CN102400668A - 稠油井筒降粘方法及适用于稠油掺稀比的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及稠油井筒降粘方法及适用于稠油掺稀比的确定方法，包括：在室内不含水，固定温度、外输粘度时，绘制掺稀优化主图版，根据该图版，由稠油粘度和掺稀油密度得出非修正掺稀比值a；在室内不同稠油粘度、实验温度和掺稀油密度下，绘制外输粘度-掺稀比影响系数图版，根据该图版，由油井外输粘度得出外输油粘度影响系数k；在现场不同稠油粘度、油井不含水时，绘制产量-掺稀比修正图版，根据该图版，由油井产量值得出产量对掺稀比的修正值b；在现场不同稠油粘度、产量值时，绘制含水量-掺稀比修正图版，根据该图版，由油井含水量得出含水量对掺稀比的修正值c；由公式γ＝ka+b+c得到油井最佳掺稀比γ。本发明的方法适用于超稠油掺稀比的确定，大大节约了掺稀油的使用量。

Description

稠油井筒降粘方法及适用于稠油掺稀比的确定方法

技术领域

本发明涉及稠油井筒降粘方法以及适用于稠油掺稀比的确定方法。

背景技术

世界稠油资源累计探明储量13.95×10¹²桶(约2.22×10¹²t)，巨大的资源量决定了稠油必将是21世纪的油气开发的重要阵地。

众所周知，采用降粘措施是开采稠油的有效手段。这些降粘措施包括掺稀工艺、火烧油层、蒸汽吞吐、化学降粘、电加热等。掺稀工艺是各种降粘措施中应用效果最好、适用性最广的降粘工艺。

目前塔河油田稠油探明储量为4.8亿吨，在相当长一段时间内，掺稀降粘依然是稠油井筒降粘的主要方式，通过该项技术的应用，能为现场掺稀提供技术指导，有效节约稀油油量，最大限度提高稀油利用率，增加稠油动用储量。同时，塔里木油田与塔河油田处于同一盆地，油藏类型相似，目前稠油探明储量1860万吨，可直接使用该技术进行指导开采。

根据实际生产情况，要保证油井正常生产，井口外输粘度需控制在一定范围之内，而外输粘度μ_w与稠油粘度μ_c、掺稀油粘度μ_x和掺稀比γ有关。掺稀比γ是指掺稀油与油井中的稠油的质量比，在稠油井掺稀生产过程中，在外输粘度一定情况下，掺稀比是稠油井筒降粘的关键参数。

目前国内已经针对一定范围温度、粘度的稠油掺稀比开展研究，通常用下式表述掺稀比与稠油粘度等参数的关系：

$\mathrm{\γ}=\frac{\mathrm{lglg}{\mathrm{\μ}}_w-\mathrm{lglg}{\mathrm{\μ}}_c}{\mathrm{lglg}{\mathrm{\μ}}_x-\mathrm{lglg}{\mathrm{\μ}}_w}---\left(1\right)$

然而，上式仅适用于不含水，温度一定条件下的稠油掺稀比的确定，没有考虑到油井含水、产量等现场因素的影响，且与现场实践存在一定差距。如何针对稠油掺稀井的掺稀比进行科学的确定，并且获得较准确的掺稀比数值，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

由于在生产实践中，掺稀比除了与稠油粘度、掺稀油粘度有关外，还与产量q和含水f之间存在一定关系，本发明的方法就是在充分考虑现场因素f、q条件下，揭示γ与μ_w、μ_c、μ_x之间的关系。

本发明提供一种稠油井筒降粘方法，其特征在于，通过下述方法确定稠油的掺稀比：

A在室内不含水，温度为一固定温度，外输粘度为一固定数值时，由不同掺稀油密度、不同稠油粘度的掺稀比的实验值绘制得到掺稀优化主图版，根据该图版，由稠油粘度和掺稀油密度得出非修正原始掺稀比值a；

B在室内不同稠油粘度范围，不同实验温度和不同掺稀油密度下，由不同外输油粘度值及其对应的掺稀比影响系数的统计值绘制得到图版，根据该图版，由油井外输粘度得出外输油粘度对掺稀比的影响系数k；

C在现场不同稠油粘度范围内，油井不含水时，由不同油井产量值及其对应的掺稀比的统计值绘制图版，根据该图版，由油井产量值得出产量对掺稀比的修正值b；

D在现场不同稠油粘度范围内，油井不同产量值时，由不同油井含水量值及其对应的掺稀比的统计值所绘制的图版，根据该图版，由油井含水量得出含水量对掺稀比的修正值c；

E将非修正原始掺稀比与产量对掺稀比的修正值、含水对掺稀比的修正值代入公式(8)，计算得到油井最佳的掺稀比γ；

γ＝ka+b+c                    (8)

其中，γ为油井最佳掺稀比；

k为外输油掺稀比影响系数；

a为非修正原始掺稀比；

b为产量修正值；

c为含水修正值。

本发明还提供一种适用于稠油的掺稀比的确定方法，即一种在稠油井筒降粘中确定稠油掺稀比的方法，该方法包括以下几个步骤：

A在室内不含水，温度为一固定温度，外输粘度为一固定数值时，由不同掺稀油密度、不同稠油粘度的掺稀比的实验值绘制得到掺稀优化主图版，根据该图版，由稠油粘度和掺稀油密度得出非修正原始掺稀比值a；

B在室内不同稠油粘度范围，不同实验温度和不同掺稀油密度下，由不同外输油粘度值及其对应的掺稀比影响系数的统计值绘制得到图版，根据该图版，由油井外输粘度得出外输油粘度对掺稀比的影响系数k；

C在现场不同稠油粘度范围内，油井不含水时，由不同油井产量值及其对应的掺稀比的统计值绘制图版，根据该图版，由油井产量值得出产量对掺稀比的修正值b；

D在现场不同稠油粘度范围内，油井不同产量值时，由不同油井含水量值及其对应的掺稀比的统计值所绘制的图版，根据该图版，由油井含水量得出含水量对掺稀比的修正值c；

E将非修正原始掺稀比与产量对掺稀比的修正值、含水对掺稀比的修正值代入公式(8)，计算得到油井最佳的掺稀比γ；

γ＝ka+b+c                (8)

其中，γ为油井最佳掺稀比；

k为外输油掺稀比影响系数；

a为非修正原始掺稀比；

b为产量修正值；

c为含水修正值。

其中，所述的步骤A中的图版的外输粘度固定值为3000mPa.s。

优选地，所述的步骤B中的图版的制作方法为：在不同稠油粘度范围内，不同实验温度，不同掺稀油密度下，分别以油井外输粘度为绘制步骤A图版的固定外输粘度值时的相应的掺稀比作为基值，将不同外输粘度下的掺稀比值与该基值的比值，与外输油粘度作图得到。

优选地，所述的步骤C中的图版的制作方法为：将绘制步骤A图版的固定温度值，带入现场油井温度与产量的统计值所得的关系式，计算得到一油井产量值，将该油井产量值带入相应的稠油粘度范围内，不含水的条件下，现场不同油井产量与其对应的掺稀比的统计值所得的关系式得到的掺稀比值作为基值，将不同油井产量值带入相应的稠油粘度范围内，不含水的条件下，现场不同油井产量与对应的掺稀比的统计值所得的关系式，计算得到的掺稀比值与相应的基值的差值，与油井产量值作图得到。

所述的步骤C中的由相应的稠油粘度范围内，某一含水量现场油井温度与产量的统计值所得的关系式为公式(3)：

t＝12.896Ln(q)-1.444                (3)

其中，t为温度，单位为摄氏度；q为产量，单位为吨/天。

所述的步骤C中的不同稠油粘度范围，不含水的条件下，不同油井产量与其对应的掺稀比的统计值所得的关系通式为公式(4)：

γ_q＝A₁q²+B₁q+C₁    0＜q    (4)

其中，γ_q为受产量影响的油井掺稀比，q为产量，单位为吨/天。

优选地，步骤D中所述的图版的制作方法为：在不同稠油粘度范围内，不同产量值的条件下，以相应的稠油粘度范围内，相应产量值，油井不含水的掺稀比作为基值，将不同的油井含水量，带入相应的稠油粘度范围内，相应产量值，现场不同油井含水量与其对应的掺稀比的统计值得到的关系式，计算得到的掺稀比值和该基值的差值，与油井含水量作图得到。

步骤D中所述的不同稠油粘度范围，不同产量值，现场不同油井含水量与其对应的掺稀比的统计值得到的关系通式为公式(5)、(6)、(7)：

γ_w＝A₂f²+B₂f+C₂       0≤f≤20％(5)

${\mathrm{\γ}}_w=A_3{e}^{B_{3}f}$ 20％＜f≤70％    (6)

γ_w＝0                 70％＜f    (7)

其中，γ_w为受含水影响的油井掺稀比，f为油井含水量。

本发明的适用于稠油掺稀比的确定方法优点是：

1、能通过稠油粘度、掺稀油密度、油井产量和含水快速有效确定油井掺稀比；

2、适用于任何粘度范围需要掺稀的稠油井；

3、适用于任何含水、产量范围的油井掺稀比确定，对现场生产具有较强的指导意义。

附图说明

图1为掺稀优化图版；

图2为外输粘度系数k确定图版；

图3为产量-掺稀比修正图版；

图4为含水-掺稀比修正图版；

图5为TH12118井原始掺稀比的读数示意图；

图6为TH12118井外输粘度影响系数的读数示意图；

图7为TH12118井产量修正值的读数示意图；

图8为TH12118井含水修正值的读数示意图；

图9为TH10112井原始掺稀比的读数示意图；

图10为TH10112井外输粘度影响系数的读数示意图；

图11为TH10112井产量修正值的读数示意图；

图12为TH10112井含水修正值的读数示意图。

具体实施方式

通过实验分析，掺稀油粘度与掺稀油密度ρ_c呈指数正相关关系，现场通常用掺稀油密度作为掺稀油的主要表征参数，掺稀油密度与粘度的关系如下所示：

${\mathrm{\μ}}_x=0.00000009e^{23.198{\mathrm{\ρ}}_x}---\left(2\right)$

确定掺稀油粘度与密度的关系后，室内考察温度、外输粘度一定，油井不含水的条件下，不同掺稀油密度下、不同稠油粘度的掺稀比，即掺稀油密度(对应掺稀油粘度)、稠油粘度和掺稀比之间的关系，得出在满足油田外输能力需求下，油井不含水、温度一定，外输粘度为一固定数值的条件的掺稀比优化主图版。该外输粘度固定值是由现场运输管线条件、保温措施等外界条件决定的。根据现场的掺稀油密度和同一固定温度下测定的稠油原始粘度，即可从图上读出油井非修正掺稀比，图1为50摄氏度下，外输粘度为3000mPa·s的掺稀比优化主图版。

同时，通过现场油井外输粘度变化规律进行室内实验，分析不同稠油粘度范围内，在不同实验温度和不同掺稀油密度条件下，不同外输粘度下的掺稀比变化情况，得到外输粘度与油井掺稀比影响系数k的关系曲线。在绘制掺稀比优化主图版时的外输粘度为固定值，而在测定外输粘度变化规律的室内实验时，该固定值在同一稠油粘度范围内，同一实验温度，同一掺稀油密度下，对应一掺稀比，以该掺稀比作为基值，当外输粘度满足大于该固定值时，此时掺稀比应小于基值，将此时的掺稀比与基值相比，即得到相应的外输粘度影响系数k值，此时k值应小于1，对掺稀比产生正影响；同理，外输粘度小于该固定值时，外输粘度影响系数k值对掺稀比产生负影响，此时k值应大于1；当外输粘度满足该固定值时，外输粘度影响系数k值为1，此时无影响。具体测定方法为：固定稠油粘度，温度，掺稀油密度数值，通过调节不同的掺稀比，改变外输粘度，得到多组外输粘度与掺稀比的数据。通过测定不同外输粘度下对应的掺稀比与外输粘度固定值3000mPa.s对应的掺稀比相比，即得到外输粘度影响系数曲线，从曲线上可读出外输油粘度对掺稀比的影响系数，如图2所示。需要说明的是，不同条件下相同的外输粘度对应的k值具有较强的同一性，因此绘制在一条曲线上。

产量和含水对掺稀比存在较大影响，需根据油井产量及含水对非修正掺稀比进行修正。现场油井的外输粘度一般均是在3000mPa.s。通过对现场掺稀油井的统计分析，得到温度与产量的关系式，产量与温度正相关，如下面的公式(3)所示。以步骤A的优化版图绘制温度为50摄氏度为例，由于掺稀优化主图版实验温度为50摄氏度，因此，由公式(3)得到其对应的理想产量值为55吨。

具体地，统计得到的温度与产量的关系式为：

t＝12.896Ln(q)-1.444                (3)

根据现场油井生产统计分析，得到不含水、不同稠油粘度范围油井的掺稀比与产量的关系式通式，如下面的公式(4)所示。根据公式(4)可得到不同产量下受产量因素影响的掺稀比，以步骤A的优化版图绘制温度为50摄氏度为例，由于室内实验标定50摄氏度时，通过公式(3)所得产量为55吨，为此，同一稠油粘度范围内，不含水条件下，以55吨产量值所对应的掺稀比作为基值(带入公式(4))，其他产量算出的掺稀比与基值算术相减，得出一组掺稀比修正数值，从而形成产量-掺稀比修正图版，如图3所示。需要说明的是，不同稠油粘度范围内，计算出的基值与其他产量算出掺稀比的差值具有较强的同一性，因此，产量-掺稀比修正图版可用一条修正曲线表示。

具体地，统计得到不同稠油粘度范围油井掺稀比与产量的关系式通式为：

γ_q＝A₁q²+B₁q+C₁            0＜q    (4)

其中，γ_q为受产量影响的油井掺稀比。此处，A₁、B₁、C₁是受稠油粘度影响的系数，即，当稠油粘度确定时，A₁、B₁、C₁各自是确定的。

通过对现场不同阶段的含水掺稀油井统计分析，得到掺稀比与含水的关系式，如下面的公式(5)、(6)、(7)所示。由于掺稀优化主图版实验时条件为不含水，因此以同一稠油粘度范围，同一产量值，不含水时对应的掺稀比作为基值(即将f＝0带入公式(5)，得到的C₂值)，将不同稠油粘度范围，不同产量值，油井现场含水量与其对应的掺稀比的统计值拟合得到关系式(5)、(6)和(7)，再将不同稠油粘度油井的含水量带入对应的关系通式，计算出不同含水量所对应的掺稀比值，再与基值相减即得到一组掺稀比修正数值，从而形成含水-掺稀比修正图版，如图4所示。需要说明的是：不同稠油粘度范围内，不同产量值，计算出的基值(不含水)与其他含水值算出掺稀比的差值具有较强的同一性，因此，含水-掺稀比修正图版可用通式表示在同一曲线上。

具体地，掺稀比与含水的关系通式为：

γ_w＝A₂f²+B₂f+C₂        0≤f≤20％    (5)

${\mathrm{\γ}}_w=A_3{e}^{B_{3}f}$ 20％＜f≤70％    (6)

γ_w＝0       70％＜f    (7)

其中，γ_w为受含水影响的油井掺稀比，f为油井含水量。此处，A₂、B₂、C₂、A₃、B₃是受稠油粘度和产量影响的系数，即，当稠油粘度和产量分别确定时，A₂、B₂、C₂、A₃、B₃各自是确定的。

根据掺稀比与含水的关系通式分析，当含水0-20％对掺稀比为正影响，其中10％时最大；当含水20％-70％时，为负影响；当含水大于70％后，油水反相，形成水包油体系，可停止掺稀。

综上所述，本发明的方法适用于超稠油的掺稀比的确定，并且在塔河油田得到了验证。利用本发明的方法确定的掺稀比无论与现有技术中的方法得到的掺稀比相比，还是与目前实际生产所用的掺稀比相比，都有较大幅度降低，并且足够保证油井正常生产，大大节约了掺稀油的使用量。

下面利用现有技术和本发明确定掺稀比的方法，以塔河油田TH12118井和TH10112井为例举例说明。

实施例1TH12118井

TH12118井原始粘度为40万mPa.s(50℃)，2010年1月，油井产油86t/d，掺稀油90t/d，掺稀比为1.05，不含水，掺稀油密度为0.90g/cm³，根据掺稀优化方法在“掺稀优化图版”上读出非修正原始掺稀比为0.82，如图5所示。

TH12118井井口外输粘度为3000mPa.s，从“外输粘度系数k确定图版”读出外输油影响系数为1，如图6所示。

TH12118井产量为86吨/天，从“产量修正图版”上读出产量修正值为-0.13，如图7所示。

该井含水0，由“含水修正图版”读出含水修正值为0，如图8所示。

依据掺稀比计算公式(式8)计算最佳掺稀比：

γ＝1×0.82+(-0.13)+0＝0.69        (9)

由计算得出最佳掺稀比为0.69，比实际掺稀比1.05低0.36。根据此方法2010年5月将掺稀比逐渐下调至0.70，油井正常生产，日节约稀油30t，从油井生产情况看，目前已达到优化极限。

根据现有技术计算该井掺稀比应为0.88，与该方法计算相差0.19。

实施例2TH10112井

TH10112井原始粘度为65万mPa.s(50℃)，2010年3月，油井产油20t/d，掺稀油56t/d，掺稀比为2.8，含水26％，掺稀油密度为0.90g/cm³，根据掺稀优化方法在“掺稀优化图版”上读出原始掺稀比为1.2，如图9所示。

TH10112井井口外输粘度为3000mPa.s，从“外输粘度系数k确定图版”读出外输油影响系数为1，如图10所示。

TH10112井产量为20吨/天，从“产量修正图版”上读出产量修正值为0.30，如图11所示。

该井含水26％，由“含水修正图版”读出含水修正值为-0.12，如图12所示。

γ＝1×1.2+0.30+(-0.12)＝1.38    (10)

由计算得出最佳掺稀比为1.38，比实际掺稀比2.8低1.42。根据此方法2010年6月将掺稀比逐渐下调至1.52，油井正常生产，日节约稀油26t，从生产情况看，该井目前已达到优化极限。

根据现有技术计算该井掺稀比应为0.94，与该方法计算相差0.44。

由上述二例可见，在考虑油井产量和含水的条件下，本发明的现场适用性比现有技术更强。

另外，通过该方法，2009-2010(6月)年累计实施掺稀优化5534井次，有效4153井次，有效率75.05％，累计节约稀油达15.2万吨，创造效益4560万元。提高了稀油利用率，取得了较好的应用效果，为油田稠油的高效开发提供了重要保障。

Claims (9)

1.一种稠油井筒掺稀降粘方法，其特征在于，通过下述方法确定稠油的掺稀比：

A在室内不含水，温度为一固定温度，外输粘度为一固定数值时，由不同掺稀油密度、不同稠油粘度的掺稀比的实验值绘制得到掺稀优化主图版，根据该图版，由稠油粘度和掺稀油密度得出非修正原始掺稀比值a；

B在室内不同稠油粘度范围，不同实验温度和不同掺稀油密度下，由不同外输油粘度值及其对应的掺稀比影响系数的统计值绘制得到图版，根据该图版，由油井外输粘度得出外输油粘度对掺稀比的影响系数k；

C在现场不同稠油粘度范围内，油井不含水时，由不同油井产量值及其对应的掺稀比的统计值绘制图版，根据该图版，由油井产量值得出产量对掺稀比的修正值b；

D在现场不同稠油粘度范围内，油井不同产量值时，由不同油井含水量值及其对应的掺稀比的统计值所绘制的图版，根据该图版，由油井含水量得出含水量对掺稀比的修正值c；

E将非修正原始掺稀比与产量对掺稀比的修正值、含水对掺稀比的修正值代入公式(8)，计算得到油井最佳的掺稀比γ；

γ＝ka+b+c                    (8)

其中，γ为油井最佳掺稀比；

k为外输油掺稀比影响系数；

a为非修正原始掺稀比；

b为产量修正值；

c为含水修正值。

2.一种适用于稠油掺稀比的确定方法，该方法包括以下几个步骤：

A在室内不含水，温度为一固定温度，外输粘度为一固定数值时，由不同掺稀油密度、不同稠油粘度的掺稀比的实验值绘制得到掺稀优化主图版，根据该图版，由稠油粘度和掺稀油密度得出非修正原始掺稀比值a；

B在室内不同稠油粘度范围，不同实验温度和不同掺稀油密度下，由不同外输油粘度值及其对应的掺稀比影响系数的统计值绘制得到图版，根据该图版，由油井外输粘度得出外输油粘度对掺稀比的影响系数k；

C在现场不同稠油粘度范围内，油井不含水时，由不同油井产量值及其对应的掺稀比的统计值绘制图版，根据该图版，由油井产量值得出产量对掺稀比的修正值b；

D在现场不同稠油粘度范围内，油井不同产量值时，由不同油井含水量值及其对应的掺稀比的统计值所绘制的图版，根据该图版，由油井含水量得出含水量对掺稀比的修正值c；

E将非修正原始掺稀比与产量对掺稀比的修正值、含水对掺稀比的修正值代入公式(8)，计算得到油井最佳的掺稀比γ；

γ＝ka+b+c        (8)

其中，γ为油井最佳掺稀比；

k为外输油掺稀比影响系数；

a为非修正原始掺稀比；

b为产量修正值；

c为含水修正值。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的步骤A中的图版的外输粘度固定值为3000mPa.s。

4.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述的步骤B中的图版是在不同稠油粘度范围内，不同实验温度，不同掺稀油密度下，分别以油井外输粘度为绘制步骤A图版的固定外输粘度值时的相应的掺稀比作为基值，将不同外输粘度下的掺稀比值与该基值的比值，与外输油粘度作图得到。

5.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述的步骤C中的图版是将绘制步骤A图版的固定温度值，带入现场油井温度与产量的统计值所得的关系式，计算得到一油井产量值，将该油井产量值带入相应的稠油粘度范围内，不含水的条件下，现场不同油井产量与其对应的掺稀比的统计值所得的关系式得到的掺稀比值作为基值，将不同油井产量值带入相应的稠油粘度范围内，不含水的条件下，现场不同油井产量与对应的掺稀比的统计值所得的关系式，计算得到的掺稀比值与相应的基值的差值，与油井产量值作图得到。

6.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述的步骤C中的由相应的稠油粘度范围内，某一含水量现场油井温度与产量的统计值所得的关系式为公式(3)：

t＝12.896Ln(q)-1.444                    (3)

其中，t为温度，单位为摄氏度；q为产量，单位为吨/天。

7.如权利要求5或6所述的方法，所述的步骤C中的不同稠油粘度范围，不含水的条件下，不同油井产量与其对应的掺稀比的统计值所得的关系通式为公式(4)：

γ_q＝A₁q²+B₁q+C₁   0＜q            (4)

其中，γ_q为受产量影响的油井掺稀比，q为产量，单位为吨/天。

8.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，步骤D中所述的图版是在不同稠油粘度范围内，不同产量值的条件下，以相应的稠油粘度范围内，相应产量值，油井不含水的掺稀比作为基值，将不同的油井含水量，带入相应的稠油粘度范围内，相应产量值，现场不同油井含水量与其对应的掺稀比的统计值得到的关系式，计算得到的掺稀比值和该基值的差值，与油井含水量作图得到。

9.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，步骤D中所述的不同稠油粘度范围，不同产量值，现场不同油井含水量与其对应的掺稀比的统计值得到的关系通式为公式(5)、(6)、(7)：

γ_w＝A₂f²+B₂f+C₂    0≤f≤20％        (5)

${\mathrm{\γ}}_w=A_3{e}^{B_{3}f}$ 20％＜f≤70％            (6)

γ_w＝0    7         0％＜f            (7)

其中，γ_w为受含水影响的油井掺稀比，f为油井含水量。

Images