PVT數(shù)據(jù)，因此需要確定合理預(yù)測地層原油黏度的方法[2-10]。本文選取渤海油田地面50 ℃脫氣原油黏度為366.4～72 477.0 mPa·s的黏溫曲線進(jìn)行擬合，得出了渤海稠油油藏原油黏度預(yù)測公式，再利用已有的高壓物性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)回歸，得出了地層含氣原油黏度的預(yù)測公式。

1 稠油的黏溫關(guān)系

根據(jù)稠油油藏分類標(biāo)準(zhǔn)[11]，可將其分為普通稠油、特稠油和超稠油3類。普通稠油為脫氣油黏度大于100 mPa·s，或者油層條件下黏度大于50 mPa·s、脫氣油黏度小于10 000 mPa·s、密度大于9 200 kg/m3(22°API)的原油；特稠油為脫氣油黏度大于10 000 mPa·s，小于50 000 mPa·s，密度大于9 500 kg/m3(15°API)的原油；超稠油為脫氣油黏度大于50 000 mPa·s，密度大于9 800 kg/m3(13°API)的原油。稠油黏度隨溫度的升高急劇降低，這也是熱采法開采稠油的理論依據(jù)。

國際上常用稠油ASTM(American Society of Testing Materials)標(biāo)準(zhǔn)黏度-溫度坐標(biāo)表征稠油黏溫關(guān)系[11]，該圖版坐標(biāo)下原油脫氣黏度的雙對數(shù)與絕對溫度的對數(shù)呈現(xiàn)較好的直線關(guān)系，并且大多數(shù)稠油油藏的直線斜率較為一致(圖1)。油層條件下，稠油中也可以溶解有天然氣，但一般溶解氣量較小，原油黏度隨溶解氣油比的升高而逐漸降低。

圖1 國內(nèi)部分稠油黏溫關(guān)系(ASTM圖版)

2 渤海稠油油藏脫氣原油黏度預(yù)測

為了驗(yàn)證ASTM圖版法在渤海油田的適用性，選取了渤海11個(gè)稠油油田測試溫度20～230 ℃的18條黏溫曲線進(jìn)行了分析，黏溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用公式(1)進(jìn)行擬合。

(1)

式(1)中假設(shè)直線斜率C為50 ℃脫氣原油黏度的函數(shù)，因此需研究黏度對于斜率的影響。

將18條黏溫曲線繪制在ASTM圖版上，如圖2所示，各條黏溫曲線均成較好的直線關(guān)系，直線斜率略有不同(圖3)。為了考察原油黏度對于斜率C的影響，將圖3中各直線斜率進(jìn)行擬合，關(guān)系見式(2)，同時(shí)求得各直線斜率的平均值為C=-3.728。

(2)

圖2 渤海稠油黏溫關(guān)系(ASTM圖版)

圖3 渤海稠油黏溫曲線斜率

應(yīng)用式(2)計(jì)算的直線斜率和斜率平均值C=-3.728分別在ASTM圖版上繪制不同黏度時(shí)的黏溫曲線(圖4)，經(jīng)過對比可以看出，兩者計(jì)算值基本相同，可以應(yīng)用斜率平均值C=-3.728對渤海稠油油藏脫氣原油黏度進(jìn)行預(yù)測。

將50 ℃地面脫氣原油黏度帶入式(1)可以得到

(3)

將C=-3.728代入式(3)，進(jìn)一步得到下式：

(4)

由式(4)可以看出，得到50 ℃地面脫氣原油黏度便可以預(yù)測該樣品其他任意溫度下的脫氣原油黏度。

應(yīng)用5個(gè)實(shí)例油田的黏溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與式(4)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比(圖5)，可以看出，當(dāng)溫度小于230 ℃時(shí)預(yù)測結(jié)果較為準(zhǔn)確；當(dāng)溫度大于230 ℃時(shí)擬合效果稍差，但此時(shí)渤海典型稠油油田原油黏度均已降至10 mPa·s以下，不影響開發(fā)方式的確定。

圖4 斜率取函數(shù)關(guān)系與常數(shù)時(shí)ASTM黏溫曲線對比

圖5 脫氣原油黏度預(yù)測值與樣本實(shí)測值對比

3 渤海稠油油藏含氣原油黏度預(yù)測

當(dāng)稠油中溶解天然氣時(shí)，在油層條件下，含氣原油黏度降低。溶解氣油比越高，黏度降低越多。溶解氣原油黏度可以由脫氣原油黏度計(jì)算得出。根據(jù)美國600個(gè)實(shí)測原油樣品的2000多個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，兩者之間具有式(5)所示的關(guān)系[11]。

(5)

式中：μos——地層溫度下含氣原油黏度，mPa·s；A、B——溶解氣油比的函數(shù)。

由式(5)得到

lgμos=Blgμod+lgA

(6)

由式(6)可以看出，脫氣原油黏度和含氣原油黏度的一次對數(shù)呈線性關(guān)系。

部分渤海典型稠油油藏已測得脫氣和含氣原油黏度，將其繪制成圖6，可以進(jìn)一步得出兩者之間的擬合關(guān)系為式(7)。

(7)

應(yīng)用該方法預(yù)測了渤海典型稠油油藏地層含氣原油黏度，見表1，該預(yù)測結(jié)果的適用范圍(考慮當(dāng)前樣本范圍)：地面黏度366.4～72 477.0 mPa·s；地層溫度為20～230 ℃。

圖6 脫氣與含氣原油黏度關(guān)系擬合曲線

4 結(jié)論

(1)渤海稠油油藏脫氣原油黏度的二次對數(shù)與絕對溫度的一次對數(shù)有較好的線性關(guān)系，利用實(shí)驗(yàn)測得的50 ℃脫氣原油黏度，可以預(yù)測該樣品任意溫度下的脫氣原油黏度，對溫度小于230 ℃時(shí)的預(yù)測結(jié)果較為準(zhǔn)確。

(2)渤海稠油油藏脫氣原油黏度和含氣原油黏度的一次對數(shù)呈線性關(guān)系?？梢岳妹摎庠宛ざ扔?jì)算含氣原油黏度。應(yīng)用渤海典型稠油油藏?cái)?shù)據(jù)回歸公式進(jìn)行計(jì)算，平均相對誤差為14.1%，為渤海稠油油藏開發(fā)方案設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。

表1 地層原油黏度預(yù)測結(jié)果

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編輯：李金華

1673-8217(2015)05-0084-03

2015-02-10

王大為，工程師，博士，1982年生，2012年畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣田開發(fā)專業(yè)，現(xiàn)從事海上稠油熱采技術(shù)研究工作。

中海石油(中國)有限公司“十二五”重大專項(xiàng)“渤海稠油熱力開發(fā)與開采技術(shù)研究”(YXKY-2013-TJ-02)部分研究成果。

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