CN103452550A - 一种地层渗流条件下稠油降粘剂降粘效果评价方法及装置 - Google Patents

一种地层渗流条件下稠油降粘剂降粘效果评价方法及装置 Download PDF

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本发明涉及一种油气田开发技术，特别涉及一种地层渗流条件下稠油降粘剂降粘效果评价方法及装置。根据地层条件，确定渗透率和实验温度，通过渗流实验，按照含水率，将油水按比例同时注入岩心，进行渗流实验，记录渗流压差变化，评价降粘剂对油水渗流阻力的影响，根据达西定律计算表观粘度，对比加入降粘剂前后油水表观粘度的变化，评价降粘剂在地层渗流条件下的降粘效果以及对地层渗流阻力的影响。本发明考虑了油水混合物在地层渗流与管道管流的差异，体现了地层渗流过程中孔隙结构及相界面的影响，适用于地层渗流条件下稠油降粘剂的评价。

Description

一种地层渗流条件下稠油降粘剂降粘效果评价方法及装置
技术领域
本发明涉及一种油气田开发技术，特别涉及一种地层渗流条件下稠油降粘剂降粘效果评价方法及装置。
背景技术
    目前，随着常规原油的日益减少，稠油开采在原油生产中占有十分重要的位置。我国稠油资源非常丰富且分布广泛，其资源总量约占总石油储量的25%～30%。但是，由于稠油粘度高，流动性差，其开采和利用受到了很大的限制。稠油在开采过程中有两个基本流动过程：从地层流向井底的地层渗流过程；从井底流向井口以及在地面从井口流向联合站或储罐的管流过程。降低原油粘度、提高原油流动性是稠油开发过程中的核心问题。化学降粘法是稠油开采过程中常用的降粘方法，既被用于稠油管流过程中的降粘，也被用于稠油地层渗流过程中的降粘，以提高原油的流动性。
化学降粘的原理是通过向稠油中添加一定量的化学降粘剂，降低稠油的表观粘度以提高其流动性。常用的降粘剂有水溶性降粘剂和油溶性降粘剂，其降粘机理有所不同。水溶性降粘剂是以水作为载体，其降粘原理是使油水混合物形成水包油型乳状液，降低原油表观粘度，提高流动性；油溶性降粘剂是以轻质油或其它油溶性物质作为载体，针对胶质、沥青质分子呈层次堆积状态,借助高温或溶剂作用下堆积层隙“疏松”的特点,使降粘剂分子“渗”入胶质或沥青质分子层之间(类似于粘土水化的过程和作用) ,起到降低稠油粘度的作用。
对于降粘剂的评价，目前没有统一方法。常用方法是在含水30%或某一特定含水率条件下，采用旋转粘度计测定添加降粘剂后对油水混合物的降粘率来评价降粘剂的降粘效果。由于旋转粘度计更适用于测量流体的宏观流变性，所以该方法更适用于原油管流过程中降粘剂的评价，如井筒降粘、管道输送降粘等。而地层渗流与管流有着很大不同，特别是多相流，其流动机理与多相管流有着显著不同。在原油从地层流向井底的渗流过程中，孔隙结构及相界面的影响增强。在管流条件下，通过加入降粘剂使油水混合物变成水包油型的乳状液，从而大幅度降低液相的内摩擦作用力，可以达到降粘减阻的目的。但在地层渗流条件下，乳状液的液滴会在孔喉处大量滞留，产生较大的贾敏阻力，反而进一步增加流动阻力。所以适用于管流条件下降粘的降粘剂不一定适用于地层渗流条件下的降粘，按照常规方法用旋转粘度计筛选的降粘剂往往不适用于降低油水混合物的地层渗流阻力，反而会较大幅度增加地层的渗流阻力。因此管流条件下降粘剂的评价和渗流条件下降粘剂的评价不能采用同一方法。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种地层渗流条件下稠油降粘剂降粘效果评价方法及装置。
一种地层渗流条件下稠油降粘剂降粘效果评价装置，包括恒温箱、第一恒速计量泵、第二恒速计量泵、第三恒速计量泵、第一高压容器、第二高压容器、第三高压容器、四通、压力传感器、岩心、量筒，所述的第一高压容器、第二高压容器和第三高压容器的出口端分别通过四通连接到岩心的进口端，第一高压容器、第二高压容器和第三高压容器的进口端分别连接第一恒速计量泵、第二恒速计量泵、第三恒速计量泵；所述的岩心的进口端一侧设有压力传感器，岩心的出口端通过管线连接到量筒。
上述的第一高压容器进口端通过第一进口阀门连接到第一恒速计量泵；所述的第二高压容器进口端通过第二进口阀门连接到第二恒速计量泵；所述的第三高压容器的进口端通过第三进口阀门连接到第三恒速计量泵。
上述的第一高压容器的出口端通过第一出口阀门连接到四通；第二高压容器的出口端通过第二出口阀门连接到四通；第三高压容器的出口端通过第三出口阀门连接到四通。
本发明提到的一种地层渗流条件下稠油降粘剂降粘效果评价方法，包括以下步骤：
(a) 将原油和模拟地层水分别加入评价装置中的第一高压容器、第二高压容器中备用；第一高压容器、第二高压容器和第三高压容器的出口端分别通过四通连接到岩心的进口，岩心的进口一侧设有压力传感器，岩心的出口端通过管线连接到量筒；
(b) 根据降粘剂使用浓度要求和方法，按比例将降粘剂加入原油或模拟地层水中，其中，油溶性降粘剂加入原油中，水溶性降粘剂加入模拟地层水中，混合均匀并加入第三高压容器中备用； 
(c) 根据地层渗透率，选取岩心，测气测渗透率； 
(d) 调节恒温箱温度到实验温度，恒温8小时，模拟地层温度；
(e) 根据含水率，按比例设定第一恒速计量泵和第二恒速计量泵的流量，将原油和模拟地层水按比例同时注入岩心，利用压力传感器计量油水混合物渗流压差                                                
Figure 2013104143118100002DEST_PATH_IMAGE001
，当渗流压差趋于稳定后，记录该渗流压差
Figure 2013104143118100002DEST_PATH_IMAGE002
；
(f) 根据达西定律，计算当前渗透率和含水条件下油水混合物的视粘度
Figure 2013104143118100002DEST_PATH_IMAGE003
及加入降粘剂后油水混合物的视粘度；
(g) 计算降粘剂的降粘率，评价降粘剂降粘效果。
本发明的有益效果是：本发明根据地层渗透率和含水率，模拟地层渗流条件下油水混合物流动过程，通过岩心渗流实验，分别测量油水混合物加降粘剂前后的渗流压差，根据达西定律分别计算其视粘度，进而计算降粘剂降粘率，评价其降粘效果。
本发明考虑了油水混合物在地层渗流与管道管流的差异，体现了地层渗流过程中孔隙结构及相界面的影响，适用于地层渗流条件下稠油降粘剂的评价。
附图说明
附图1是本发明的流程示意图；
上图中：恒温箱1、第一恒速计量泵2、第二恒速计量泵3、第三恒速计量泵4、第一进口阀门5、第二进口阀门6、第三进口阀门7、第一高压容器8、第二高压容器9、第三高压容器10、第一出口阀门11、第二出口阀门12、第三出口阀门13、四通14、压力传感器15、岩心16、量筒17。
具体实施方式
    结合附图，对本发明作进一步的描述：
本发明提到的地层渗流条件下稠油降粘剂降粘效果评价装置，包括恒温箱1、第一恒速计量泵2、第二恒速计量泵3、第三恒速计量泵4、第一高压容器8、第二高压容器9、第三高压容器10、四通14、压力传感器15、岩心16、量筒17，所述的第一高压容器8、第二高压容器9和第三高压容器10的出口端分别通过四通14连接到岩心16的进口端，第一高压容器8、第二高压容器9和第三高压容器10的进口端分别连接第一恒速计量泵2、第二恒速计量泵3、第三恒速计量泵4；所述的岩心16的进口端一侧设有压力传感器15，岩心16的出口端通过管线连接到量筒17。
其中，第一高压容器8进口端通过第一进口阀门5连接到第一恒速计量泵2；所述的第二高压容器9进口端通过第二进口阀门6连接到第二恒速计量泵3；所述的第三高压容器10的进口端通过第三进口阀门7连接到第三恒速计量泵4。
另外，第一高压容器8的出口端通过第一出口阀门11连接到四通14；第二高压容器9的出口端通过第二出口阀门12连接到四通14；第三高压容器10的出口端通过第三出口阀门13连接到四通14。
本发明提到的地层渗流条件下稠油降粘剂降粘效果评价方法，包括以下步骤：
(a) 将原油和模拟地层水分别加入评价装置中的第一高压容器8、第二高压容器9中备用；第一高压容器8、第二高压容器9和第三高压容器10的出口端分别通过四通14连接到岩心16的进口，岩心16的进口一侧设有压力传感器15，岩心16的出口端通过管线连接到量筒17；
(b) 根据降粘剂使用浓度要求和方法，按比例将降粘剂加入原油或模拟地层水中，其中，油溶性降粘剂加入原油中，水溶性降粘剂加入模拟地层水中，混合均匀并加入第三高压容器10中备用； 
(c) 根据地层渗透率，选取岩心16，测气测渗透率； 
(d) 调节恒温箱1温度到实验温度，恒温8小时，模拟地层温度；
(e) 根据含水率，按比例设定第一恒速计量泵2和第二恒速计量泵3的流量，将原油和模拟地层水按比例同时注入岩心，利用压力传感器15计量油水混合物渗流压差
Figure 48443DEST_PATH_IMAGE001
，当渗流压差趋于稳定后，记录该渗流压差；
(f) 根据达西定律，按式（1）计算当前渗透率和含水条件下油水混合物的视粘度
Figure 745321DEST_PATH_IMAGE003
； 
Figure 2013104143118100002DEST_PATH_IMAGE005
                                         （1）
式中：
Figure 2013104143118100002DEST_PATH_IMAGE006
—油水混合物视粘度，mPa·s；—注入总流量，cm3/s；
Figure 2013104143118100002DEST_PATH_IMAGE008
—岩心渗透率，μm2；—岩心截面积，cm2；
Figure 2013104143118100002DEST_PATH_IMAGE010
—岩心长度，cm；
Figure 15896DEST_PATH_IMAGE001
—岩心两端的渗流压差，10-1MPa，即大气压。
(g) 根据含水率，按比例设定第一恒速计量泵2或第二恒速计量泵3以及第三恒速计量泵4的流量，将加入降粘剂的原油和模拟地层水按照相同比例同时注入岩心，利用压力传感器15计量油水混合物渗流压差
Figure 830268DEST_PATH_IMAGE001
，当渗流压差趋于稳定后，记录该渗流压差
Figure DEST_PATH_IMAGE011
；
(h) 根据达西定律，按式（1）计算当前渗透率和含水条件下加入降粘剂后油水混合物的视粘度
Figure 2013104143118100002DEST_PATH_IMAGE012
；
(i) 按式（2）计算降粘剂的降粘率。
Figure 2013104143118100002DEST_PATH_IMAGE013
                                     （2）。
实施例1：地层渗流条件下油溶性降粘剂降粘效果评价
(a) 取500mL原油和矿化度10000mg/L的模拟地层水分别加入图1中的第一高压容器（8）、第二高压容器（9）中备用；
(b) 根据降粘剂使用浓度要求，在原油中加入质量浓度1%的降粘剂SLD（降粘剂SLD为现有的市场可以购买的产品），混合均匀，加入第三高压容器10中备用；
(c) 根据目标地层渗透率，选取岩心16，岩心直径2.54cm，长度20cm，气测渗透率635×10-3μm2；
(d) 调节恒温箱1温度到温度70℃，恒温8小时，模拟地层温度；
(e)含水率30%条件下，测定油水混合物渗流压差，总注入速度1mL/min。设定第一恒速计量泵2流量为0.7mL/min、第二恒速计量泵3流量为0.3 mL/min，将原油和模拟地层水按比例同时注入岩心，利用压力传感器15计量油水混合物渗流压差
Figure 26632DEST_PATH_IMAGE001
，当渗流压差趋于稳定后，记录该渗流压差=5.06MPa；
(f) 根据达西定律，按式（1）计算当前渗透率和含水条件下油水混合物的视粘度
Figure 355982DEST_PATH_IMAGE003
； 
Figure 2013104143118100002DEST_PATH_IMAGE015
mPa·s                      
(g)含水率30%条件下，测定加入降粘剂后油水混合物渗流压差，总注入速度1mL/min。设定第二恒速计量泵3流量为0.3 mL/min、第三恒速计量泵4流量为0.7mL/min，将加入降粘剂后的原油和模拟地层水按比例同时注入岩心，利用压力传感器15计量油水混合物渗流压差
Figure 554883DEST_PATH_IMAGE001
，当渗流压差趋于稳定后，记录该渗流压差
Figure 36811DEST_PATH_IMAGE011
=3.03MPa；
(h) 根据达西定律，按式（1）计算当前渗透率和含水条件下加入降粘剂后油水混合物的视粘度；
mPa·s                      
(i) 按式（2）计算降粘剂的降粘率。
            
即该降粘剂可以降低原油的渗流阻力。
实施例2：地层渗流条件下水溶性降粘剂降粘效果评价
(a) 取500mL原油和矿化度10000mg/L的模拟地层水分别加入图1中的第一高压容器（8）、第二高压容器（9）中备用；
(b) 根据降粘剂使用浓度要求，在模拟地层水中加入质量浓度1%的降粘剂HED（降粘剂HED为现有的市场可以购买的产品），混合均匀，加入第三高压容器10中备用；
(c) 根据目标地层渗透率，选取岩心16，岩心直径2.54cm，长度20cm，气测渗透率686×10-3μm2；
(d) 调节恒温箱1温度到温度70℃，恒温8小时，模拟地层温度；
(e)含水率30%条件下，测定油水混合物渗流压差，总注入速度1mL/min。设定第一恒速计量泵2流量为0.7mL/min、第二恒速计量泵3流量为0.3 mL/min，将原油和模拟地层水按比例同时注入岩心，利用压力传感器15计量油水混合物渗流压差，当渗流压差趋于稳定后，记录该渗流压差
Figure 583833DEST_PATH_IMAGE002
=4.55MPa；
(f) 根据达西定律，按式（1）计算当前渗透率和含水条件下油水混合物的视粘度
Figure 107218DEST_PATH_IMAGE003
； 
Figure DEST_PATH_IMAGE018
mPa·s                      
(g)含水率30%条件下，测定加入降粘剂后油水混合物渗流压差，总注入速度1mL/min。设定第一恒速计量泵2流量为0.7 mL/min、第三恒速计量泵4流量为0.3mL/min，将原油和加入降粘剂后的模拟地层水按比例同时注入岩心，利用压力传感器15计量油水混合物渗流压差，当渗流压差趋于稳定后，记录该渗流压差
Figure 93202DEST_PATH_IMAGE011
=12.14MPa；
(h) 根据达西定律，按式（1）计算当前渗透率和含水条件下加入降粘剂后油水混合物的视粘度
Figure 368325DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure 2013104143118100002DEST_PATH_IMAGE019
mPa·s                      
(i) 按式（2）计算降粘剂的降粘率。
Figure 2013104143118100002DEST_PATH_IMAGE020
            
即该降粘剂的加入反而会增加原油的渗流阻力。
本发明根据含水率，将油水按比例同时注入岩心，进行渗流实验，记录渗流压差变化，根据达西定律计算表观粘度，对比评价加入降粘剂前后表观粘度的变化。通过渗流实验评价降粘剂对油水渗流阻力的影响，并以此来评价降粘剂在地层渗流条件下的降粘效果。

Claims (4)

1.一种地层渗流条件下稠油降粘剂降粘效果评价装置，其特征是：包括恒温箱（1）、第一恒速计量泵（2）、第二恒速计量泵（3）、第三恒速计量泵（4）、第一高压容器（8）、第二高压容器（9）、第三高压容器（10）、四通（14）、压力传感器（15）、岩心（16）、量筒（17），所述的第一高压容器（8）、第二高压容器（9）和第三高压容器（10）的出口端分别通过四通（14）连接到岩心（16）的进口端，第一高压容器（8）、第二高压容器（9）和第三高压容器（10）的进口端分别连接第一恒速计量泵（2）、第二恒速计量泵（3）、第三恒速计量泵（4）；所述的岩心（16）的进口端一侧设有压力传感器（15），岩心（16）的出口端通过管线连接到量筒（17）。
2.根据权利要求1所述的地层渗流条件下稠油降粘剂降粘效果评价装置，其特征是：所述的第一高压容器（8）进口端通过第一进口阀门（5）连接到第一恒速计量泵（2）；所述的第二高压容器（9）进口端通过第二进口阀门（6）连接到第二恒速计量泵（3）；所述的第三高压容器（10）的进口端通过第三进口阀门（7）连接到第三恒速计量泵（4）。
3.根据权利要求1所述的地层渗流条件下稠油降粘剂降粘效果评价装置，其特征是：所述的第一高压容器（8）的出口端通过第一出口阀门（11）连接到四通（14）；第二高压容器（9）的出口端通过第二出口阀门（12）连接到四通（14）；第三高压容器（10）的出口端通过第三出口阀门（13）连接到四通（14）。
4.一种地层渗流条件下稠油降粘剂降粘效果评价方法，其特征是包括以下步骤：
(a) 将原油和模拟地层水分别加入评价装置中的第一高压容器（8）、第二高压容器（9）中备用；第一高压容器（8）、第二高压容器（9）和第三高压容器（10）的出口端分别通过四通（14）连接到岩心（16）的进口，岩心（16）的进口一侧设有压力传感器（15），岩心（16）的出口端通过管线连接到量筒（17）；
(b) 根据降粘剂使用浓度要求和方法，按比例将降粘剂加入原油或模拟地层水中，其中，油溶性降粘剂加入原油中，水溶性降粘剂加入模拟地层水中，混合均匀并加入第三高压容器（10）中备用； 
(c) 根据地层渗透率，选取岩心（16），测气测渗透率； 
(d) 调节恒温箱（1）温度到实验温度，恒温8小时，模拟地层温度；
(e) 根据含水率，按比例设定第一恒速计量泵（2）和第二恒速计量泵（3）的流量，将原油和模拟地层水按比例同时注入岩心（16），利用压力传感器（15）计量油水混合物渗流压差                                                
Figure 808254DEST_PATH_IMAGE002
，当渗流压差趋于稳定后，记录该渗流压差；
(f) 根据达西定律，计算当前渗透率和含水条件下油水混合物的视粘度
Figure 879033DEST_PATH_IMAGE006
及加入降粘剂后油水混合物的视粘度
Figure 274243DEST_PATH_IMAGE008
；
(g) 计算降粘剂的降粘率，评价降粘剂降粘效果。
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Application publication date: 20131218

Assignee: DONGYING HEHUI PETROCHEMICAL TECHNOLOGY CO., LTD.

Assignor: China Petroleum University (East China)

Contract record no.: 2019370010014

Denomination of invention: Viscosity reducing effect evaluation method and device of heavy oil viscosity reducer under stratum seepage condition

Granted publication date: 20160316

License type: Common License

Record date: 20190718

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