CN102980835B - 适用于超稠油的油溶性降粘剂降粘效果测定方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及适用于超稠油的油溶性降粘剂降粘效果测定方法及其应用，该方法包括以下步骤：利用稀油将同一超稠油油井中的稠油样品A和样品B分批次进行掺稀；在混合样品B中加入油溶性降粘剂，然后再利用稀油分批次进行掺稀；针对A样品的稀稠比Φ和粘度τ的数据，拟合稀稠比Φ和粘度τ之间的函数关系式；其中稀稠比Φ为所添加的稀油重量占原始所用稠油的比值；将降粘掺稀之后的混合体系的最终粘度值带入拟合的关系式，得到稀稠比Φ_a剂，并且计算该粘度值所对应的实际稀稠比Φ_剂n，计算得到稀稠比降低幅度。本发明测试过程简单，对测试设备和测试条件要求低，重复性好，方法中评价指标与现场生产指标一致，测试结果与现场试验结果吻合度高。

Description

适用于超稠油的油溶性降粘剂降粘效果测定方法及其应用

技术领域

本发明涉及油气资源开发领域，是一种适用于超稠油的油溶性降粘剂降粘效果测定方法。

背景技术

在油气资源开发领域，超深、超稠油资源开采一直是世界性难题，除掺稀油降粘开采外，目前没有更为经济有效的开采方式。然而，掺稀油降粘开采过程存在稀油消耗量大，稀油品质降低，抽油泵有效功率降低，受稀油资源量限制等诸多问题。若在掺稀油降粘开采过程中加入油溶性降粘剂，则可以大幅节约稀油用量，节约泵排量而提高泵效，降低开采集输成本。

用于稠油的降粘剂主要包括油溶性降粘剂和水溶性降粘剂，水溶性的降粘剂通过乳化作用实现降粘，得到的溶液体系均一，粘度与水相粘度相当，能够直接准确测定。然而油溶性降粘剂的降粘原理与水溶性降粘剂差异较大，其加入之后体系的粘度仍然很高。目前市场存在的油溶性降粘剂种类繁多，虽然价格差异甚微，但对稠油降粘效果差异巨大。而超稠油由于原油原始粘度差异较大，有些存在聚集、结块、沉积，导致室内实验过程中同一稠油体系中不同位置测量粘度差异较大。此时，若直接加入油溶性降粘剂，降粘剂仅在稠油体系中均匀分散的部分起作用，对聚集、结块、沉积的部分不起作用，此时测量出的药剂降粘效果与其真实降粘剂效果差异较大，不能真实反应降粘剂的实际降粘效果。

鉴于超稠油掺稀开采过程中，油溶性降粘剂伴随稀油掺入稠油井中，此时稠油处于完全均匀分散的流动状态，因此，为了真实有效地评价油溶性降粘剂的降粘效果，正确合理地指导生产，急需发明一种适用于超稠油的油溶性降粘剂降粘效果测定方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于超稠油的油溶性降粘剂降粘效果测定方法，指导稠油掺稀、掺油溶性降粘剂生产。

本发明提供一种适用于超稠油的油溶性降粘剂降粘效果的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在同一超稠油油井中取两份超稠油样品A和B，分别测其粘度值；

(2)利用稀油将超稠油样品A分批次进行掺稀，达到井口外输粘度，记录添加的稀油量及所对应的粘度数据；

(3)利用与步骤(2)同种稀油将超稠油样品B分批次进行掺稀，达到井底加入降粘剂位置原油在井口温度下的对应的粘度，记录添加的稀油量及所对应的粘度数据；

(4)在步骤(3)所得到掺稀样品B中加入油溶性降粘剂，测定粘度值，然后根据需要可选择性利用与步骤(2)同种稀油分批次进行掺稀，记录稀油量及所对应的粘度数据；

(5)针对步骤(2)中A样品的稀稠比Φ和粘度τ的数据，拟合稀稠比Φ和粘度τ之间的函数关系式；其中稀稠比Φ为所添加的稀油重量与原始所用稠油的比值；

(6)将步骤(4)得到混合体系的最终粘度值τ_剂n带入步骤(5)拟合的关系式，得到对稠油不降粘只掺稀情况下达到所述最终粘度值τ_n所需要的稀稠比Φ_a剂，并且计算步骤(4)中的粘度值τ_剂n所对应的实际稀稠比Φ_剂n，利用式(I)计算得到稀稠比降低幅度。

η＝(Φ_a剂-Φ_剂n)/Φ_a剂*100％    (I)

优选地，所有步骤均在同一温度下进行，优选50℃。

优选地，所述步骤(2)和步骤(3)中分批次掺加稀油的步骤，其中每批次不超过5g/次。

优选地，所述步骤(2)中分批次掺加稀油的步骤，直至油粘度达到1000mPa·s＜τ_an＜3000mPa·s而停止。

优选地，所述步骤(4)加入油溶性降粘剂后，如果油粘度值τ_剂n≥3000mPa·s，则再向样品中掺加稀油直至油粘度达到1000mPa·s＜τ_an＜3000mPa·s而停止。

优选地，所述步骤(3)中分批次掺加稀油的步骤，直至油粘度达到15000mPa·s＜τ_bn＜25000mPa·s而停止。

优选地，所述步骤(4)中分批次掺加稀油的步骤，其中每批次不超过1g/次。

优选地，所述步骤(4)中向B混合油体系中加入总质量0.4～0.6％的油溶性降粘剂，优选0.5％。

优选地，所述步骤(5)中的函数关系式拟合度R²＞0.99。

本发明还涉及利用上述方法测定油溶性降粘剂降粘效果的应用。

本发明测试过程简单，对测试设备和测试条件要求低，重复性好，方法中评价指标与现场生产指标一致，测试结果与现场试验结果吻合度高，使得在实验室可以对不同药剂进行批量对比。因而，该方法对超稠油生产具有指导意义。通过本发明的方法能够真实有效地评价油溶性降粘剂的降粘效果，从而能够准确确定稠油的掺稀比，实现正确合理地指导生产，避免由于测定结果不准造成的浪费生产资源，浪费工时的现象，从而节省了生产资源，节约了生产时间。

具体实施方式

以下述的实例详细叙述如下，然而，本领域技术人员应当理解的是，本发明的保护范围不应当局限于此。

本发明的测定方法所针对的是超稠油，一般非超稠油的测定方法不存在不准确的问题，而超稠油的范围在国内外稍有差别。

该方法通过如下步骤实施：

(1)超稠油粘度测量：

根据油田超稠油油井井口温度的正态分布图，80％的超稠油油井井口温度为50℃，因此优选在50℃进行全部试验，该温度下的测定结果也适用于大部分的超稠油油井。

分别称取100g超稠油放入A、B两个300ml玻璃烧杯中，将玻璃烧杯置于50℃水浴锅中加热，加热过程中用玻璃棒不断搅拌，使超稠油均匀受热。加热时间随油品性质而定，待超稠油完全软化且状态均匀方可，测量原油在50℃的粘度并记为τ_a0和τ_b0。

(2)掺稀油调节A稠油粘度：

将水浴锅温度恒定在50℃，向A烧杯软化后的稠油中加入该稠油井生产时的掺稀用油，为了确保误差不超过5％，优选稀油的加入量不大于5g/次，并记录重量W_a1，加入稀油后用玻璃棒搅拌直至均匀，并记下此时稠油体系的粘度τ_a1。若τ_a1＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油，并记录重量W_a2，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_a2。以此类推，直至1000mPa·s＜τ_an＜3000mPa·s。1000mPa·s＜τ_an＜3000mPa·s的粘度值是根据油管外输粘度的要求设定，太稠无法输出，太稀掺稀成本太高，不经济。掺稀所用的稀油在油田一般为统一配制、供应，因此性能一致，从理论上讲，本方法各步骤需要使用浓度、性能一致的稀油。

(3)掺稀油调节B稠油粘度：

将水浴锅温度恒定在50℃，向B烧杯软化后的稠油中加入该稠油井生产时的掺稀用油，加入量不大于5g/次，并记录重量W_b1，加入稀油后用玻璃棒搅拌直至均匀，并记下此时稠油体系的粘度τ_b1。若τ_b1＞25000mPa·s，继续向体系加入稀油，并记录重量W_b2，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_b2。以此类推，直至15000mPa·s＜τ_bn＜25000mPa·s。令W_b稀总＝W_b1+W_b2+......+W_bn。15000mPa·s＜τ_bn＜25000mPa·s的粘度值是根据稠油和降粘剂混合之前，位于井筒3000米左右的抽油泵的吸入口的加入降粘剂的位置，原油所对应的井口温度下的粘度值的范围而设定。

(4)加剂恒温处理及体系粘度测量：

在粘度为τ_bn的体系中按生产中的量加入油溶性降粘剂，一般油溶性降粘剂占稀油和稠油总质量W_混合的0.4～0.6％，优选0.5％，将上述混合物置于50℃水浴锅中恒温30min并用玻璃棒不断搅拌均匀，在50℃恒温条件下测量加油溶性降粘剂后稠油体系的粘度τ_剂。

若τ_剂＜3000mPa·s，认为油溶性降粘剂效果较好，可完全实现掺稀替代。

若τ_剂＞3000mPa·s，继续向体系中加入稀油，由于在加入降粘剂之后体系掺稀时的浓度变化会更大，为使误差较小，优选每次加入量不大于1g/次，并记录重量W_剂1，加入稀油后用玻璃棒搅拌直至均匀，并记下此时稠油体系的粘度τ_剂1。若τ_剂1＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油，并记录重量W_剂2，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_剂2。以此类推，直至1000mPa·s＜τ_剂n＜3000mPa·s。W_b剂总＝W_b稀总+τ_剂1+τ_剂2.....+τ_剂n。

(5)拟合粘度τ与稀稠比Φ之间的函数关系：

令稀稠比Φ＝W_稀油/W_稠油*100％

因而，τ_a0粘度下的稀稠比Φ_a0＝W_a0/100*100％＝0；

T_a1粘度下的稀稠比Φ_a1＝(W_a0+W_a1)/100*100％；

T_a2粘度下的稀稠比Φ_a2＝(W_a0+W_a1+W_a2)/100*100％

............以此类推

T_an粘度下的稀稠比Φ_an＝(W_a0+W_a1+W_a2+......W_an)/100*100％

以(τ_a0，Φ_a0)，(τ_a1，Φ_a1)，(τ_a2，Φ_a2)，(τ_a3，Φ_a3)............(τ_an，Φ_an)为数据点作图，拟合曲线，使用Excel即可实现，选取拟合度R²最高的曲线，优选函数关系的拟合度R²＞0.99，得出粘度τ与稀稠比Φ之间的对应函数关系。

(6)油溶性降粘剂降粘效果评价

稀稠比Φ＝W_稀油/100*100％，体系总质量W_混合＝W_稀油+100

计算τ_剂n对应粘度的Φ_剂n＝W_b剂总/100*100％

根据粘度τ与稀稠比Φ之间的对应函数关系推算τ_剂n对应粘度下标准样的稀稠比Φ_a剂

油溶性降粘剂降粘效果可用稀稠比降低幅度来表示

η(Φ_a剂-Φ_剂n)/Φ_剂a*100％

以下实施例所用仪器和设备、原料均属于本领域常规的。

实施例(制备试验和性能评价实验)：

(1)以塔河油田TH12^***井超稠油为例，测试油溶性降粘剂SKY的降粘效果。

步骤一：超稠油粘度测量

取2份TH12^***井油样各100g，分别放置在A、B两个300ml玻璃烧杯中，将玻璃烧杯置于50℃水浴锅中加热，加热过程中用玻璃棒不断搅拌，使超稠油均匀受热，待超稠油完全软化且状态均匀，测量原油在50℃的粘度并记为τ_a0＝339800mPa·s、τ_b0＝346100mPa·s。

步骤二：掺稀油调节稠油粘度：

将水浴锅温度恒定在50℃，向A烧杯软化后的稠油中加入该稠油生产时的掺稀用油W_a1＝5g，加入稀油后用玻璃棒搅拌直至均匀，并记下此时稠油体系的粘度τ_a1＝279600mPa·s；τ_a1＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油W_a2＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_a2＝192300mPa·s；τ_a2＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油W_a3＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_a3＝126700mPa·s；τ_a3＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油W_a4＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_a4＝79440mPa·s；τ_a4＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油W_a5＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_a5＝57120mPa·s；τ_a5＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油W_a6＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_a6＝34920mPa·s；τ_a6＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油W_a7＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_a7＝26570mPa·s；τ_a7＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油W_a8＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_a8＝22880mPa·s；τ_a8＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油W_a9＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_a9＝12000mPa·s；τ_a9＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油W_a10＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_a10＝7947mPa·s；τ_a10＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油W_a11＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_a11＝5466mPa·s；τ_a11＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油W_a12＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_a12＝3387mPa·s；τ_a12＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油W_a13＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_a13＝2491mPa·s；1000mPa·s＜τ_a13＜3000mPa·s，A样本粘度调节结束。

将水浴锅温度恒定在50℃，向B烧杯软化后的稠油中加入该稠油生产时的掺稀用油W_b1＝5g，加入稀油后用玻璃棒搅拌直至均匀，并记下此时稠油体系的粘度τ_b1＝280000mPa·s；τ_b1＞25000mPa·s，继续向体系加入稀油W_b2＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_b2＝189500mPa·s；τ_b2＞25000mPa·s，继续向体系加入稀油W_b3＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_b3＝125800mPa·s；τ_b3＞25000mPa·s，继续向体系加入稀油W_b4＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_b4＝80040mPa·s；τ_b4＞25000mPa·s，继续向体系加入稀油W_b5＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_b5＝56800mPa·s；τ_b5＞25000mPa·s，继续向体系加入稀油W_b6＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_b6＝35120mPa·s；τ_b6＞25000mPa·s，继续向体系加入稀油W_b7＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_b7＝26910mPa·s，τ_b7＞25000mPa·s，继续向体系加入稀油W_b8＝5g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_b8＝22900Pa·s，15000mPa·s＜τ_b8＜25000mPa·s，令W_b稀总＝W_b1+W_b2+......+W_b8＝5+5+5+5+5+5+5+5＝40g。

步骤三：加剂恒温处理及体系粘度测量：

在粘度为τ_b8＝22900mPa·s的混合油体系中，W_混合＝W_稀油+W_稠油＝40g+100g＝140g，向其中加入0.7g的油溶性降粘剂(总质量的0.5％)，在50℃水浴锅中恒温30min并用玻璃棒不断搅拌均匀，在50℃恒温条件下测量加油溶性降粘剂后稠油体系的粘度τ_剂＝9158mPa·s。

判断τ_剂＝9158mPa·s＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油W_剂1＝1g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_剂1＝4600mPa·s；τ_{剂 1}＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油W_剂2＝1g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_剂2＝3180mPa·s；τ_剂2＞3000mPa·s，继续向体系加入稀油W_剂3＝1g，并用玻璃棒搅拌直至均匀，记下此时稠油体系的粘度τ_剂3＝1780mPa·s＜3000mPa·s。W_b剂总＝W_b稀总+τ_剂1+τ_剂2......+τ_{剂 n}＝40+1+1+1＝43g。

步骤四：确立粘度τ与稀稠比Φ之间的对应函数关系。

令稀稠比Φ＝W_稀油/W_稠油

因而，τ_a0粘度下的稀稠比Φ_a0＝W_a0＝0；

τ_a1＝279600mPa·s粘度下的稀稠比Φ_a1＝(W_a0+W_a1)/100＝5/100＝0.05；

τ_a2＝192300mPa·s粘度下的稀稠比Φ_a2＝(W_a0+W_a1+W_a2)/100＝(5+5)/100＝0.10；

τ_a3＝126700Pa·s；粘度下的稀稠比Φ_a3＝(W_a0+W_a1+W_a2+W_a3)/100＝(5+5+5)/100＝0.15；

............以此类推

T_a13粘度下的稀稠比Φ_a13＝(W_a0+W_a1+W_a2+......W₁₃)/100＝(5×13)/100＝0.65.

以(τ_a0，Φ_a0)，(τ_a1，Φ_a1)，(τ_a2，Φ_a2)，(τ_a3，Φ_a3)............(τ_a13，Φ_a13)为数据点作图，拟合曲线，得出粘度τ与稀稠比Φ之间的对应函数关系：Φ＝1n(414510/τ)/7.88，R²＝0.996＞0.99。

步骤五：油溶性降粘剂降粘效果评价

稀稠比Φ＝W_稀油/100*100％，体系总质量W_混合＝W_稀油+100

计算B样本中τ_剂3对应粘度的Φ_剂3＝W_b剂总/100*100％＝43/100＝0.43

根据粘度τ与稀稠比Φ之间的对应函数关系Φ＝1n(414510/τ)/7.88，τ_剂3对应粘度下的稀稠比Φ_a剂＝1n(414510/τ_剂3)/7.88＝0.69

油溶性降粘剂降粘效果可用稀稠比降低幅度来表示

η(Φ_a剂-Φ_剂n)/Φ_a剂*100％＝(0.69-0.43)/0.69*100％＝37.68％。

而对该油井进行现场试验，先只通过掺稀油生产得到稀稠比，再加降粘剂之后生产计算得到稀稠比，由此计算得到的稀稠比降低幅度为35.27％。

由上述计算过程可知，本发明的方法可以有效地用于降粘剂的降粘效果的评价，并且该方法对测试设备和测试条件要求低，与现场试验结果吻合度高。

Claims (12)

1.一种适用于超稠油的油溶性降粘剂降粘效果的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在同一超稠油油井中取两份超稠油样品A和B，分别测其粘度值；

(2)利用稀油将超稠油样品A分批次进行掺稀，达到井口外输粘度，记录添加的稀油量及所对应的粘度数据；

(3)利用与步骤(2)同种稀油将超稠油样品B分批次进行掺稀，达到井底加入降粘剂位置原油在井口温度下的对应的粘度，记录添加的稀油量及所对应的粘度数据；

(4)在步骤(3)所得到掺稀样品B中加入油溶性降粘剂，测定粘度值，然后根据需要可选择性利用与步骤(2)同种稀油分批次进行掺稀，记录稀油量及所对应的粘度数据；

(5)针对步骤(2)中A样品的稀稠比Φ和粘度τ的数据，拟合稀稠比Φ和粘度τ之间的函数关系式；其中稀稠比Φ为所添加的稀油重量与原始所用稠油的比值；

(6)将步骤(4)得到混合体系的最终粘度值τ_剂n代入步骤(5)拟合的关系式，得到对稠油不降粘只掺稀情况下达到所述最终粘度值τ_n所需要的稀稠比Φ_a剂，并且计算步骤(4)中的粘度值τ_剂n所对应的实际稀稠比Φ_剂n，利用式(Ⅰ)计算得到稀稠比降低幅度，

η＝(Φ_a剂-Φ_剂n)/Φ_a剂*100％  (Ⅰ)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所有步骤均在同一温度下进行。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所有步骤均在50℃温度下进行。

4.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)和步骤(3)中分批次掺加稀油的步骤，其中每批次不超过5g/次。

5.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中分批次掺加稀油的步骤，直至油粘度达到1000mPa·s＜τ_an＜3000mPa·s而停止。

6.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中分批次掺加稀油的步骤，直至油粘度达到15000mPa·s＜τ_bn＜25000mPa·s而停止。

7.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)加入油溶性降粘剂后，如果油粘度值τ_剂n≥3000mPa·s，则再向样品中掺加稀油直至油粘度达到1000mPa·s＜τ_an＜3000mPa·s而停止。

8.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中分批次掺加稀油的步骤，其中每批次不超过1g/次。

9.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中向B混合油体系中加入总质量0.4～0.6％的油溶性降粘剂。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中向B混合油体系中加入总质量0.5％的油溶性降粘剂。

11.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中的函数关系式拟合度R²＞0.99。

12.利用如权利要求1～9任一项所述方法测定油溶性降粘剂降粘效果的应用。