渤海稠油油藏原油黏温关系研究

王大为，岳宝林，刘小鸿，张风义

(中海石油(中国)有限公司天津分公司勘探开发研究院，天津塘沽 300452)

渤海稠油油藏原油黏温关系研究

王大为，岳宝林，刘小鸿，张风义

(中海石油(中国)有限公司天津分公司勘探开发研究院，天津塘沽 300452)

选取渤海油田地面50 ℃脱气原油黏度366.4～72 477.0 mPa·s的黏温曲线进行拟合，结果表明ASTM标准二次对数坐标下，各样本的直线拟合关系良好，各直线的斜率近似相同，并进一步得出了渤海稠油黏度预测公式，根据50℃地面原油黏度可以预测其他温度时的脱气原油黏度。将计算得出的地层温度下的脱气原油黏度与已有的PVT实验数据进行对比，通过数据回归，得出了地层含溶解气的原油黏度预测公式，可为渤海稠油油藏开发方案设计提供参考。

渤海油田；稠油；黏度预测；黏温曲线；气油比

目前，渤海油田有20多个稠油油田或含油气构造[1]，但是不同油藏的原油黏度存在较大差异，这直接影响到开发方式的选择。由于高温黏温曲线的测定实验周期长、费用高，部分油田只进行了低温(20～90 ℃)黏温曲线的测定，对于注蒸汽热采时的高温原油黏度缺乏有效的预测方法；此外，特超稠油油藏砂岩疏松、流体黏度大，导致高压物性取样困难，难以获得地层PVT数据，因此需要确定合理预测地层原油黏度的方法[2-10]。本文选取渤海油田地面50 ℃脱气原油黏度为366.4～72 477.0 mPa·s的黏温曲线进行拟合，得出了渤海稠油油藏原油黏度预测公式，再利用已有的高压物性实验数据，通过数据回归，得出了地层含气原油黏度的预测公式。

1 稠油的黏温关系

根据稠油油藏分类标准[11]，可将其分为普通稠油、特稠油和超稠油3类。普通稠油为脱气油黏度大于100 mPa·s，或者油层条件下黏度大于50 mPa·s、脱气油黏度小于10 000 mPa·s、密度大于9 200 kg/m3(22°API)的原油；特稠油为脱气油黏度大于10 000 mPa·s，小于50 000 mPa·s，密度大于9 500 kg/m3(15°API)的原油；超稠油为脱气油黏度大于50 000 mPa·s，密度大于9 800 kg/m3(13°API)的原油。稠油黏度随温度的升高急剧降低，这也是热采法开采稠油的理论依据。

国际上常用稠油ASTM(American Society of Testing Materials)标准黏度-温度坐标表征稠油黏温关系[11]，该图版坐标下原油脱气黏度的双对数与绝对温度的对数呈现较好的直线关系，并且大多数稠油油藏的直线斜率较为一致(图1)。油层条件下，稠油中也可以溶解有天然气，但一般溶解气量较小，原油黏度随溶解气油比的升高而逐渐降低。

图1 国内部分稠油黏温关系(ASTM图版)

2 渤海稠油油藏脱气原油黏度预测

为了验证ASTM图版法在渤海油田的适用性，选取了渤海11个稠油油田测试温度20～230 ℃的18条黏温曲线进行了分析，黏温实验数据应用公式(1)进行拟合。

(1)

式(1)中假设直线斜率C为50 ℃脱气原油黏度的函数，因此需研究黏度对于斜率的影响。

将18条黏温曲线绘制在ASTM图版上，如图2所示，各条黏温曲线均成较好的直线关系，直线斜率略有不同(图3)。为了考察原油黏度对于斜率C的影响，将图3中各直线斜率进行拟合，关系见式(2)，同时求得各直线斜率的平均值为C=-3.728。

(2)

图2 渤海稠油黏温关系(ASTM图版)

图3 渤海稠油黏温曲线斜率

应用式(2)计算的直线斜率和斜率平均值C=-3.728分别在ASTM图版上绘制不同黏度时的黏温曲线(图4)，经过对比可以看出，两者计算值基本相同，可以应用斜率平均值C=-3.728对渤海稠油油藏脱气原油黏度进行预测。

将50 ℃地面脱气原油黏度带入式(1)可以得到

(3)

将C=-3.728代入式(3)，进一步得到下式：

(4)

由式(4)可以看出，得到50 ℃地面脱气原油黏度便可以预测该样品其他任意温度下的脱气原油黏度。

应用5个实例油田的黏温实验数据与式(4)计算结果进行对比(图5)，可以看出，当温度小于230 ℃时预测结果较为准确；当温度大于230 ℃时拟合效果稍差，但此时渤海典型稠油油田原油黏度均已降至10 mPa·s以下，不影响开发方式的确定。

图4 斜率取函数关系与常数时ASTM黏温曲线对比

图5 脱气原油黏度预测值与样本实测值对比

3 渤海稠油油藏含气原油黏度预测

当稠油中溶解天然气时，在油层条件下，含气原油黏度降低。溶解气油比越高，黏度降低越多。溶解气原油黏度可以由脱气原油黏度计算得出。根据美国600个实测原油样品的2000多个数据统计，两者之间具有式(5)所示的关系[11]。

(5)

式中：μos——地层温度下含气原油黏度，mPa·s；A、B——溶解气油比的函数。

由式(5)得到

lgμos=Blgμod+lgA

(6)

由式(6)可以看出，脱气原油黏度和含气原油黏度的一次对数呈线性关系。

部分渤海典型稠油油藏已测得脱气和含气原油黏度，将其绘制成图6，可以进一步得出两者之间的拟合关系为式(7)。

(7)

应用该方法预测了渤海典型稠油油藏地层含气原油黏度，见表1，该预测结果的适用范围(考虑当前样本范围)：地面黏度366.4～72 477.0 mPa·s；地层温度为20～230 ℃。

图6 脱气与含气原油黏度关系拟合曲线

4 结论

(1)渤海稠油油藏脱气原油黏度的二次对数与绝对温度的一次对数有较好的线性关系，利用实验测得的50 ℃脱气原油黏度，可以预测该样品任意温度下的脱气原油黏度，对温度小于230 ℃时的预测结果较为准确。

(2)渤海稠油油藏脱气原油黏度和含气原油黏度的一次对数呈线性关系。可以利用脱气原油黏度计算含气原油黏度。应用渤海典型稠油油藏数据回归公式进行计算，平均相对误差为14.1%，为渤海稠油油藏开发方案设计提供了参考依据。

表1 地层原油黏度预测结果

[1] 郭太现, 苏彦春.渤海油田稠油油藏开发现状和技术发展方向[J].中国海上油气, 2013, 25(4): 26-35.

[2] 苏继红, 易斌, 史继忠.确定地层原油黏度的经验方法[J].石油勘探与开发, 1999, 26(5): 53-55.

[3] 张春明, 赵红静, 肖乾华, 等.稠油黏度预测新模型[J].长江大学学报(自然科学版), 2005, 2(3): 216-218.

[4] 康志勇.地层原油黏度计算方法[J].石油地质与工程, 2009, 23(4): 88-89.

[5] 康志勇, 张勇.辽河油区计算稠油黏度通用方程[J].特种油气藏, 2005, 12(6): 101-102.

[6] 鲁港, 李新强, 杨兆臣, 等.关于《辽河油区计算稠油黏度通用方程》一文的讨论[J].新疆石油地质, 2006, 27(6): 768-769.

[7] 董长银, 张宗元, 张琪.脱气原油黏度计算的校正方法及对比分析[J].石油钻探技术, 2005, 33(1): 52-54.

[8] 冯国强, 陈爽, 郭绪强, 等.油气藏流体黏度预测模型的对比分析[J].油气地质与采收率, 2007, 14(5): 80-83.

[9] 刘文章.国际重质原油开采会议论文集[C].北京: 石油工业出版社, 1985：120-130.

[10] 赵法军, 刘永建, 王广昀, 等.大庆普通稠油黏度及流体性研究[J].科学技术与工程, 2010, 10(1): 8-12.

[11] 万仁溥, 罗英俊.采油技术手册(修订本)[M].北京: 石油工业出版社, 1996：150-172.

编辑：李金华

1673-8217(2015)05-0084-03

2015-02-10

王大为，工程师，博士，1982年生，2012年毕业于西南石油大学油气田开发专业，现从事海上稠油热采技术研究工作。

中海石油(中国)有限公司“十二五”重大专项“渤海稠油热力开发与开采技术研究”(YXKY-2013-TJ-02)部分研究成果。

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