性接近,但是其不具有一定的屈服值,呈现出一定的塑性流体的性质,这主要是因为原油成分复杂,表现出的物理性质不能用单一的流型来精确划分。
同时,由以上的数据及Ds→Σ图我们不难发现以上四区块原油流体流变特性非常接近流体中假塑性流体的流变特性的模型。
对于假塑性流体,只要存在剪切应力,就会产生剪切流动,剪切速率很低时,流变曲线的斜率是一常数,类似于牛顿流体。但是,当剪切速率达到一定时,曲线及偏离线性,斜率随着剪切速率的增加而降低。这是因为原油中胶质、沥青和石蜡一类的高分子化合物在原油中易形成空间网状结构,这种结构在原油流动时容易破坏,破坏的程度与流动的速度有关。当原油静止时,结构得以恢复,重新流动时粘度就很大。所以原油具有异常的粘度,在渗流时易发生滞后现象。要提高原油的采收率,就必须改善原油的流变性,及降低其粘度和极限动剪切应力。
当原油的温度由高到低逐渐变化时,在相同的剪切速率下,原油的粘度将随温度的下降而增高,但在不同的温度段其增高的梯度不同。
从流变曲线我们可以明确了解到:
①随含蜡原油蜡胶含量的增多,原油的空间结构更稳定复杂,要破坏原油内部稳定的结构须较大的外力,在表观上表现屈服值增加,在原油开始流动前,随着蜡胶含量的增加所施加的外力(屈服值)也随着增大。
②当原油流动后,其剪切应力随剪切速率增大而缓慢增加,并且呈现出一定的非线性的假塑性流体的性质。
6.3 原油粘温曲线的测量
因原油的粘度与温度的变化十分密切,因此我们一方面可以通过降低原油的粘度来寻求提高采收率的开发途径,另一方面可以通过改变驱替液的粘度,调整流度比,或改善岩石表面润湿性、减弱原油溶剂化外壳的牢固性来减低原油的极限动剪切应力,从而提高采收率。
考虑到经济的可行性,我们不难得出 如下结论:
①改变大庆原油粘度的合适温度范围应在40-60℃之间。
②大庆原油原油稠油,要想使稠油成为可动原油,改变其温度的最佳温度为60-80℃。
③温度超过一定的范围后,对改变原油的粘度的幅度非常有限。这使得我们在进行原油开采时注热水、蒸汽或其它热采措施提供了一个很有意义的温度参考。
6.4流变性影响因素及影响机理的探讨
因油田原油成分比较复杂,它不仅指组分、含量分散相的浓度、颗粒大小、形状、排列等内在因素有关,还与经历的热历史、剪切历史等其它的一些外部因素关系密切。
原油成分中组分的影响，原油成分差异大,表现出物理性质有一定的差异。物理差异,导致原油流变必性差异,由表原油成分表可知,流变性主要动力于原油中高分子组分物质影响。原油成分中高分子蜡含量大体相同,高分子物质组分的主要差异在于及胶质、沥青质的变化。
大庆原油原油主要属于稠油范畴,而其它几个油田的原油主要属于易凝含蜡原油,当温度高于反常点时,崔庄、范庄、码头庄原油粘度相对较低,流变性表现较好,而大庆原油原油粘度较高,其流变性相对较差。当原油的温度在反常点以上,范、崔、码油田的原油粘度随温度降低,其粘度变化梯度较小,而大庆原油原油表观粘度的变化梯度远远小于其它几个油田的原油表观粘度的变化梯度。
大庆原油块原油原油与其它几个油田的原油的性质差别主要在于胶质、沥青质的含量差别,这说明:
①胶质、沥青质本身是一种高粘物质,在含蜡原油中具有增粘作用。
②含极性基团的胶质是一种天然的表面活性物质,具有良好的分散作用。当原油温度在原油析蜡点,使石蜡在原油中呈片状分散结晶态,从而使得整个原油体系内部不易形成网络结构,从而使得整个
在渗流孔道内充分接触与混合,加上原油内本身存在着部分天然乳化剂,逐渐将部分水与原油混合乳化起来。随着油田水前缘不断推进,油水乳化逐渐加剧,因此,原油中乳化水含量就会不断增加。随着原油乳化水含量的变化,原油的粘度相应也发生较大的变化。而原油粘度差异又是导致开采过程中,注水前缘指进和前沿突破的重要因素。因此探求乳化水含量与粘度的变化规律,对指导注水开发有着十分重要的意义。
我们选用了大庆原油块乳化含水不同的油井进行粘温曲线的测定,得出的实验结果如下图:从以上各组数据我们发现,所选大庆原油块以上各油井原油,除含水量与粘度差别较大之外,其余各项物理数据相差不大。
由上表数据我们容易发现,随着原油乳化水含量的增加,原油的粘度相应增高,但不呈线性关系。
为了进一步探讨含水量与原油粘度的关系,我们对以上油样三个区块的原油油样进行筛选,选出了各区块原油乳化含水量不同的油井原油进行同一测量条件(同温、同压、同仪器)对原油的粘度的进行测量,测量的具体数据如下:
表3 大庆原油块5口井原油全分析具体数据如下
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大庆原油一般性质为：密度为0.8629g/ml,凝固点29℃，硫含量为0.11％，氮含量1586ppm，酸值0.08，金属含量中镍、钒含量分别为4.36ppm和0.13ppm,属低硫中质石蜡基原油。大庆<350℃轻收为30.22％。>540℃总拔出率为63.1％。
6.5外在条件变化的影响
原油的相态和内部物理构成的变化与温度变化密切相关。外在温度条件改变是改变原油流变性的最主要因素。
当含蜡原油温度由高到低变化时,蜡从溶解在原油中到逐渐析出一直到形成空间网络结构这一过程,就会导致原油自身的流变特性牛顿性逐渐减弱,非牛顿性逐渐加强。
对原油的流变性测试之前,如果对原油进行不同温度的加热处理,将经冷却到析蜡点温度以下时,这时原油将会呈现出不同的流变特性。加热对含蜡原油的流变性影响仅限于原油在有蜡晶颗粒出现的温度以下,当原油油温较高时,原油的粘度与热历史无关。
将大庆原油原油加热到不同的温度,再以同样的方式冷却至30℃,以101?s的恒剪切速率进行剪切测试,结果如下表:
可见,不同的加热温度对含蜡原油的低温流变性会产生影响。温度加热到一定值时,原油的低温流动性能比较好。这是因为体系中的蜡颗粒完全溶解,沥青质高度分散,胶质稀化,体系成为假均匀溶液,在随后的冷却过程中,蜡晶具备了按分子量高低次序析出的条件,胶质--沥青质也依次逐渐均匀吸附在已析出的蜡晶上或共晶长大,只要控制适宜的冷却速度,体系将会形成松散的枝状流变结构,同时在宏观上表现出良好的低温流变性。
温度改变是原油中蜡可能重新结晶的先决条件,冷却速度的快慢则可改变原油中蜡的过饱和程度,使蜡晶的生成速度和蜡颗粒生长的速度不同,造成蜡颗粒的形态各异,宏观上呈现不同的流变性。
从表我们可以看出,大庆原油原油热处理温度达到60℃以上对其流变性质都有不同程度的改善,而在70-80℃时效果最明显,温度过大或过小,热处理效果都有不同程度的降低。说明原油在80℃时内部蜡晶全部熔融,在适宜的冷却方式和冷却速度下,原来的晶体结构完全转变成新的形态,从而达到改善原油流变性的目的。
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