CN106706887A - 一种稠油中溶剂浓度的测量方法 - Google Patents

一种稠油中溶剂浓度的测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种稠油中溶剂浓度的测量方法。该稠油中的溶剂浓度的测量方法包括以下步骤：配制不同浓度的溶剂与稠油的混合物；测试同一温度下不同浓度的混合物的粘度，并进行回归分析，获得拟合粘度函数关系式；将现场采集的油样，在恒温下测试其粘度，得到溶剂的浓度。本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法的投入少、工作量低、时间短，相对于常规复杂的分离工艺更加经济可行。

Description

一种稠油中溶剂浓度的测量方法
技术领域
本发明涉及一种浓度的测量方法，尤其涉及一种稠油中溶剂浓度的测量方法，属于石油开采技术领域。
背景技术
稠油的粘度极高，通常使用注入高温蒸汽或者空气地下燃烧的方法加热地下稠油，实现降黏并采出的目的。目前主流的开发方式包括CSS、SF、SAGD等热采方法。
但是，对于部分油层薄、粘度高、埋藏深的油藏，使用上述热采方法会造成严重的热损失，从而使得开发成本高、经济性差。
使用溶剂替代部分蒸汽，可以利用溶剂在稠油中的溶解、扩散降黏，同时也避免了严重的热损失，因而溶剂辅助开发稠油是一个可行的开发技术。使用溶剂技术的一种形式是以溶剂吞吐的方式进行。溶剂从油层底部的水平井注入，达到一定压力后关井浸泡一段时间，充分降黏后再从同一口井采出。
为了分析溶剂开发的效果，需要定期取样分析溶剂在稠油中的浓度，从而判断溶剂油比(重要的经济参数)、采油速率等重要参数。
然而，现场使用的大部分液态溶剂，如柴油、煤油，与稠油混合后难以完全分离，也没有经济、快速、有效的方法获得稠油中溶剂的浓度。
现有的常规分析方法之一是旋转蒸发仪法，其原理是利用各组分沸点差异进行蒸馏分离。该方法的缺陷是溶剂与油互溶性极好，即使长时间操作也有溶剂无法完全分离，因而测试结果偏低；此外，该方法对溶剂的类型也有局限性，沸点低的溶剂容易分析，对于柴油等沸点相对高、组成复杂的体系就不再适用。另外一组分析实验的操作时间通常超过2小时；
现有的常规分析方法之二是蒸汽蒸馏法，其原理是通过与蒸汽共沸，分离出挥发性强的溶剂。该方法的缺陷是操作过程中涉及到蒸汽产生、输送等，需要专门的实验设备和人员，通常一组分析实验时间超过4小时，产出液量大，后续处理工作量也大。另外，部分原油中的轻质分也可能被同步蒸馏产出，导致测试结果较实际结果偏高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种溶解在稠油中的溶剂的浓度的测量方法，该方法投入少、工作量低、时间短，相对于常规复杂的分离工艺更加经济可行。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种稠油中溶剂浓度的测量方法，该溶解在稠油中的溶剂浓度的测量方法包括以下步骤：
配制不同浓度的溶剂与稠油的混合物；
测试同一温度下不同浓度的混合物的粘度，并进行回归分析，获得拟合粘度函数关系式；
将现场采集的油样，在恒温下测试其粘度，根据拟合粘度函数关系式，得到溶剂的浓度，完成对稠油中溶剂浓度的测定；
其中，拟合粘度函数关系式为：μ＝AeB/L
μ为粘度，单位为mPa.s；
A为无量纲的常数，A＝5×10-4；
B为无量纲的常数，B＝1000ln20；
L为温度-粘度函数或者浓度-粘度函数。
在本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法中，优选地，当L为温度-粘度函数时，L＝Lt0[1+α(t-t0)]；
其中，Lt0为温度为t0时L的值；
α为拟合温度系数，
在本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法中，优选地，当L为温度-粘度函数时，Lt0是将测试温度为t0的粘度μt0的数值代入μ＝AeB/L中获得的。
在本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法中，优选地，当L为温度-粘度函数时，拟合粘度函数关系式为：
在本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法中，优选地，当L为温度-粘度函数时，拟合粘度函数关系式中Lt0和α按照如下步骤获得：
将测试温度t0下的粘度μt0带入μ＝AeB/L式中，得到Lt0的数值；
由多组实验测得的t-μ数据，带入中，拟合回归，得到α的数值。
根据本发明的具体实施方式，L为温度-粘度函数时，设定流体组分组成恒定，压力恒定，拟合粘度函数关系式按照以下步骤进行：
测试温度t0下的粘度μt0的数值，由测试温度t0下的粘度μt0带入μ＝AeB/L中，反算出Lt0；
由多组实验测得的t-μ数据，带入中，拟合回归，得到α。
在本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法中，优选地，当L为浓度-粘度函数时，Lm＝xLa+(1-x)Lb+Cx(1-x)；
Lm为混合物的计算L值；
La为100％A组分对应的L值；
Lb为100％B组分对应的L值；
x为溶剂的质量分率；
C为拟合修正系数。
在本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法中，优选地，当L为浓度-粘度函数时，La的数值、Lb的数值按照如下步骤获得：
根据测试得到的纯A组分在温度to时的粘度μt0，由μ＝AeB/L，获得La的数值；
根据测试得到的纯B组分在温度to时的粘度μt0，由μ＝AeB/L，获得Lb的数值。
在本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法中，优选地，当L为浓度-粘度函数时，拟合修正系数C按照如下步骤确定：
根据已知质量分率x的纯组分在温度为to时的测定的粘度μt0，由μ＝AeB/L，获得L的数值，进而获得拟合修正系数C。
在本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法中，优选地，当L为浓度-粘度函数时，由μ＝AeB/L，获得L的数值，根据纯组分时的Lm＝xLa+(1-x)Lb+Cx(1-x)，获得拟合修正系数C，公式中的Lm为纯组分的计算L值。
在本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法中，优选地，当L为浓度-粘度函数时，拟合粘度函数关系式为：
根据本发明的具体实施方式，质量分率是指溶剂在混合物中的质量含量，假设溶剂质量为a，原油质量为b，那么溶剂的质量分率X＝a/(a+b)。
根据本发明的具体实施方式，拟合修正系数C与密度、组分浓度、温度、压力等有关。
根据本发明的具体实施方式，拟合修正系数C是将多组测试数据进行拟合的结果。例如，在纯物质的实验中，得到La，Lb的数值；在混合物实验中，对给定质量分率x1的溶剂测定粘度μ1，可以得到Lm1，继而推算出C1；同样的，做几组不同质量分率的实验就可以得到一系列的Cx，将这些Cx值回归分析，就得到了最终的拟合修正系数C。
根据本发明的具体实施方式，当L为浓度-粘度函数时，设定环境温度恒定，压力恒定，拟合粘度函数关系式按照以下步骤进行：
首先根据纯组分在温度to时的粘度，由μ＝AeB/L反算出La、Lb；
由已知浓度组成(如A组分的质量分率为x)、温度为to时的混合物粘度μt0反算出常数C；
由计算出温度t0时的混合物在不同浓度x下的粘度μ。
根据本发明的具体实施方式，测试温度t0下的粘度μt0由测试得到。
在本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法中，涉及的每个公式中的参数具有的含义，均适用于其他公式中同一参数，即本发明所涉及的所有公式的参数均具有如下含义：
μ为粘度，单位为mPa.s；
A为无量纲的常数，A＝5×10-4；
B为无量纲的常数，B＝1000ln20；
L为温度-粘度函数或者浓度-粘度函数；
Lm为混合物的计算L值；
La为100％A组分对应的L值；
Lb为100％B组分对应的L值；
x为溶剂的质量分率；
C为拟合修正系数。
本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法是一种间接推算溶剂浓度的方法。首先在实验室配置不同浓度比的溶剂与稠油混合物，测试同一温度下不同浓度的混合物的粘度；然后将实验获得的数据进行回归分析，判断拟合程度，获得拟合函数关系式并做出粘度和温度、浓度的关系曲线；最后将现场采集的油样，在恒温下测试其粘度，将测试出来的粘度带入拟合关系式或者曲线中，从而反算出溶剂的浓度。
本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法，只需要预先在恒定温度下测试少量的(最少3组，越多拟合精度越高)溶剂与稠油样品，即可通过分析采集油样的粘度来获得浓度。本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法投入少、工作量低、时间短，相对于常规复杂的分离工艺更加经济可行。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种稠油中溶剂浓度的测量方法，该溶解在稠油中的溶剂浓度的测量方法包括以下步骤：
配制不同浓度的溶剂与稠油的混合物，配制的组分如表1所示；
表1
原油浓度％ 测定粘度(mPa·s)
1 12600000
0.5 3960
0 131
测试同一温度下不同浓度的混合物的粘度，并进行回归分析，获得拟合粘度函数关系式；
将现场采集的油样，在恒温下测试其粘度，得到溶剂的浓度；
其中，拟合粘度函数关系式为：μ＝AeB/L
A为无量纲的常数，A＝5×10-4；
B为无量纲的常数，B＝1000ln20；
L为浓度-粘度函数，Lm＝xLa+(1-x)Lb+Cx(1-x)；
Lm为混合物的计算L值，由超稠油(质量浓度比为1)和矿物油(质量浓度为0)的粘度数据，可计算得到；
La为100％A组分对应的L值，计算得到125.08；
Lb为100％B组分对应的L值，计算得到240.12；
x为溶剂的质量分率；
C为拟合修正系数，计算得到23.96(根据浓度为0.5的混合物的实际测量粘度)。
在本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法中，优选地，当L为浓度-粘度函数时，
对于某待检测浓度样品，17℃下测量其粘度为530mPa·s，带入以上关系，可反算出超稠油的质量浓度为0.25％(质量分率)，溶剂浓度为0.75％(质量分率)。
本实施例的上述稠油中溶剂浓度的测量方法，10min左右即可完成一组黏度测试。而现有的测量方法一般要超过2h，且准备和后处理时间更长。
以上实施例说明，本发明的稠油中溶剂浓度的测量方法投入少、工作量低、时间短，相对于常规复杂的分离工艺更加经济可行。

Claims (10)

1.一种稠油中溶剂浓度的测量方法，其特征在于，该稠油中的溶剂浓度的测量方法包括以下步骤：
配制不同浓度的溶剂与稠油的混合物；
测试同一温度下不同浓度的混合物的粘度，并进行回归分析，获得拟合粘度函数关系式；
将现场采集的油样，在恒温下测试其粘度，根据拟合粘度函数关系式，得到溶剂的浓度，完成对稠油中溶剂浓度的测定；
其中，拟合粘度函数关系式为：μ＝AeB/L
μ为粘度，单位为mPa.s；
A为无量纲的常数，A＝5×10-4；
B为无量纲的常数，B＝1000ln20；
L为温度-粘度函数或者浓度-粘度函数。
2.根据权利要求1所述的稠油中溶剂浓度的测量方法，其特征在于，当L为温度-粘度函数时，L＝Lt0[1+α(t-t0)]；
其中，Lt0为温度为t0时L的值；
α为拟合温度系数，
3.根据权利要求2所述的稠油中溶剂浓度的测量方法，其特征在于，当L为温度-粘度函数时，Lt0是将测试温度为t0的粘度μt0的数值代入μ＝AeB/L中获得的。
4.根据权利要求1或2所述的稠油中溶剂浓度的测量方法，其特征在于，当L为温度-粘度函数时，拟合粘度函数关系式为：
5.根据权利要求4所述的稠油中溶剂浓度的测量方法，其特征在于，当L为温度-粘度函数时，拟合粘度函数关系式中Lt0和α按照如下步骤获得：
将测试温度t0下的粘度μt0带入μ＝AeB/L式中，得到Lt0的数值；
由多组实验测得的t-μ数据，带入中，拟合回归，得到α的数值。
6.根据权利要求1所述的稠油中溶剂浓度的测量方法，其特征在于，当L为浓Lm＝xLa+(1-x)Lb+Cx(1-x)
度-粘度函数时，；
Lm为混合物的计算L值；
La为100％的A组分对应的L值；
Lb为100％的B组分对应的L值；
x为溶剂的质量分率；
C为拟合修正系数。
7.根据权利要求6所述的稠油中溶剂浓度的测量方法，其特征在于，当L为浓度-粘度函数时，La的数值、Lb的数值按照如下步骤获得：
根据测试得到的纯A组分在温度to时的粘度μt0，由μ＝AeB/L，获得La的数值；
根据测试得到的纯B组分在温度to时的粘度μt0，由μ＝AeB/L，获得Lb的数值。
8.根据权利要求6所述的稠油中溶剂浓度的测量方法，其特征在于，当L为浓度-粘度函数时，拟合修正系数C按照如下步骤确定：
根据已知质量分率x的纯组分在温度为to时的测定的粘度μt0，由μ＝AeB/L，获得L的数值，进而获得拟合修正系数C。
9.根据权利要求8所述的稠油中溶剂浓度的测量方法，其特征在于，当L为浓度-粘度函数时，由μ＝AeB/L，获得L的数值，根据纯组分时的Lm＝xLa+(1-x)Lb+Cx(1-x)，获得拟合修正系数C，公式中的Lm为纯组分的计算L值。
10.根据权利要求1或6所述的稠油中溶剂浓度的测量方法，其特征在于，当L为浓度-粘度函数时，拟合粘度函数关系式为：
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