CN117688283A - 一种稠油井掺稀比和油管下深的实验确定方法 - Google Patents

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罗程程
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Abstract

本发明提供一种稠油井掺稀比和油管下深的实验确定方法,属于稠油开采技术领域,所述方法包括:收集稠油井稠油的样品、粘度、密度以及含水率,用于掺稀的稀油的样品、粘度和密度,以及稠油井生产数据,设计实验温度和掺稀比,配制掺稀油样品,选用Brookfield流变仪进行稠油掺稀降粘实验,分别测试掺稀油样品在不同温度时的粘度,通过观察掺稀油样品粘度随掺稀比变化曲线,当掺稀比低于某一值时,混合油粘度降低幅度较小,定义该掺稀比为当前温度条件下合适的掺稀比,在获取不同温度条件下的合适的掺稀比后,找出随着温度的增加,掺稀比逐渐降低趋于定值的最低温度,结合井筒温度剖面确定油管的下深。该计算方法简单适用,为稠油降粘设计提供理论依据。

Description

一种稠油井掺稀比和油管下深的实验确定方法
技术领域
本发明属于稠油开采技术领域,尤其涉及一种稠油井掺稀比和油管下深的实验确定方法。
技术背景
稠油从油层流入井底后,经井筒向井口流动,随着环境温度逐渐降低,井筒内流体散热,温度逐渐降低,粘度升高,流动难度增大。为此现场一般通过掺入低粘轻质原油,降低混合油中胶质、沥青质的含量,增加稠油在稀油中的溶解量,减弱稠油中沥青质胶束之间的相互作用,从而达到降低稠油粘度,改善其流动性的目的。现场通常用掺稀比表征注入稀油流量与油层产稠油的流量之比。为了降低采油成本,需根据现场实际生产情况,在保证稠油井筒正常流动的前提下,尽可能的降低井掺稀比。同时,为了保证稀油与稠油混合效果更好,需合理确定掺稀位置(即油管下深,稀油和稠油在油管鞋处开始混合)。因此确定合适的掺稀比和油管下深对掺稀稠油井正常生产具有重要的现实意义。
现场掺稀比一般通过实验确定,绘制混合油粘度与掺稀比的关系曲线,如图1所示,根据混合油粘度要求,直接从曲线上获取相应的掺稀比值,例如掺稀后混合油粘度要求达到3000mPa·s,则掺稀比为0.43,或者根据混合油粘度的拐点确定掺稀比,当掺稀比低于0.67时,混合油粘度降低幅度较小,掺稀的经济效益变差,据此可选0.67为该条件下的掺稀比。但是使用拐点法确定掺稀比时,有可能因为掺稀比实验步长的设置,难以快速准确确定拐点位置,此时需要缩短步长,配制更多的掺稀比样品进行粘度的测试,因此需要提出更加快速准确的掺稀比确定方法。
为此本发明针对掺稀比难以快速准确确定的问题,采用Brookfield流变仪测量掺稀混合油样品的粘度,结合掺稀混合油样品的粘度与掺稀比的关系,选出该温度条件下合适的掺稀比,并根据不同温度下的掺稀比关系,提出一种稠油井掺稀比和油管下深的实验确定方法。
发明内容
本发明的目的在于解决掺稀比难以快速准确确定的问题,提出了一种稠油井掺稀比和油管下深的实验确定方法,便于及时降低稠油粘度,改善稠油流动性,为稠油井稳定生产提供理论支撑。
本发明所述的一种稠油井掺稀比和油管下深的实验确定方法。包括以下步骤:
步骤S1:收集稠油井稠油的样品、粘度、密度以及含水率,用于掺稀的稀油的样品、粘度和密度,收集稠油井生产数据,包含,油管鞋深度、混合物质量流量,油管内径,原油相对密度,井口油压,井底温度,地温梯度;
步骤S2:设计实验参数;采用Shiu&Beggs井筒温度计算方法,计算井筒温度剖面,初步设计油管鞋深度范围,确定设计的油管鞋深度范围的温度T0和井底温度Tre,在两个温度之间等步长取5到6个温度作为实验温度;确定油田常用掺稀比范围,在油田常用掺稀比范围的上界和下界附近分别均匀取点2到3个掺稀比作为实验的掺稀比;
其中,井筒温度剖面由公式(1)确定:
Tf(z)=Tre-gT z+gTA-gTAe-z/A (1)
式中,Tf(z)为任意z截面的温度,℃;Tre为井底温度(z=0),℃;gT为地温梯度,℃/m;A为松弛距离,m;
其中,松弛距离由公式(2)确定:
其中,Wm为混合物质量流量,t/d;D为油管内径,m;γo为原油相对密度,无量纲;γg为天然气相对密度,无量纲;ρLsc为标况液体密度,t/m3,pwh为井口油压,MPa。
步骤S3:配制掺稀混合油样品;根据步骤S2设计的掺稀比,计算在不同掺稀比下配制100ml混合油样所需要的稠油、稀油油样的体积,将稠油与稀油按对应比例加入烧杯中,搅拌至稠油与稀油充分混合;
步骤S4:进行稠油掺稀降粘实验,选用Brookfield流变仪测量步骤S3配制的不同掺稀比的掺稀混合油样品的粘度,分别测试掺稀混合油样品在步骤S2设计的实验温度下的粘度,待温度稳定后,每隔3min、5min、8min分别记录下粘度数据,三者的平均值即为所测粘度,更换不同掺稀混合油样品,采用同样的方法测试S3配制的掺稀混合油样品在不同温度下的粘度;
步骤S5:确定不同实验温度下的掺稀比,利用步骤S4所得的不同温度下不同掺稀比的掺稀混合油样品的粘度,掺稀比越大,掺稀混合油样品粘度越小,流动性越好,当掺稀比大于某一个值时,掺稀混合油样品粘度降低幅度较小,此时定义这个转折点对应的掺稀比为合适的掺稀比。而改变温度得到不同温度下随掺稀比变化的掺稀混合油样品粘度变化曲线,采用相同的方法确定不同实验温度下的合理的掺稀比值;具体过程为:
绘制同一温度下掺稀比-掺稀混合油样品粘度曲线,在掺稀混合油样品粘度-掺稀比坐标系中,掺稀混合油样品粘度随掺稀比变化的曲线会出现明显的转折点,将转折点前后定义为小掺稀比曲线和大掺稀比曲线,分别取两条曲线2到3个测试点,采用拉格朗日线性拟合直线;由于两条直线斜率不同,小掺稀比与大掺稀比的线性拟合直线存在交点,其交点对应的掺稀比值即为合理的掺稀比值,由于步骤S2设定的掺稀比是油田常用掺稀比范围的上界和下界附近分别均匀取点2到3个作为实验的掺稀比,所以能保证分别有2到3个点在转折点前后。
步骤S6:确定稠油井掺稀比和油管下深;观察掺稀比随温度变化曲线,随着温度的增加,掺稀比逐渐降低,最后趋于定值,趋于定值的最低温度即为稀油和稠油混合的最佳井筒温度值和掺稀比值,再结合井筒温度剖面即可确定油管的下深。具体过程为:
绘制由步骤S5确定的掺稀比值与实验温度曲线,选择趋于定值的最低温度即为稀油和稠油混合的最佳井筒温度值和掺稀比值,选用Shiu&Beggs井筒温度计算方法,计算井筒温度剖面,最佳井筒温度值对应的井筒深度即为加长油管的深度,由于步骤S2设计的实验温度在初步设计的油管鞋深度范围的温度和井底温度区间,所以能保证最佳井筒温度值和加深油管的深度合理。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
本发明所述的一种稠油井掺稀比和油管下深的实验确定方法充分考虑稠油掺稀在不同温度下的真实流体状态,采用Brookfield流变仪测量掺稀混合油样品的粘度,结合掺稀混合油样品的粘度与掺稀比的关系,只需测试四到五个掺稀混合油样品密度即可选出该温度条件下合适的掺稀比,大大减少了工作量,并结合合适的掺稀比与温度的关系,从理论上确定稠油井的掺稀比和加长油管的深度。因此,该方法准确适用,为稠油井稳定生产提供理论支撑。
附图说明
图1混合油粘度与掺稀比的关系曲线;
图2掺稀混合油样品粘度变化曲线示意图;
图3掺稀比变化曲线示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、计算过程及优点更加清楚明白,以下结合附图,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明的目的在于掺稀比难以快速准确确定的问题,提出了一种稠油井掺稀比和油管下深的实验确定方法,便于及时降低稠油粘度,改善稠油流动性,为稠油井稳定生产提供理论支撑。
本发明所述的一种稠油井掺稀比和油管下深的实验确定方法。包括以下步骤:
步骤S1:收集稠油井稠油的样品、粘度、密度以及含水率,用于掺稀的稀油的样品、粘度和密度,收集稠油井生产数据,包含,油管鞋深度、混合物质量流量,油管内径,原油相对密度,井口油压,井底温度,地温梯度;
步骤S2:设计实验参数;采用Shiu&Beggs井筒温度计算方法,计算井筒温度剖面,初步设计油管鞋深度范围,确定设计的油管鞋深度范围的温度T0和井底温度Tre,在两个温度之间等步长取5到6个温度作为实验温度;确定油田常用掺稀比范围,在油田常用掺稀比范围的上界和下界附近分别均匀取点2到3个掺稀比作为实验的掺稀比;
其中,井筒温度剖面由公式(1)确定:
Tf(z)=Tre-gTz+gTA-gTAe-z/A (1)
式中,Tf(z)为任意z截面的温度,℃;Tre为井底温度(z=0),℃;gT为地温梯度,℃/m;A为松弛距离,m;
其中,松弛距离由公式(2)确定:
其中,Wm为混合物质量流量,t/d;D为油管内径,m;γo为原油相对密度,无量纲;γg为天然气相对密度,无量纲;ρLsc为标况液体密度,t/m3,pwh为井口油压,MPa。
步骤S3:配制掺稀混合油样品;根据步骤S2设计的掺稀比,计算在不同掺稀比下配制100ml混合油样所需要的稠油、稀油油样的体积,将稠油与稀油按对应比例加入烧杯中,搅拌至稠油与稀油充分混合;
步骤S4:进行稠油掺稀降粘实验,选用Brookfield流变仪测量步骤S3配制的不同掺稀比的掺稀混合油样品的粘度,分别测试掺稀混合油样品在步骤S2设计的实验温度下的粘度,待温度稳定后,每隔3min、5min、8min分别记录下粘度数据,三者的平均值即为所测粘度,更换不同掺稀混合油样品,采用同样的方法测试S3配制的掺稀混合油样品在不同温度下的粘度;
步骤S5:确定不同实验温度下的掺稀比,利用步骤S4所得的不同温度下不同掺稀比的掺稀混合油样品的粘度,绘制同一温度下掺稀比-掺稀混合油样品粘度曲线,如图2所示,在掺稀混合油样品粘度-掺稀比坐标系中,掺稀混合油样品粘度随掺稀比变化的曲线会出现明显的转折点,将转折点前后定义为小掺稀比曲线和大掺稀比曲线,分别取两条曲线2到3个测试点,采用拉格朗日线性拟合直线;由于两条直线斜率不同,小掺稀比与大掺稀比的线性拟合直线存在交点,其交点对应的掺稀比即为合理的掺稀比值x0;而改变温度得到不同温度下随掺稀比变化的掺稀混合油样品粘度变化曲线,采用相同的方法确定不同实验温度下的合理的掺稀比值x1、x2、xN,如图3所示;
步骤S6:确定稠油井掺稀比和油管下深;绘制由步骤S4确定的掺稀比值与实验温度曲线,如图3所示,随着温度的增加,掺稀比逐渐降低,最后趋于定值,趋于定值的最低温度即为稀油和稠油混合的最佳井筒温度值和掺稀比值,在步骤S2获得的井筒温度剖面中找到最佳井筒温度值对应的井筒深度即为加长油管的深度。
本领域的普通技术人员将会意识到,这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法,应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合,这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种稠油井掺稀比和油管下深的实验确定方法,其特征在于,主要包括如下步骤:
步骤S1:收集稠油井稠油的样品、粘度、密度以及含水率,用于掺稀的稀油的样品、粘度和密度,收集稠油井生产数据,包含,油管鞋深度、混合物质量流量,油管内径,原油相对密度,井口油压,井底温度,地温梯度;
步骤S2:设计实验参数;采用Shiu&Beggs井筒温度计算方法,计算井筒温度剖面,初步设计油管鞋深度范围,确定设计的油管鞋深度范围的温度T0和井底温度Tre,在两个温度之间等步长取5到6个温度作为实验温度;确定油田常用掺稀比范围,在油田常用掺稀比范围的上界和下界附近分别均匀取点2到3个掺稀比作为实验的掺稀比;
步骤S3:配制掺稀混合油样品,根据步骤S2设计的掺稀比,计算在不同掺稀比下配制100ml混合油样所需要的稠油、稀油油样的体积,将脱水稠油与稀油按对应比例加入烧杯中,搅拌至稠油与稀油充分混合;
步骤S4:进行稠油掺稀降粘实验;选用Brookfield流变仪测量步骤S3配制的不同掺稀比的掺稀混合油样品的粘度,分别掺稀混合油样品在不同温度时的粘度,待温度稳定后,每隔3min、5min、8min分别记录下粘度数据,三者的平均值即为所测粘度,更换不同掺稀混合油样品,采用同样的方法测试S3配制的掺稀混合油样品在不同温度下的粘度;
步骤S5:确定不同实验温度下的掺稀比;利用步骤S4所得的不同温度下不同掺稀比的掺稀混合油样品的粘度,掺稀比越大,掺稀混合油样品粘度越小,流动性越好,当掺稀比大于某一个值时,掺稀混合油样品粘度降低幅度较小,此时定义这个转折点对应的掺稀比为合适的掺稀比;而改变温度得到不同温度下随掺稀比变化的掺稀混合油样品粘度变化曲线,采用相同的方法确定不同实验温度下的合理的掺稀比值;
步骤S6:确定稠油井掺稀比和油管下深;观察掺稀比随温度变化曲线,随着温度的增加,掺稀比逐渐降低,最后趋于定值,趋于定值的最低温度即为稀油和稠油混合的最佳井筒温度值和掺稀比值,再结合井筒温度剖面即可确定油管的下深。
2.如权利要求1所述的一种稠油井掺稀比和油管下深的实验确定方法,其特征在于,步骤S5确定不同实验温度下合适的掺稀比,具体过程为:
绘制同一温度下掺稀比-掺稀混合油样品粘度曲线,在掺稀混合油样品粘度-掺稀比坐标系中,掺稀混合油样品粘度随掺稀比变化的曲线会出现明显的转折点,将转折点前后定义为小掺稀比曲线和大掺稀比曲线,分别取两条曲线2到3个测试点,采用拉格朗日线性拟合直线;由于两条直线斜率不同,小掺稀比与大掺稀比的线性拟合直线存在交点,其交点对应的掺稀比值即为合理的掺稀比值,由于步骤S2设定的掺稀比是油田常用掺稀比范围的上界和下界附近分别均匀取点2到3个作为实验的掺稀比,所以能保证分别有2到3个点在转折点前后。
3.如权利要求1所述的一种稠油井掺稀比和油管下深的实验确定方法,其特征在于,步骤S6确定稠油开采过程中的掺稀比和油管下深,具体过程为:
绘制由步骤S5确定的掺稀比值与实验温度曲线,选择趋于定值的最低温度为稀油和稠油混合的最佳井筒温度值和掺稀比值,在步骤S2获得的井筒温度剖面中找到最佳井筒温度值对应的井筒深度即为加长油管的深度,由于步骤S2设计的实验温度在初步设计的油管鞋深度范围的温度和井底温度区间,所以能保证最佳井筒温度值和加深油管的深度合理。
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