胜利油区单家寺油田超稠油性质研究

2002年8月 PETROLEUMGEOLOGYANDRECOVERYEFFICIENCY 第9卷 第4期

胜利油区单家寺油田超稠油性质研究

程玉桥

1)

牛春荣

1)

苗得玉

2)

谢光明

3)

1)胜利石油管理局机关;2)胜利油田有限公司地质科学研究院;3)四川省地勘局成都岩土水质检测中心摘要:综合运用室内实验、物理、化学分析及数值拟合方法,对稠油的物理及化学性质进行了分析。分析结果表明,稠油的物理性质与化学性质存在一定的相关性。关键词:稠油;物化分析;物化相关性;单家寺油田中图分类号:TE133 文献标识码:B

文章编号:1009-9603(2002)04-0033-02

1 稠油化学组成与物性的关系

1.1 族组成

族组成分析数据是研究原油性质的基础资料。通过对烷烃、芳烃、非烃和沥青质含量的分析可以揭示原油的基本物理性质。通常,总烃含量越多,原油密度和粘度越低。非烃和沥青质含量越高,原油密度和粘度越高。普通原油中饱和烃含量在50%以上,沥青质含量通常在5%以下[1]。

选取了单6东及其外围地区15个稠油样品并进行了分析,结果表明,单6东两个稠油样品的饱和烃含量都在20%以下,低于单6西以及单2和单10区的饱和烃含量,与单14区相比更低。非烃和沥青质含量大于40%,表明单6东区原油属饱和烃含量低、非烃和沥青质含量高的典型超稠油。1.2 相对分子质量及分布

通常认为,烃的相对分子质量对稠油粘度将产生较大影响,因为体系粘度随分子量的增加以指数形式增加,如果存在较多的高分子量组分,体系粘度将变得更大。但样品分析结果表明,相对分子质量不是影响粘度的决定性因素,而且平均分子量与密度之间也不存在相关性。1.3 有机元素含量

原油中的有机元素包括碳、氢、硫、氮、氧、磷等元素。6个样品的分析表明,杂原子含量在2.402%~2.860%之间,但单130号样品中的杂原子含量最高,其中磷含量是其他样品的2~7倍。在低粘度的

单14和单18样品中,氮元素含量最低,H/C比值则比高粘度原油高6.15%。这表明,高粘度稠油的氢含量比低粘度稠油的低,化合物中杂原子取代程度高,而低粘度稠油则具有相反的特征。1.4 金属元素含量

有机质在成藏过程中能够聚集某些金属元素,尽管其含量少,但对原油化学物理性质的影响却很大。

从密度、粘度与过渡金属元素(钴、铬、铁、锰、钼、钛、镍、钇、铜)含量的关系分析可知,原油密度和粘度均随过渡金属元素含量的增加而增加,碱金属、碱土金属离子及铝等金属离子的存在主要与地层的盐碱度有关,它们不能与氮、硫、磷等原子形成配合物,因而,对原油粘度不会产生影响或影响较小。1.5 非烃元素组成

非烃是指分子结构中除含有碳、氢原子外,还含有氮、硫、磷等杂原子的一类化合物。其化学组成及杂原子含量对原油的物理性质有较大影响,并可以反映生油母质、沉积环境和转化条件。

从非烃含量与稠油粘度和密度关系可知,其间存在着明显的正相关性。同样,氮、硫、磷含量与稠油粘度和密度也成正相关性,这也表明,稠油的粘度和密度均随非烃含量和杂原子含量而增加;高粘度稠油中氢原子含量和H/C比值较低粘度稠油的低,表明前者杂原子取代程度高,后者氢原子取代程度高。因此,非烃含量的高低与稠油的本体粘度有直接关系。

收稿日期2002-02-20;改回日期2002-03-29。

作者简介:程玉桥,男,工程师,1993毕业成都理工大学应用化学专业,现为浙江大学材料与化工学院应用化学专业硕士研究生,一直从事油气分析测试研究及管理工作。联系电话:(0546)8552675,通讯地址:(257001)山东省东营市济南路258号。

#34#油 气 地 质 与 采 收 率 2002年8月

图1表明,超稠油的屈服值与特稠油、普通稠油

2 稠油的物理性质

稠油是一种富含胶质和沥青质的多烃类复杂混

合物,其特点是密度高、粘度大、流动性差。单6东的原油脱气、脱水后,50e下的粘度一般大于50000mPa#s,属超稠油。正确认识超稠油的流变特性对开发方案的编制与实施、采油工艺和集输工艺的筛选以及深入了解超稠油在地下的渗流机理均非常重要[2]。

2.1 超稠油粘温特性

粘度是反映流体流动性能的重要参数之一,它与温度的关系极为密切。认识稠油的粘温关系对热采油田的开发和数值模拟非常重要。

对13口井油样的粘温关系进行回归分析,发现这种粘温关系与Arrhenius方程非常符合。2.2

超稠油的流变特性

单家寺油田原油样品的流变性测试结果表明,在较低温度和较低剪切速率下,普通稠油、特稠油和超稠油均表现出非牛顿流体的特性,且均表现为具有一定屈服值和剪切变稀的宾汉流体的特性,粘度随剪切速率的增加明显降低,其非牛顿性随温度的升高逐渐减弱,到达一定温度后转化为牛顿流体。超稠油的屈服值更大,转化为牛顿流体的温度点更高。

屈服值是流变性的一个重要参数,反应了流体塑性的大小,表明流体具一定的固体性质。当流体经受的剪切应力小于0时,流体只发生有限的塑性形变而不能流动,只有当流体经受的剪切应力大于0时,流体才开始流动。当原油在管内流动或在地下渗流时,屈服值大小反应了初始启动压力的大小,此值越大,需要的初始启动压力也就越大(图1)。

相比高出1~2个数量级。在较低温度下,屈服值随温度的升高而急剧下降,超稠油下降得更快;在较高温度下,温度的降低将导致超稠油的屈服值急剧增加,使其初始启动压力也急剧增加,致使超稠油在地下或井筒无法流动。因此,无论从超稠油的粘温关系,还是从其屈服值与温度的关系来讲,注入更高温度、更高干度的蒸汽,对超稠油的开采更为重要。

图2 50e下原油粘度曲线

2.3流变特性与温度的关系

50e下各油样的粘度与剪切速率的关系曲线见图2。由图可见,稠油在较低温度下不仅具有一定的屈服值,而且表现出一定的剪切变稀的性质,即随剪切速率(或渗流速率)的增加,表观粘度呈现明显的下降趋势。随温度的升高,超稠油非牛顿性逐渐减弱,到达一定温度均转化为牛顿流体。这一温度转化点是流变性的又一重要参数,是流体流变特性的重要转折点。

测试结果表明,单家寺油田普通稠油一般在40e~60e下即可转化为牛顿流体;特稠油的转化温度一般为60e~80e;超稠油则为80e~90e,甚至更高的温度下才能转化为牛顿流体。因此,就流变性而言,要确保超稠油的正常开采,应使油层和井筒的温度加热到100e以上。

参考文献:

1 刘文章.热采稠油油藏开发模式.北京:石油工业出版社,19952 胡见义.重油资源的巨大潜力.石油勘探与开发,1988,15(1):16

~18

编辑 张朝启

图1 屈服值与温度的关系曲线

Vol.9No.4

PetroleumGeologyandRecoveryEfficiency:EnglishAbstractsÓ

developingprospect,misciblephaserecoveryChengYuqiao,NiuChunrong,MiaoDeyuetal.Re2searchonpropertyofsuperheavyoilinShanjiashioilfieldofShenglipetroliferousprovince.PGRE,2002,9(4):33~34

Physicalandchemicalpropertiesoftheheavyoilareanalyzedusinglaboratoryexperiments,physicalnchemicalanalysisandnumericalmatchingmethodcomprehensively.Theresultshowsthatcertainco2herenceexistsbetweenthephysicalpropertyandchemicalpropertyoftheheavyoil.

Keywords:heavyoil,physicalnchemicalanalysis,physicalnchemicalcoherence,ShanjiasioilfieldFanCuntang,FengYouliang,FuJinping.AnalysisonconditionsandrulesofreservoirformingofburiedhillinDongyingsag.PGRE,2002,9(4):35~37

Onthebasisofsystematicanalysisofreservoir,caprock,oilsourcesconditionandoilfeederchannelofburiedhilltrap,thereservoirnformingconditionsoftheburiedhilltypereservoiraresetforthandoilngasenrichmentrulesofthereservoirarediscussed.Fourtypesofoilnaccumulationmodelsincludingde2couplingfaultzones,transtensionalfaultzones,rampzones(graduallyraisingtypeandgraduallydroppingtype)andfolddrapestructuralbeltsareadvanced.Thedominantconditionsofoilngasenrichmentoftheburiedhilltraparesummedup.

Keywords:buriedhill,reservoir,oilsources,oilfeederchannel,oilnaccumulationmodel

LiuJin,LiuYuliang,ChenHonghanetal.AnalysisonmastercontrolconditionsforcoalnrelatedgasreservoirnforminginLinnanarea.PGRE,2002,9(4):38~41

ThecoalseaminPermoncarboniferoussysteminLinnanareaofJiyangdepressionhasthematerialbaseofformingmiddlenscalecoalnrelatedgasreservoirforitswidedistribution,goodqualityandmoderateevolutiondegree.Itisstartedwiththeanalysisonthesourcerocksdescription,sedimentaryburialandther2malevolutionhistoryofcoalnmeasurestratainthispaper.Themastercontrolfactorsofthedistributionofthecoalnrelatedgasreservoirinthestudyareaarepointedoutthroughthedeterminationofeffectivegasgenerationcenter,theanalysisofoutstandingmi2grationnaccumulationdirection,theresearchofreservoirncaprockassemblageandthediscussiononepigeneticevolutionofreservoirnforming.Manyfoundationsofrecentexplorationndrillingaretheninterpretedandthenextmajorexplorationndrillingdirectionispointedout.

Keywords:Jiyangdepression,Linnanarea,coaln

relatedgas,reservoirnformingcondition,mastercontrolfactor,explorationdirection

YinChanghe,ChenJie,SunXiwenetal.CoalnformedgasinGuxideeplandofBonansubsag.PGRE,2002,9(4):42~44

NopartialhumicorhumicsourcerocksarediscoveredintheBonandeepsubsagduringdrillingphase,butthecharacteristicofcarbonisotopesofmethaneanditshomologsinGuxideepsubsagbeltreflectsthatthenaturalgasiscoalnformedgasdominantly.Itsmethanecarbonisotopeisheavierthan-40j,ethanecarbonisotopeisheavierthan-28j.Methaneandethanecarbonisotopesareclearlyheav2ier,especiallyethanecarbonisotopeshowsthatitischaracteristicofthecoalnformedgas.CoalnformedgasexistsinGuxideepsubsagbeltfromthepointoftheanalyzingtheisotopecharacteristicsofthenaturalgas.

Keywords:methanecarbonisotope,ethanecarbonisotope,coalnformedgas,GuxideepsubsagbeltLiuXiantai.DevelopmenttechniquesofhorizontalwellsinShenglioilfield.PGRE,2002,9(4):45~47

ThecourseofhorizontalwellproductioninShenglioilfieldisreviewed.Acompletesetoftechniquesofthehorizontalwellproductionissummarized.Theapplyingprospectisforecastedfromtheaspectsofde2velopmenteffectandbenefitanalysis.Futuredevel2opmentdirectionisputforwardaccordingtosomeproblemsexistedinthepresenthorizontalwellpro2duction.

Keywords:Shenglioilfield,horizontalwell,com2pletesetoftechniques,developmentdirectionDengRuijian.Micronheterogeneityofdeep,highnpressureandlownpermeabilityreservoirsanditsinfluenceondevelopment.PGRE,2002,9(4):48~50

WendongoilfieldinmiddleofEs3isatypicaldeep,highpressureandlowpermeabilityoilreservoirinChina.Thecharacteristicsofthesandstonereservoirarethinlayers,finegrainsandoutstandinghetero2geneity.Theformationpressuredecreasedobviously,reservoirphysicalpropertiesandfloodeffectivenessarepoorinmiddleandlaterperiodsoftheoilfieldde2velopment.Acarefulstudyonmicronheterogeneityiscarriedout.Itispointedoutthatmainpaysshowlargeporeandcoarsethroatormiddleporeandmiddlenfinethroattexture,mostlayersareofteninmiddlensmallporeandfinethroattexturewithlargersur2faceareaandstrongerheterogeneity.Inaddition,theinfluenceofnetoverburdenpressureonthereservoirnatureandmicronwaterfloodmodelforrealsand2