稠油井筒降粘方法及适用于稠油掺稀比的确定方法 【技术领域】
本发明涉及稠油井筒降粘方法以及适用于稠油掺稀比的确定方法。背景技术 世界稠油资源累计探明储量 13.95×1012 桶 ( 约 2.22×1012t)， 巨大的资源量决定 了稠油必将是 21 世纪的油气开发的重要阵地。
众所周知， 采用降粘措施是开采稠油的有效手段。 这些降粘措施包括掺稀工艺、 火 烧油层、 蒸汽吞吐、 化学降粘、 电加热等。 掺稀工艺是各种降粘措施中应用效果最好、 适用性 最广的降粘工艺。
目前塔河油田稠油探明储量为 4.8 亿吨， 在相当长一段时间内， 掺稀降粘依然是 稠油井筒降粘的主要方式， 通过该项技术的应用， 能为现场掺稀提供技术指导， 有效节约稀 油油量， 最大限度提高稀油利用率， 增加稠油动用储量。同时， 塔里木油田与塔河油田处于 同一盆地， 油藏类型相似， 目前稠油探明储量 1860 万吨， 可直接使用该技术进行指导开采。
根据实际生产情况， 要保证油井正常生产， 井口外输粘度需控制在一定范围之内， 而外输粘度 μw 与稠油粘度 μc、 掺稀油粘度 μx 和掺稀比 γ 有关。掺稀比 γ 是指掺稀油 与油井中的稠油的质量比， 在稠油井掺稀生产过程中， 在外输粘度一定情况下， 掺稀比是稠 油井筒降粘的关键参数。
目前国内已经针对一定范围温度、 粘度的稠油掺稀比开展研究， 通常用下式表述 掺稀比与稠油粘度等参数的关系 ：
然而， 上式仅适用于不含水， 温度一定条件下的稠油掺稀比的确定， 没有考虑到油 井含水、 产量等现场因素的影响， 且与现场实践存在一定差距。 如何针对稠油掺稀井的掺稀 比进行科学的确定， 并且获得较准确的掺稀比数值， 是本领域亟待解决的问题。发明内容
由于在生产实践中， 掺稀比除了与稠油粘度、 掺稀油粘度有关外， 还与产量 q 和含 水 f 之间存在一定关系， 本发明的方法就是在充分考虑现场因素 f、 q 条件下， 揭示 γ 与 μw、 μc、 μx 之间的关系。
本发明提供一种稠油井筒降粘方法， 其特征在于， 通过下述方法确定稠油的掺稀 比：
A 在室内不含水， 温度为一固定温度， 外输粘度为一固定数值时， 由不同掺稀油密 度、 不同稠油粘度的掺稀比的实验值绘制得到掺稀优化主图版， 根据该图版， 由稠油粘度和 掺稀油密度得出非修正原始掺稀比值 a ；
B 在室内不同稠油粘度范围， 不同实验温度和不同掺稀油密度下， 由不同外输油粘 度值及其对应的掺稀比影响系数的统计值绘制得到图版， 根据该图版， 由油井外输粘度得出外输油粘度对掺稀比的影响系数 k ；
C 在现场不同稠油粘度范围内， 油井不含水时， 由不同油井产量值及其对应的掺稀 比的统计值绘制图版， 根据该图版， 由油井产量值得出产量对掺稀比的修正值 b ；
D 在现场不同稠油粘度范围内， 油井不同产量值时， 由不同油井含水量值及其对应 的掺稀比的统计值所绘制的图版， 根据该图版， 由油井含水量得出含水量对掺稀比的修正 值c；
E 将非修正原始掺稀比与产量对掺稀比的修正值、 含水对掺稀比的修正值代入公 式 (8)， 计算得到油井最佳的掺稀比 γ ；
γ ＝ ka+b+c (8)
其中， γ 为油井最佳掺稀比 ；
k 为外输油掺稀比影响系数 ；
a 为非修正原始掺稀比 ；
b 为产量修正值 ；
c 为含水修正值。
本发明还提供一种适用于稠油的掺稀比的确定方法， 即一种在稠油井筒降粘中确 定稠油掺稀比的方法， 该方法包括以下几个步骤 ：
A 在室内不含水， 温度为一固定温度， 外输粘度为一固定数值时， 由不同掺稀油密 度、 不同稠油粘度的掺稀比的实验值绘制得到掺稀优化主图版， 根据该图版， 由稠油粘度和 掺稀油密度得出非修正原始掺稀比值 a ；
B 在室内不同稠油粘度范围， 不同实验温度和不同掺稀油密度下， 由不同外输油粘 度值及其对应的掺稀比影响系数的统计值绘制得到图版， 根据该图版， 由油井外输粘度得 出外输油粘度对掺稀比的影响系数 k ；
C 在现场不同稠油粘度范围内， 油井不含水时， 由不同油井产量值及其对应的掺稀 比的统计值绘制图版， 根据该图版， 由油井产量值得出产量对掺稀比的修正值 b ；
D 在现场不同稠油粘度范围内， 油井不同产量值时， 由不同油井含水量值及其对应 的掺稀比的统计值所绘制的图版， 根据该图版， 由油井含水量得出含水量对掺稀比的修正 值c；
E 将非修正原始掺稀比与产量对掺稀比的修正值、 含水对掺稀比的修正值代入公 式 (8)， 计算得到油井最佳的掺稀比 γ ；
γ ＝ ka+b+c (8)
其中， γ 为油井最佳掺稀比 ；
k 为外输油掺稀比影响系数 ；
a 为非修正原始掺稀比 ；
b 为产量修正值 ；
c 为含水修正值。
其中， 所述的步骤 A 中的图版的外输粘度固定值为 3000mPa.s。
优选地， 所述的步骤 B 中的图版的制作方法为 ： 在不同稠油粘度范围内， 不同实验 温度， 不同掺稀油密度下， 分别以油井外输粘度为绘制步骤 A 图版的固定外输粘度值时的 相应的掺稀比作为基值， 将不同外输粘度下的掺稀比值与该基值的比值， 与外输油粘度作图得到。 优选地， 所述的步骤 C 中的图版的制作方法为 ： 将绘制步骤 A 图版的固定温度值， 带入现场油井温度与产量的统计值所得的关系式， 计算得到一油井产量值， 将该油井产量 值带入相应的稠油粘度范围内， 不含水的条件下， 现场不同油井产量与其对应的掺稀比的 统计值所得的关系式得到的掺稀比值作为基值， 将不同油井产量值带入相应的稠油粘度范 围内， 不含水的条件下， 现场不同油井产量与对应的掺稀比的统计值所得的关系式， 计算得 到的掺稀比值与相应的基值的差值， 与油井产量值作图得到。
所述的步骤 C 中的由相应的稠油粘度范围内， 某一含水量现场油井温度与产量的 统计值所得的关系式为公式 (3) ：
t ＝ 12.896Ln(q)-1.444 (3)
其中， t 为温度， 单位为摄氏度 ； q 为产量， 单位为吨 / 天。
所述的步骤 C 中的不同稠油粘度范围， 不含水的条件下， 不同油井产量与其对应 的掺稀比的统计值所得的关系通式为公式 (4) ：
γq ＝ A1q2+B1q+C1 0＜q (4)
其中， γq 为受产量影响的油井掺稀比， q 为产量， 单位为吨 / 天。
优选地， 步骤 D 中所述的图版的制作方法为 ： 在不同稠油粘度范围内， 不同产量值 的条件下， 以相应的稠油粘度范围内， 相应产量值， 油井不含水的掺稀比作为基值， 将不同 的油井含水量， 带入相应的稠油粘度范围内， 相应产量值， 现场不同油井含水量与其对应的 掺稀比的统计值得到的关系式， 计算得到的掺稀比值和该基值的差值， 与油井含水量作图 得到。
步骤 D 中所述的不同稠油粘度范围， 不同产量值， 现场不同油井含水量与其对应 的掺稀比的统计值得到的关系通式为公式 (5)、 (6)、 (7) ： 2
γw ＝ A2f +B2f+C2 0 ≤ f ≤ 20％ (5)
20％＜ f ≤ 70％(6)γw ＝ 0 70％＜ f (7) 其中， γw 为受含水影响的油井掺稀比， f 为油井含水量。 本发明的适用于稠油掺稀比的确定方法优点是 ： 1、 能通过稠油粘度、 掺稀油密度、 油井产量和含水快速有效确定油井掺稀比 ； 2、 适用于任何粘度范围需要掺稀的稠油井 ； 3、 适用于任何含水、 产量范围的油井掺稀比确定， 对现场生产具有较强的指导意义。 附图说明
图 1 为掺稀优化图版 ； 图 2 为外输粘度系数 k 确定图版 ； 图 3 为产量 - 掺稀比修正图版 ； 图 4 为含水 - 掺稀比修正图版 ； 图 5 为 TH12118 井原始掺稀比的读数示意图 ； 图 6 为 TH12118 井外输粘度影响系数的读数示意图 ；图 7 为 TH12118 井产量修正值的读数示意图 ； 图 8 为 TH12118 井含水修正值的读数示意图 ； 图 9 为 TH10112 井原始掺稀比的读数示意图 ； 图 10 为 TH10112 井外输粘度影响系数的读数示意图 ； 图 11 为 TH10112 井产量修正值的读数示意图 ； 图 12 为 TH10112 井含水修正值的读数示意图。具体实施方式
通过实验分析， 掺稀油粘度与掺稀油密度 ρc 呈指数正相关关系， 现场通常用掺稀 油密度作为掺稀油的主要表征参数， 掺稀油密度与粘度的关系如下所示 ：
确定掺稀油粘度与密度的关系后， 室内考察温度、 外输粘度一定， 油井不含水的条 件下， 不同掺稀油密度下、 不同稠油粘度的掺稀比， 即掺稀油密度 ( 对应掺稀油粘度 )、 稠油 粘度和掺稀比之间的关系， 得出在满足油田外输能力需求下， 油井不含水、 温度一定， 外输 粘度为一固定数值的条件的掺稀比优化主图版。该外输粘度固定值是由现场运输管线条 件、 保温措施等外界条件决定的。根据现场的掺稀油密度和同一固定温度下测定的稠油原 始粘度， 即可从图上读出油井非修正掺稀比， 图 1 为 50 摄氏度下， 外输粘度为 3000mPa·s 的掺稀比优化主图版。
同时， 通过现场油井外输粘度变化规律进行室内实验， 分析不同稠油粘度范围内， 在不同实验温度和不同掺稀油密度条件下， 不同外输粘度下的掺稀比变化情况， 得到外输 粘度与油井掺稀比影响系数 k 的关系曲线。在绘制掺稀比优化主图版时的外输粘度为固定 值， 而在测定外输粘度变化规律的室内实验时， 该固定值在同一稠油粘度范围内， 同一实验 温度， 同一掺稀油密度下， 对应一掺稀比， 以该掺稀比作为基值， 当外输粘度满足大于该固 定值时， 此时掺稀比应小于基值， 将此时的掺稀比与基值相比， 即得到相应的外输粘度影响 系数 k 值， 此时 k 值应小于 1， 对掺稀比产生正影响 ； 同理， 外输粘度小于该固定值时， 外输 粘度影响系数 k 值对掺稀比产生负影响， 此时 k 值应大于 1 ； 当外输粘度满足该固定值时， 外输粘度影响系数 k 值为 1， 此时无影响。具体测定方法为 ： 固定稠油粘度， 温度， 掺稀油密 度数值， 通过调节不同的掺稀比， 改变外输粘度， 得到多组外输粘度与掺稀比的数据。通过 测定不同外输粘度下对应的掺稀比与外输粘度固定值 3000mPa.s 对应的掺稀比相比， 即得 到外输粘度影响系数曲线， 从曲线上可读出外输油粘度对掺稀比的影响系数， 如图 2 所示。 需要说明的是， 不同条件下相同的外输粘度对应的 k 值具有较强的同一性， 因此绘制在一 条曲线上。
产量和含水对掺稀比存在较大影响， 需根据油井产量及含水对非修正掺稀比进行 修正。 现场油井的外输粘度一般均是在 3000mPa.s。 通过对现场掺稀油井的统计分析， 得到 温度与产量的关系式， 产量与温度正相关， 如下面的公式 (3) 所示。以步骤 A 的优化版图绘 制温度为 50 摄氏度为例， 由于掺稀优化主图版实验温度为 50 摄氏度， 因此， 由公式 (3) 得 到其对应的理想产量值为 55 吨。
具体地， 统计得到的温度与产量的关系式为 ：
t ＝ 12.896Ln(q)-1.444 (3)
根据现场油井生产统计分析， 得到不含水、 不同稠油粘度范围油井的掺稀比与产 量的关系式通式， 如下面的公式 (4) 所示。根据公式 (4) 可得到不同产量下受产量因素影 响的掺稀比， 以步骤 A 的优化版图绘制温度为 50 摄氏度为例， 由于室内实验标定 50 摄氏度 时， 通过公式 (3) 所得产量为 55 吨， 为此， 同一稠油粘度范围内， 不含水条件下， 以 55 吨产 量值所对应的掺稀比作为基值 ( 带入公式 (4))， 其他产量算出的掺稀比与基值算术相减， 得出一组掺稀比修正数值， 从而形成产量 - 掺稀比修正图版， 如图 3 所示。 需要说明的是， 不 同稠油粘度范围内， 计算出的基值与其他产量算出掺稀比的差值具有较强的同一性， 因此， 产量 - 掺稀比修正图版可用一条修正曲线表示。
具体地， 统计得到不同稠油粘度范围油井掺稀比与产量的关系式通式为 ：
γq ＝ A1q2+B1q+C1 0＜q (4)
其中， γq 为受产量影响的油井掺稀比。此处， A1、 B1、 C1 是受稠油粘度影响的系数， 即， 当稠油粘度确定时， A1、 B1、 C1 各自是确定的。
通过对现场不同阶段的含水掺稀油井统计分析， 得到掺稀比与含水的关系式， 如 下面的公式 (5)、 (6)、 (7) 所示。由于掺稀优化主图版实验时条件为不含水， 因此以同一稠 油粘度范围， 同一产量值， 不含水时对应的掺稀比作为基值 ( 即将 f ＝ 0 带入公式 (5)， 得到 的 C2 值 )， 将不同稠油粘度范围， 不同产量值， 油井现场含水量与其对应的掺稀比的统计值 拟合得到关系式 (5)、 (6) 和 (7)， 再将不同稠油粘度油井的含水量带入对应的关系通式， 计 算出不同含水量所对应的掺稀比值， 再与基值相减即得到一组掺稀比修正数值， 从而形成 含水 - 掺稀比修正图版， 如图 4 所示。需要说明的是 ： 不同稠油粘度范围内， 不同产量值， 计 算出的基值 ( 不含水 ) 与其他含水值算出掺稀比的差值具有较强的同一性， 因此， 含水 - 掺 稀比修正图版可用通式表示在同一曲线上。
具体地， 掺稀比与含水的关系通式为 ：
γw ＝ A2f2+B2f+C2 0 ≤ f ≤ 20％ (5)
20％＜ f ≤ 70％(6)γw ＝ 0 70％＜ f (7)
其中， γw 为受含水影响的油井掺稀比， f 为油井含水量。此处， A2、 B2、 C2、 A3、 B3 是 受稠油粘度和产量影响的系数， 即， 当稠油粘度和产量分别确定时， A2、 B2、 C2、 A3、 B3 各自是 确定的。
根据掺稀比与含水的关系通式分析， 当含水 0-20％对掺稀比为正影响， 其中 10％ 时最大 ； 当含水 20％ -70％时， 为负影响 ； 当含水大于 70％后， 油水反相， 形成水包油体系， 可停止掺稀。 综上所述， 本发明的方法适用于超稠油的掺稀比的确定， 并且在塔河油田得到了 验证。利用本发明的方法确定的掺稀比无论与现有技术中的方法得到的掺稀比相比， 还是 与目前实际生产所用的掺稀比相比， 都有较大幅度降低， 并且足够保证油井正常生产， 大大 节约了掺稀油的使用量。
下 面 利 用 现 有 技 术 和 本 发 明 确 定 掺 稀 比 的 方 法， 以 塔 河 油 田 TH12118 井 和 TH10112 井为例举例说明。
实施例 1TH12118 井
TH12118 井原始粘度为 40 万 mPa.s(50℃ )， 2010 年 1 月， 油井产油 86t/d， 掺稀油
90t/d， 掺稀比为 1.05， 不含水， 掺稀油密度为 0.90g/cm3， 根据掺稀优化方法在 “掺稀优化图 版” 上读出非修正原始掺稀比为 0.82， 如图 5 所示。
TH12118 井井口外输粘度为 3000mPa.s， 从 “外输粘度系数 k 确定图版” 读出外输 油影响系数为 1， 如图 6 所示。
TH12118 井产量为 86 吨 / 天， 从 “产量修正图版” 上读出产量修正值为 -0.13， 如 图 7 所示。
该井含水 0， 由 “含水修正图版” 读出含水修正值为 0， 如图 8 所示。
依据掺稀比计算公式 ( 式 8) 计算最佳掺稀比 ：
γ ＝ 1×0.82+(-0.13)+0 ＝ 0.69 (9)
由计算得出最佳掺稀比为 0.69， 比实际掺稀比 1.05 低 0.36。根据此方法 2010 年 5 月将掺稀比逐渐下调至 0.70， 油井正常生产， 日节约稀油 30t， 从油井生产情况看， 目前已 达到优化极限。
根据现有技术计算该井掺稀比应为 0.88， 与该方法计算相差 0.19。
实施例 2TH10112 井
TH10112 井原始粘度为 65 万 mPa.s(50℃ )， 2010 年 3 月， 油井产油 20t/d， 掺稀油 3 56t/d， 掺稀比为 2.8， 含水 26％， 掺稀油密度为 0.90g/cm ， 根据掺稀优化方法在 “掺稀优化 图版” 上读出原始掺稀比为 1.2， 如图 9 所示。
TH10112 井井口外输粘度为 3000mPa.s， 从 “外输粘度系数 k 确定图版” 读出外输 油影响系数为 1， 如图 10 所示。
TH10112 井产量为 20 吨 / 天， 从 “产量修正图版” 上读出产量修正值为 0.30， 如图 11 所示。
该井含水 26％， 由 “含水修正图版” 读出含水修正值为 -0.12， 如图 12 所示。
γ ＝ 1×1.2+0.30+(-0.12) ＝ 1.38 (10)
由计算得出最佳掺稀比为 1.38， 比实际掺稀比 2.8 低 1.42。根据此方法 2010 年 6 月将掺稀比逐渐下调至 1.52， 油井正常生产， 日节约稀油 26t， 从生产情况看， 该井目前已 达到优化极限。
根据现有技术计算该井掺稀比应为 0.94， 与该方法计算相差 0.44。
由上述二例可见， 在考虑油井产量和含水的条件下， 本发明的现场适用性比现有 技术更强。
另外， 通过该方法， 2009-2010(6 月 ) 年累计实施掺稀优化 5534 井次， 有效 4153 井 次， 有效率 75.05％， 累计节约稀油达 15.2 万吨， 创造效益 4560 万元。提高了稀油利用率， 取得了较好的应用效果， 为油田稠油的高效开发提供了重要保障。