CN112324427A - 一种定量获取稠油油藏拐点温度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种定量获取稠油油藏拐点温度的方法，包括：一，测量粘度；二，将实验测得的温度数值单位从摄氏度转为绝对温度，然后计算出转化为绝对温度的每个温度的倒数值，将该倒数值乘以1000倍，得到1000/T值；三，利用粘温数据计算得到油样在不同温度下的脱气原油粘度值，并对粘度取自然对数；四，在直角坐标系中，以1000/T为横坐标，脱气原油粘度值自然对数为纵坐标，然后根据公式计算相邻两个温度测试点间的斜率值；五，在直角坐标系中，以粘温数据测试点温度值T为横坐标，斜率值B为纵坐标绘制斜率值随温度变化散点图；六，观察斜率值跃变降低的温度点，此对应的温度值即为该稠油样品流变性拐点温度；有助于稠油热采方案设计及产能预测，科学合理。
Description
技术领域
本发明涉及一种定量获取稠油油藏拐点温度的方法。
背景技术
热力采油技术(如蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油等)是一项可以大幅度提高稠油油田采收率的有效技术，是目前陆上稠油开发的有效手段。稠油热采技术发展迅速，热采方式更加多样(如烟道气辅助蒸汽吞吐、多元热流体吞吐等)，在国内的辽河、新疆、胜利、河南等陆上油田均获得成功应用，取得了显著的经济和社会效益。渤海稠油储量规模大，稠油粘度范围广(地层条件原油粘度从50mPa·s到50000mPa·s均有分布)，多年的开发实践表明，地层条件粘度小于350mPa·s的稠油可以通过水平井、化学驱等技术开发获得较好效益，但对于地层条件粘度大于350mPa·s的特殊稠油，常规冷采开发采油速度和采收率均比较低，经济效益差。为有效动用这类特殊稠油资源，改善开发效果，渤海油田分别在地层条件粘度为450mPa·s和2330mPa·s的NB和LD两个海上稠油油田实施了多元热流体(热水、氮气和二氧化碳的混合物)吞吐和蒸汽吞吐矿场实践，井底注入温度分别为240℃和300℃。NB的原始地层温度(55℃)高于该油田稠油的流变性拐点温度(50℃)，使得稠油在多孔介质中能够自然流动，而LD的原始地层温度(52℃)低于拐点温度(79℃)，稠油在地层中难以自然流动。因此，定量并准确预测稠油油藏的流变性拐点温度，直接影响着稠油油藏采取的开发方式(原始地层温度高于拐点温度的稠油油藏可以采用常规水驱或者化学驱，原始地层温度低于拐点温度的稠油油藏则需要注入流体加热)，也对不同粘度条件的注入温度等有不同的要求。因此，准确地对不同稠油油藏的拐点温度进行预测，直接影响着渤海特殊稠油资源的后续开发，而拐点温度的定量获取是确定不同稠油油田注热温度的重要依据，关系着热采的效果。
目前对拐点温度的确定，普遍采用的方法是通过粘度-温度曲线画出两条切线，两条切线的交点则为拐点温度。这种方法受原油粘度影响较大，对于特稠油和超稠油计算误差较大，且对于粘度相近的油品难以区分流变性的差异。目前尚无一种成熟的技术方案用来定量获取稠油油藏的拐点温度。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种定量获取稠油油藏拐点温度的方法，其利用粘温数据计算表观活化能，通过活化能的拐点对应的温度来评价稠油油藏的流变性拐点温度，可操作性强。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明定量获取稠油油藏拐点温度的方法，可定量化，且适用范围广(既适用于普通稠油，也适用于超稠油和特稠油)，主要包括以下步骤：
第一步，测量粘度，选取稠油油藏不同井区的地面取样样品，采用高温高压流变仪，测量不同温度下的脱气原油粘度，并通过实验测得粘度–温度数据；
第二步，将实验测得的温度数值单位从摄氏℃转化为绝对温度K；然后计算出转化为绝对温度的每个温度的倒数值1/T；再将该倒数值乘以1000倍，得到1000/T的值；
第三步，利用粘温数据计算得到油样在不同温度下的脱气原油粘度值μo，然后取脱气原油粘度值μo的自然对数lnμo；
第四步，在直角坐标系中，以1000/T为横坐标，lnμo为纵坐标，然后根据公式(A-1)计算相邻两个测试温度点之间的斜率值B；
第五步，在直角坐标系中，以粘温数据测试点的温度值T为横坐标，相邻两个测试温度点之间的斜率值B为纵坐标，绘制斜率值B随温度变化的散点图；
第六步，观察斜率值B跃变降低的温度点，此时对应的该温度值即为该稠油样品流变性拐点温度。
前述的定量获取稠油油藏拐点温度的方法，其中，所述第四步中温度测试点T1对应脱气原油粘度为μo1，温度测试点T2对应脱气原油粘度为μo2，该温度测试点T1与温度测试点T2之间的斜率值B，采用公式(A-1)计算，即：
该斜率值B的物理意义为ΔE/R，表示表观活化能的相对大小；其中ΔE表示活化能，J/mol；R表示普适气体常数，其值为8.314J/(mol·K)。
本发明定量获取稠油油藏拐点温度的方法，利用粘温数据计算表观活化能，通过活化能的拐点对应的温度来评价稠油油藏的流变性拐点温度，具有可量化、可操作性强等优点。解决了粘度相近(比如同是几百毫帕秒)、粘度太大(比如特稠油和超稠油)的稠油油藏拐点温度定量描述的难题。不仅适用于热采稠油油藏的注采参数的确定，还适用于不同粘度稠油油藏开发方式的筛选。是一种利用容易获取的粘温数据(或曲线)，定量计算难以定量获取，但对稠油油藏热采开发十分重要的拐点温度的方法。
附图说明
图1为本发明相邻两个温度(T1和T2)测试点及其斜率值B的示意图。
图2为本发明在NB-A26井通过粘温曲线得到活化能随温度变化曲线图。
图3为本发明在NB-B01井通过粘温曲线得到活化能随温度变化曲线图。
图4为本发明在LD27-6井通过粘温曲线得到活化能随温度变化曲线图。
图5为本发明在LD27油田注蒸汽后有效加热范围示意图。
图5中主要标号说明：40℃为温度刻度的最低值(可根据显示需要调整大小，如以30℃为最低刻度值)、52℃为油藏原始温度、79℃为拐点温度、120℃为温度刻度的最高值(可根据显示需要调整大小，如以150℃为最高刻度值)。注入蒸汽后，地层可以分为三个区域：A为有效加热区(温度高于拐点温度79℃)、B为过渡区域(温度介于油藏原始温度52℃和拐点温度79℃之间)、C为未加热区域(温度为油藏原始温度52℃)。
具体实施方式
如图1至图5所示，本发明定量获取稠油油藏拐点温度的方法，其包括以下步骤：
第一步，测量粘度，选取稠油油藏不同井区的地面取样样品，采用高温高压流变仪，测量不同温度下的脱气原油粘度，并通过实验测得粘度–温度数据，如表1中的第1列和第2列所示；
第二步，将实验测得的温度(如表1中的第1列)数值单位从摄氏℃转化为绝对温度K，如90.1℃转化为363.3K、85.0℃转化为358.2K；转化后的结果如表2中的第3列；然后计算出转化为绝对温度的每个温度的倒数值1/T，计算结果如表2中的第4列；再将该倒数值乘以1000倍，得到1000/T的值，结果如表2中的第5列；
第三步，利用粘温数据计算得到油样在不同温度下的脱气原油粘度值μo，如表2中第2列，然后取脱气原油粘度值μo的自然对数lnμo；取对数后的值如表2中第6列所示；
第四步，在直角坐标系中，以1000/T为横坐标，如表2中第5列所示，lnμo为纵坐标，如表2中第6列所示，然后根据公式(A-1)计算相邻两个测试温度点之间的斜率值B，即温度测试点T1和温度测试点T2之间的斜率值B，如图1所示；结果如表2中第7列,如85.0℃作为温度测试点T1，90.1℃作为温度测试点T2，这两个相邻温度测试点之间的斜率值为5.30；
第五步，在直角坐标系中，以粘温数据测试点的温度值T(单位为℃，表2中第1列)为横坐标，相邻两个测试温度点之间的斜率值B，如表2中第7列所示为纵坐标，绘制斜率值B随温度变化的散点图，如图2所示；
第六步，观察斜率值B跃变降低的温度点，如图2中为30℃，此时对应的该温度值(30℃)即为该稠油样品流变性拐点温度。
上述第四步中温度测试点T1对应脱气原油粘度为μo1，温度测试点T2对应脱气原油粘度为μo2，该温度测试点T1与温度测试点T2之间的斜率值B，采用公式(A-1)计算，即：
该斜率值B的物理意义为ΔE/R，表示表观活化能的相对大小；其中ΔE表示活化能，J/mol；R表示普适气体常数，其值为8.314J/(mol·K)。
表1典型油样在大气条件下脱气原油粘温数据
表2 NB-A26井区油样通过粘温数据计算表观活化能案例
实施例一：采用本发明定量计算稠油油藏拐点温度的方法，以NB-B01井区油样通过粘温数据计算活化能，如表3所示，从而确定流变性拐点温度进行说明，主要包括以下步骤：第一步，测量粘度，选取稠油油藏NB-B01井区的地面取样样品，采用高温高压流变仪，测量不同温度下的脱气原油粘度，并通过实验测得粘度–温度数据，如表3中的第1列和第2列所示；第二步，将实验测得的温度(如表3中的第1列)数值单位从摄氏℃转化为绝对温度K，如将90.0℃转化为363.2K，将85.0℃转化为358.2K，转化后的结果见表3中的第3列所示；然后计算出转化为绝对温度的每个温度的倒数值1/T，计算结果见表3中的第4列；再将该倒数值乘以1000倍，得到1000/T的值，结果见表3中的第5列所示；第三步，利用粘温数据计算得到油样在不同温度下的脱气原油粘度值μo，如表3中第2列所示，将脱气原油粘度值μo取自然对数lnμo；取对数后的值见表3中第6列所示；第四步，在直角坐标系中，以1000/T为横坐标，如表3中第5列所示，脱气原油粘度值μo取自然对数lnμo为纵坐标，如表3中第6列所示；然后根据公式(A-1)计算相邻两个测试温度点的斜率值B，即温度测试点T1和温度测试点T2)之间的斜率值B，如图1所示；结果如表3中第7列,如将90.0℃看做温度测试点T1和85.0℃看做温度测试点T2，该两个相邻温度测试点之间的斜率值就为5.87；第五步，在直角坐标系中，以粘温数据测试点的温度值T为横坐标，单位为℃，如表3中第1列所示，相邻两个温度测试点间的斜率值B(如表3中第7列所示)为纵坐标绘制斜率值B随温度变化的散点图，如图3所示；图3的横坐标为温度，纵坐标为斜率值B，其物理意义为活化能；第六步，观察斜率值B跃变降低的温度点，如图3中为45℃，此时对应的该温度值(45℃)即为该稠油样品流变性拐点温度。
表3 NB-B01井区油样通过粘温数据计算表观活化能案例
实施例二：采用本发明定量计算稠油油藏拐点温度的方法，对渤海LD27-6井油样的流变性拐点温度进行分析，过程如下：
第一步，测量粘度，采用高温高压流变仪，测量LD27-6井油样不同温度下的脱气原油粘度，并通过实验测得粘度–温度数据，如表4中的第1列和第2列所示；
第二步，将实验测得的温度，如表4中的第1列所示，数值单位从摄氏℃转化为绝对温度K，如30.0℃转化为303.2K，31.2℃转化为304.4K，转化后的结果见表4中的第3列所示；然后计算出转化为绝对温度的每个温度的倒数值1/T，计算结果如表4中的第4列所示；再将该倒数值乘以1000倍，得到1000/T的值，结果如表4中的第5列所示；
第三步，利用粘温数据计算得到油样在不同温度下的脱气原油粘度值μo，如表4中第2列所示，将脱气原油粘度值μo取自然对数lnμo；取对数后的值如表4中第6列所示；
第四步，在直角坐标系中，以1000/T为横坐标，如表4中第5列所示，lnμo为纵坐标，如表4中第6列所示；然后根据公式(A-1)计算相邻两个测试温度点之间的斜率值B，即温度测试点T1和温度测试点T2之间的斜率值B，如图1所示；结果如表4中第7列所示,如将48.9℃作为温度测试点T1，51.3℃作为温度测试点T2，两个相邻温度测试点之间的斜率值B为9.72；
第五步，在直角坐标系中，以粘温数据测试点的温度值T为横坐标，单位为℃，如表4中第1列所示，两个测试温度点之间的斜率值B，如表4中第7列所示，为纵坐标绘制斜率值B随温度变化的散点图，如图4所示；图4中的横坐标为温度，纵坐标为斜率值B，其物理意义为活化能；
第六步，观察斜率值B跃变降低的温度点，如图4中为79℃，此时对应的该温度值(79℃)即为LD27-6井稠油样品流变性拐点温度。
表4 LD27-6井油样通过粘温数据计算表观活化能案例
LD27油田6井区的原始油藏温度为52℃，根据上述方法得到拐点温度为79℃，根据由数值模拟预测的温度场分布图，可以得到注蒸汽后地层温度分为三个区域，如图4所示；有效加热范围区域(地层温度>拐点温度)，如图5中的A区；过渡区域(原始油藏温度<地层温度<拐点温度)，如图5中的B区；未加热区域(原始油藏温度)，如图5中的C区。
通过对注蒸汽后地层温度三个区域的划分，可以定量得到注入蒸汽后的关键参数值，如有效加热半径、热采渗流模式等，据此可进行方案优化设计。
本发明定量获取稠油油藏拐点温度的方法的技术原理：活化能是指流体在开始流动之前必须克服的障碍。它的特征是流体颗粒中颗粒间摩擦力的大小，取决于颗粒的极性、分子的质量和颗粒的结构。分子越大，它们之间的相互作用力就越大。流动所需的能量越大，粘度就越大。因此，原油粘度作为宏观尺度的量，它的变化规律，可通过表观活化能随温度的变化反映出微观尺度的力学特征，活化能的拐点温度可以作为评价稠油油藏流变性拐点温度的重要依据。
本发明定量获取稠油油藏拐点温度的方法，是在探寻利用容易获取的粘温数据(或曲线)，定量获取对稠油油藏热采开发十分重要的稠油从非牛顿流体转变为牛顿流体的流变性拐点温度，解决目前粘度相近稠油油藏的评价注蒸汽热采(包括蒸汽吞吐、蒸汽驱等)的有效加热范围、热采渗流模式、生产制度优化等问题。该方法的技术要点是：1、解决稠油从非牛顿流体向牛顿流体转变的拐点温度的确定问题。通过粘度-温度数据进行单位换算、回归，求取导数和斜率，在此基础上绘制表观活化能随温度变化的曲线，提出表观活化能的“跃变点”则是稠油由非牛顿流体转变为牛顿流体的稠油流变性拐点温度。2、基于稠油流变性拐点温度，解决注蒸汽热采过程中有效加热范围的确定。在定量描述拐点温度的基础上，结合油藏数值模拟技术预测的注蒸汽后的温度场分布情况，可以定量描述出注蒸汽后的有效加热范围(地层温度大于稠油拐点温度区域为有效加热范围区域，地层温度小于稠油拐点温度区域为非有效加热范围区域)，从而在此基础上进行的稠油热采油藏渗流模式划分、产能预测等应用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种定量获取稠油油藏拐点温度的方法，其特征在于，可定量化，且适用范围广(既适用于普通稠油，也适用于超稠油和特稠油)，主要包括以下步骤：
第一步，测量粘度：选取稠油油藏不同井区的地面取样样品，采用高温高压流变仪，测量不同温度下的脱气原油粘度，并通过实验测得粘度–温度数据；
第二步，将实验测得的温度数值单位从摄氏℃转化为绝对温度K，然后计算出转化为绝对温度的每个温度的倒数值1/T，再将该倒数值乘以1000倍，得到1000/T的值；
第三步，利用粘温数据计算得到油样在不同温度下的脱气原油粘度值μo，然后取脱气原油粘度值μo的自然对数lnμo；
第四步，在直角坐标系中，以1000/T为横坐标，lnμo为纵坐标，然后根据公式(A-1)计算相邻两个测试温度点之间的斜率值B；
第五步，在直角坐标系中，以粘温数据测试点的温度值T为横坐标，相邻两个测试温度点之间的斜率值B为纵坐标，绘制斜率值B随温度变化的散点图；
第六步，观察斜率值B跃变降低的温度点，此时对应的该温度值即为该稠油样品流变性拐点温度。
2.根据权利要求1所述的定量获取稠油油藏拐点温度的方法，其特征在于，所述第四步中温度测试点T1对应脱气原油粘度为μo1，温度测试点T2对应脱气原油粘度为μo2，该温度测试点T1与温度测试点T2之间的斜率值B，采用公式(A-1)计算，即：
该斜率值B的物理意义为ΔE/R，表示表观活化能的相对大小；其中ΔE表示活化能，J/mol；R表示普适气体常数，其值为8.314J/(mol·K)。
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