CN113917116B - 一种确定油井稠油乳化后提液能力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种确定油井稠油乳化后提液能力的方法，包括：收集目标区地层原油、地层水样品；开展目标区原油乳化实验并绘制原油乳化后粘度与含水率关系曲线；分阶段拟合得到原油乳化后粘度与含水率关系式；开展目标区相渗实验得到不同含水饱和度下的油、水相对渗透率数据；得到目标区不同含水饱和度下的含水率数据；得到原油乳化后分阶段无因次产液指数与含水率关系式；绘制目标区原油乳化后无因次产液指数与含水率关系曲线；查询图版，确定目标区原油乳化后提液时机、提液幅度。该发明解决了目前行业中关于确定油井稠油乳化后提液能力的难题，有助于油田开发过程中提液方案的设计，科学合理，效果理想。

Description

一种确定油井稠油乳化后提液能力的方法
技术领域
本发明涉及稠油乳化提液领域，特别是涉及一种确定油井稠油乳化后提液能力的方法。
背景技术
渤海稠油规模大，对于粘度小于350mPa·s的稠油多采用常规水驱冷采开发，提液是稠油冷采开发过程中稳产、上产的主要方式之一，确定合理的提液方案至关重要。由于稠油水驱开采过程中在储层中存在强烈剪切作用，以及部分稠油含有较高的天然乳化剂如胶质、沥青质等，稠油与水会形成稳定的乳状液，产生稠油乳化现象，造成被驱替介质由单相原油转变为原油乳状液(油水两相)对油井提液能力产生影响。然而，目前对于稠油提液方案的研究基于水驱油过程中稠油未乳化(单相原油)，未考虑稠油乳化后生成原油乳状液(油水两相)对油井提液能力的影响，无法准确确定油井稠油乳化后合理提液时机与提液幅度。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种确定油井稠油乳化后提液能力的方法，本发明可定量表征稠油乳化后的油井提液能力大小，以确定存在稠油乳化现象的油井提液能力，为确定该类油井合理提液时机、提液幅度提供了依据。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种确定油井稠油乳化后提液能力的方法，包括以下步骤：
S1.收集目标区地层原油、地层水样品，并依据石油行业标准测定脱水原油粘度与地层水粘度；
S2.开展目标区原油乳化实验并绘制原油乳化后粘度与含水率关系曲线；
S3.依据原油乳化后粘度大小随含水率变化规律及乳状液粘度理论模型，分阶段拟合得到原油乳化后粘度与含水率关系式；
S4.开展目标区相渗实验得到不同含水饱和度下的油、水相对渗透率数据及含水率数据，并依据含水饱和度与油、水相对渗透率数据绘制油水相对渗透率与含水饱和度关系曲线；通过查询油水相对渗透率与含水饱和度关系曲线能够得到目标区在任意含水饱和度下的油、水相对渗透率数据；
S5.依据步骤S4中的相渗实验得到的含水饱和度、含水率数据，绘制含水率与含水饱和度关系曲线，含水率与含水饱和度关系曲线中是以含水饱和度为X轴，以含水率为Y轴，建立的平面直角坐标系；通过查询含水率与含水饱和度关系曲线能够得到目标区在任意含水饱和度下的含水率数据；
S6.得到原油乳化后分阶段无因次产液指数与含水率关系式；
S7.绘制目标区原油乳化后无因次产液指数与含水率关系曲线；
S8.依据绘制的无因次产液指数与含水率关系曲线的图版，查询目标区原油乳化后提液时机，提液幅度。
进一步的，原油乳化后粘度与含水率关系曲线中，是以含水率为X轴、以原油乳状后粘度为Y轴，建立的平面直角坐标系；该曲线是通过配制不同含水率下的原油乳状液，并依据石油行业标准(SY/T0520-2008)测试其粘度，得到不同含水率下的原油乳状液粘度。
进一步的，步骤S3中，目标区原油乳化后粘度与含水率变化划分为四个阶段：阶段Ⅰ粘度线性增加阶段，粘度与含水率关系式符合Einstein模型(A-1)；阶段Ⅱ粘度指数增加阶段，粘度与含水率关系式符合Richarson模型(A-2)；阶段Ⅲ粘度指数减少阶段，粘度与含水率关系式符合Richarson模型(A-3)；阶段Ⅳ粘度大小不变(A-4)；
为原油乳化后粘度，mPa·s；μo为脱水原油粘度，mPa·s；μw为地层水粘度，mPa·s；fw为含水率，％；k1、k2为常数，e为自然对数函数的底数。
进一步的，步骤S4中，依据石油行业标准SYT5345-2007《岩石中两相相对渗透率测定方法》开展岩心相渗实验，得到含水饱和度、油相相对渗透率、水相相对渗透率实验数据，油水相对渗透率与含水饱和度关系曲线中，是以含水饱和度为X轴，以油、水相相对渗透率为Y轴，建立的平面直角坐标系；通过查询油水相对渗透率与含水饱和度关系曲线能够得到目标区在任意含水饱和度下的油、水相对渗透率数据。
进一步的，步骤S6中，依据常规无因次产液指数关系式(A-5)与原油乳化后分阶段粘度与含水率关系式(A-1)、(A-2)、(A-3)、(A-4)，能够得到原油乳化后分阶段无因次产液指数与含水率关系式(A-6)、(A-7)、(A-8)、(A-9)；
JLD无因次产液指数，f；为原油乳化后粘度，mPa·s；/>分别为油、水相不同含水饱和度下相对渗透率，％；fw为含水率，％；μo为脱水原油粘度，mPa·s；μw为地层水粘度，mPa·s；k1、k2为常数，e为自然对数函数的底数。
进一步的，目标区原油乳化后无因次产液指数与含水率关系曲线中，是以含水率为X轴，以无因次产液指数为Y轴，建立的平面直角坐标系；将步骤S4、S5得到的不同含水饱和度下油相相对渗透率、水相相对渗透率、含水率参数以及步骤S1得到的脱水原油粘度、地层水粘度参数代入公式(A-6)、(A-7)、(A-8)、(A-9)计算得到不同含水率下的无因次产液指数，进而绘制出目标区原油乳化后无因次产液指数与含水率关系曲线。
进一步的，步骤S8中，目标区提液时机为无因次产液指数大于1时，即含水率大于65％时能够提液。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1.本发明提供的这种确定油井稠油乳化后提液能力的方法，依据乳状液粘度理论与渗流理论，建立了原油乳化后分阶段无因次采液指数与含水率关系式，结合室内实验得到的油相相对渗透率、水相相对渗透率、含水率、脱水原油粘度、地层水粘度等参数，可计算得到不同含水率下的提液幅度，进而建立原油乳化后无因次产液指数与含水率曲线图版，通过图版查询，可快速得到存在乳化现象的稠油油井在水驱开采过程中合理的提液时机、提液幅度。成功解决了目前行业中关于确定油井稠油乳化后提液能力的难题。该方法原理清晰，可操作性强，使用方便，为指导乳化稠油提液生产，提高采收率提供重要依据。
2.本发明有助于稠油油田开发过程中提液方案的设计，科学合理，效果理想。该技术方案在渤海多个水驱稠油油田得到了应用，使用效果显著，能够为存在乳化现象的稠油油田提液方案设计提供指导。
附图说明
图1为本发明方法的主要步骤流程示意图。
图2为目标区静态资料采集示意图。
图3为目标区原油乳化后粘度与含水率关系曲线示意图。
图4为目标区分阶段拟合原油乳化后粘度与含水率的关系示意图。
图5为目标区油水相对渗透率与含水饱和度关系曲线示意图。
图6为目标区含水率与含水饱和度关系示意图。
图7为目标区原油乳化后无因次产液指数与含水率关系曲线示意图。
图8为目标区原油乳化后提液时机、提液幅度确定示意图。
图9为JX1-1油田静态资料采集示意图。
图10为JX1-1油田原油乳化后粘度与含水率关系曲线示意图。
图11为JX1-1油田分阶段拟合原油乳化后粘度与含水率的关系示意图。
图12为JX1-1油田油水相对渗透率与含水饱和度关系曲线示意图。
图13为JX1-1油田含水率与含水饱和度关系示意图。
图14为JX1-1油田原油乳化后无因次产液指数与含水率关系曲线示意图。
图15为JX1-1油田原油乳化后提液时机、提液幅度确定示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图8所示，本发明一种确定油井稠油乳化后提液能力的方法，见图1，包括以下步骤：
第一步，收集目标区块生产层段地层原油、地层水样品，见图2，并依据石油行业标准测定脱水原油粘度与地层水粘度，示例见表1第2、3列。
第二步，开展目标区原油乳化实验并绘制原油乳化后粘度与含水率关系曲线。该曲线特点在于，在直角坐标系中，以含水率为X轴，以原油乳状后粘度为Y轴，建立平面直角坐标系。该曲线是通过配制不同含水率下的原油乳状液，并依据石油行业标准(SY/T0520-2008)测试其粘度，得到不同含水率下的原油乳状液粘度，示例见表1第4、5列，进而绘制原油乳化后粘度与含水率关系曲线，见图3。
表1无因次采液指数确定数据采集/处理示例表
第三步，分阶段拟合得到原油乳化后粘度与含水率关系式。依据原油乳化后粘度大小随含水率变化规律及乳状液粘度理论模型，分阶段拟合得到原油乳化后粘度与含水率关系式。目标区原油乳化后粘度与含水率变化可划分为四个阶段：阶段Ⅰ粘度线性增加阶段，粘度与含水率关系式符合Einstein模型(A-1)；阶段Ⅱ粘度指数增加阶段，粘度与含水率关系式符合Richarson模型(A-2)；阶段Ⅲ粘度指数减少阶段，粘度与含水率关系式符合Richarson模型(A-3)；阶段Ⅳ粘度大小不变(A-4)，见图4。
为原油乳化后粘度，mPa·s；μo为脱水原油粘度，mPa·s；μw为地层水粘度，mPa·s；fw为含水率，％；k1、k2为常数，依据图4拟合结果目标得到目标区k1大小为3.37，k2大小为27.49；e为自然对数函数的底数，大小约为2.718。
第四步，开展目标区相渗实验得到不同含水饱和度下的油、水相对渗透率数据及含水率数据。依据石油行业标准SYT5345-2007《岩石中两相相对渗透率测定方法》开展岩心相渗实验，得到含水饱和度、油相相对渗透率、水相相对渗透率实验数据及含水率数据，并依据含水饱和度、油相相对渗透率、水相相对渗透率数据绘制油水相对渗透率与含水饱和度关系曲线，该曲线特点在于，在直角坐标系中，以含水饱和度为X轴，以油、水相相对渗透率为Y轴，建立平面直角坐标系，见图5。通过查询曲线得到目标区在任意含水饱和度下的油、水相对渗透率数据。
第五步，得到目标区不同含水饱和度下的含水率数据。依据步骤四的相渗实验中得到的含水饱和度、含水率数据，绘制含水率与含水饱和度关系曲线，该曲线特点在于，在直角坐标系中，以含水饱和度为X轴，以含水率为Y轴，建立平面直角坐标系，见图6。通过查询曲线得到目标区在任意含水饱和度下的含水率数据。
第六步，得到原油乳化后分阶段无因次产液指数与含水率关系式。依据常规无因次产液指数关系式(A-5)与原油乳化后分阶段粘度与含水率关系式(A-1)、(A-2)、(A-3)、(A-4)，可得到原油乳化后分阶段无因次产液指数与含水率关系式(A-6)、(A-7)、(A-8)、(A-9)。
JLD无因次产液指数，f；为原油乳化后粘度，mPa·s；/>油、水相不同含水饱和度下相对渗透率,％；fw为含水率，％；μo为脱水原油粘度，mPa·s；μw为地层水粘度，mPa·s；k1、k2为常数，依据图4拟合结果目标得到目标区k1大小为3.37，k2大小为27.49；e为自然对数函数的底数，大小约为2.718。
第七步，绘制目标区原油乳化后无因次产液指数与含水率关系曲线。该曲线特点在于在直角坐标系中，以含水率为X轴，以无因次产液指数为Y轴，建立平面直角坐标系，见图7。根据步骤四、五查询得到的不同含水饱和度下油相相对渗透率、水相相对渗透率、含水率参数，步骤1测试得到的脱水原油粘度、地层水粘度，代入公式(A-6)、(A-7)、(A-8)、(A-9)计算得到不同含水率下的无因次产液指数，示例见表1第6列，进而绘制原油乳化后无因次产液指数与含水率关系曲线。
第八步，查询图版，确定目标区原油乳化后提液时机、提液幅度。依据绘制的无因次产液指数与含水率关系曲线图版，查询目标区原油乳化后提液时机，提液幅度。目标区提液时机为无因次产液指数大于1时，即含水率大于65％时可提液；提液幅度为图中竖纹区域含水率下对应的无因次产液指数大小，见图8。
具体实施例如下：
采用本发明一种确定油井稠油乳化后提液能力的方法，以渤海JX1-1油田5井区为例子，从而对确定油井稠油乳化后提液能力的方法进行说明。如图9至图15所示，主要包括以下步骤：
第一步，收集目标区地层原油、地层水样品。收集JX1-1油田5井区生产层段地层原油、地层水样品，见图9，并依据石油行业标准测定脱水原油粘度与地层水粘度，示例见表2第2、3列。
第二步，开展目标区原油乳化实验并绘制原油乳化后粘度与含水率关系曲线。该曲线特点在于，在直角坐标系中，以含水率为X轴，以原油乳状后粘度为Y轴，建立平面直角坐标系。该曲线是通过配制JX1-1油田5井区不同含水率下的原油乳状液，并依据石油行业标准(SY/T0520-2008)测试其粘度，得到不同含水率下的原油乳状液粘度，示例见表2第4、5列，进而绘制原油乳化后粘度与含水率关系曲线，见图10。
表2 JX1-1油田5井块无因次采液指数确定数据采集/处理示例表
第三步，分阶段拟合得到原油乳化后粘度与含水率关系式。依据原油乳化后粘度大小随含水率变化规律及乳状液粘度理论模型，分阶段拟合得到原油乳化后粘度与含水率关系式。JX1-1油田5井区原油乳化后粘度与含水率变化可划分为四个阶段：阶段Ⅰ粘度线性增加阶段，粘度与含水率关系式符合Einstein模型(A-1)；阶段Ⅱ粘度指数增加阶段，粘度与含水率关系式符合Richarson模型(A-2)；阶段Ⅲ粘度指数减少阶段，粘度与含水率关系式符合Richarson模型(A-3)；阶段Ⅳ粘度大小不变(A-4)，见图11。
为原油乳化后粘度，mPa·s；μo为脱水原油粘度，mPa·s；μw为地层水粘度，mPa·s；fw为含水率，％；k1、k2为常数，依据图4拟合结果目标得到JX1-1油田5井区k1大小为3.57，k2大小为30.81；e为自然对数函数的底数，大小约为2.718。
第四步，开展目标区相渗实验得到不同含水饱和度下的油、水相对渗透率数据及含水率数据。依据石油行业标准SYT5345-2007《岩石中两相相对渗透率测定方法》开展JX1-1油田5井区岩心相渗实验，得到含水饱和度、油相相对渗透率、水相相对渗透率实验数据及含水率数据，并依据含水饱和度、油相相对渗透率、水相相对渗透率数据绘制油水相对渗透率与含水饱和度关系曲线，该曲线特点在于，在直角坐标系中，以含水饱和度为X轴，以油、水相相对渗透率为Y轴，建立平面直角坐标系，见图12。通过查询曲线得到JX1-1油田5井区在任意含水饱和度下的油、水相对渗透率数据。
第五步，得到目标区不同含水饱和度下的含水率数据。依据步骤四的相渗实验中得到的含水饱和度、含水率数据，绘制JX1-1油田5井区含水率与含水饱和度关系曲线，该曲线特点在于，在直角坐标系中，以含水饱和度为X轴，以含水率为Y轴，建立平面直角坐标系，见图13。通过查询曲线得到JX1-1油田5井区在任意含水饱和度下的含水率数据。
第六步，得到原油乳化后分阶段无因次产液指数与含水率关系式。依据常规无因次产液指数关系式(A-5)与原油乳化后分阶段粘度与含水率关系式(A-1)、(A-2)、(A-3)、(A-4)，可得到原油乳化后分阶段无因次产液指数与含水率关系式(A-6)、(A-7)、(A-8)、(A-9)。
JLD无因次产液指数，f；为原油乳化后粘度，mPa·s；/>油、水相不同含水饱和度下相对渗透率,％；fw为含水率，％；μo为脱水原油粘度，mPa·s；μw为地层水粘度，mPa·s；k1、k2为常数，依据图4拟合结果目标得到JX1-1油田5井区k1大小为3.57，k2大小为30.81；e为自然对数函数的底数，大小约为2.718。
第七步，绘制目标区原油乳化后无因次产液指数与含水率关系曲线。该曲线特点在于在直角坐标系中，以含水率为X轴，以无因次产液指数为Y轴，建立平面直角坐标系，见图7。根据步骤四、五查询得到的不同含水饱和度下油相相对渗透率、水相相对渗透率、含水率参数，根据步骤一测试得到的脱水原油粘度、地层水粘度，代入公式(A-6)、(A-7)、(A-8)、(A-9)计算得到不同含水率下的无因次产液指数，示例见表2第6列，进而绘制JX1-1油田5井区原油乳化后无因次产液指数与含水率关系曲线。并采用油井实际生产数据验证了该方法的可靠性。
第八步，查询图版，确定目标区原油乳化后提液时机、提液幅度。依据绘制的无因次产液指数与含水率关系曲线图版，查询JX1-1油田5井区原油乳化后提液时机，提液幅度。JX1-1油田5井区提液时机为无因次产液指数大于1时，即含水率大于60％时可提液；提液幅度为图中竖纹区域含水率下对应的无因次产液指数大小，见图15。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种确定油井稠油乳化后提液能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.收集目标区地层原油、地层水样品，并依据石油行业标准测定脱水原油粘度与地层水粘度；
S2.开展目标区原油乳化实验并绘制原油乳化后粘度与含水率关系曲线；
S3.依据原油乳化后粘度大小随含水率变化规律及乳状液粘度理论模型，分阶段拟合得到原油乳化后粘度与含水率关系式；目标区原油乳化后粘度与含水率变化划分为四个阶段：阶段Ⅰ粘度线性增加阶段，粘度与含水率关系式符合Einstein模型A-1；阶段Ⅱ粘度指数增加阶段，粘度与含水率关系式符合Richarson模型A-2；阶段Ⅲ粘度指数减少阶段，粘度与含水率关系式符合Richarson模型A-3；阶段Ⅳ粘度大小不变A-4；
μ(Sw)＝μo(1+2.5fw)fw＜20％ A-1
为原油乳化后粘度，mPa·s；μo为脱水原油粘度，mPa·s；μw为地层水粘度，mPa·s；fw为含水率，％；k1、k2为常数，e为自然对数函数的底数；
S4.开展目标区相渗实验得到不同含水饱和度下的油、水相对渗透率数据及含水率数据，并依据含水饱和度与油、水相对渗透率数据绘制油水相对渗透率与含水饱和度关系曲线；通过查询油水相对渗透率与含水饱和度关系曲线能够得到目标区在任意含水饱和度下的油、水相对渗透率数据；
S5.依据步骤S4中的相渗实验得到的含水饱和度、含水率数据，绘制含水率与含水饱和度关系曲线，含水率与含水饱和度关系曲线中是以含水饱和度为X轴，以含水率为Y轴，建立的平面直角坐标系；通过查询含水率与含水饱和度关系曲线能够得到目标区在任意含水饱和度下的含水率数据；
S6.得到原油乳化后分阶段无因次产液指数与含水率关系式；依据常规无因次产液指数关系式A-5与原油乳化后分阶段粘度与含水率关系式A-1、A-2、A-3、A-4，能够得到原油乳化后分阶段无因次产液指数与含水率关系式A-6、A-7、A-8、A-9；
JLD无因次产液指数，f；为原油乳化后粘度，mPa·s；/>分别为油、水相不同含水饱和度下相对渗透率，％；fw为含水率，％；μo为脱水原油粘度，mPa·s；μw为地层水粘度，mPa·s；k1、k2为常数，e为自然对数函数的底数；
S7.绘制目标区原油乳化后无因次产液指数与含水率关系曲线；目标区原油乳化后无因次产液指数与含水率关系曲线中，是以含水率为X轴，以无因次产液指数为Y轴，建立的平面直角坐标系；将步骤S4、S5得到的不同含水饱和度下油相相对渗透率、水相相对渗透率、含水率参数以及步骤S1得到的脱水原油粘度、地层水粘度参数，代入公式A-6、A-7、A-8、A-9计算得到不同含水率下的无因次产液指数，进而绘制出目标区原油乳化后无因次产液指数与含水率关系曲线；
S8.依据绘制的无因次产液指数与含水率关系曲线的图版，查询目标区原油乳化后提液时机，提液幅度。
2.根据权利要求1所述一种确定油井稠油乳化后提液能力的方法，其特征在于，原油乳化后粘度与含水率关系曲线中，是以含水率为X轴、以原油乳状后粘度为Y轴，建立的平面直角坐标系；该曲线是通过配制不同含水率下的原油乳状液，并依据石油行业标准SY/T0520-2008测试其粘度，得到不同含水率下的原油乳状液粘度。
3.根据权利要求1所述一种确定油井稠油乳化后提液能力的方法，其特征在于，步骤S4中，依据石油行业标准SYT5345-2007《岩石中两相相对渗透率测定方法》开展岩心相渗实验，得到含水饱和度、油相相对渗透率、水相相对渗透率实验数据，油水相对渗透率与含水饱和度关系曲线中，是以含水饱和度为X轴，以油、水相相对渗透率为Y轴，建立的平面直角坐标系；通过查询油水相对渗透率与含水饱和度关系曲线能够得到目标区在任意含水饱和度下的油、水相对渗透率数据。
4.根据权利要求1所述一种确定油井稠油乳化后提液能力的方法，其特征在于，步骤S8中，目标区提液时机为无因次产液指数大于1时，即含水率大于65％时能够提液。
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