張 可，李 實，馬德勝，陳興隆

（提高石油采收率國家重點實驗室 中油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

引 言

黏度參數(shù)是表征流體相態(tài)特征和流動特征的一個重要參數(shù)，同時也是油藏開發(fā)方案設(shè)計的關(guān)鍵工程參數(shù)之一。由于現(xiàn)場取樣條件、經(jīng)濟成本等因素的制約，實驗室有時無法直接獲得具有代表性的地層流體樣品，無法直接測得地層條件下的原油黏度值，給油藏數(shù)值模擬和開發(fā)方案的調(diào)整帶來了較大的影響。目前，間接獲得地層原油黏度的計算方法主要有經(jīng)驗關(guān)系式和狀態(tài)方程法。狀態(tài)方程法主要通過計算機進行反復(fù)迭代運算預(yù)測含氣原油黏度，而對于地面脫氣原油則無法預(yù)測，且該方法要求參數(shù)較多、耗時長、對計算機配制要求較高。預(yù)測地面脫氣原油的關(guān)系式主要有：Beal[1]、Beggs-Robinson[2]、Glaso[3]、Labedi[4]、Kartoatmodjo-Schmidt[5]；預(yù)測地層泡點壓力點處原油的關(guān)系式主要有：Chew-Connally、Beggs-Robinson、Kartoatmodjo-Schmidt、Labedi[6]。根據(jù)參數(shù)選擇特點一般可將經(jīng)驗關(guān)系式分為2類，一類是根據(jù)國內(nèi)特定油田或區(qū)塊進行回歸的，針對性強、應(yīng)用范圍有限[7-11]；另一類是根據(jù)國外特定油田或區(qū)塊數(shù)據(jù)回歸的，對國外數(shù)據(jù)吻合較好，對中國油田數(shù)據(jù)偏差較大[12-14]。因此，本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，利用多元回歸法，發(fā)展了預(yù)測地層原油黏度的經(jīng)驗關(guān)系式，解決了國外公式對中國原油黏度預(yù)測精度低的難題。

1 實驗裝置

PVT裝置為法國ST公司生產(chǎn)的超高壓可視相態(tài)裝置，型號為PVT-240/1500FV，最高測試壓力為150 MPa，最高測試溫度為200 ℃，最大容積為240 mL。黏度測量裝置為西安石天公司生產(chǎn)的落球式黏度計，最高測試壓力為70 MPa，最高測試溫度為100 ℃，最大容積為20 mL。密度計為安東帕公司生產(chǎn)，型號為DMA4500。

2 黏度模型建立

模型采用實驗室10余年積累的完整PVT測試報告數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括：泡點壓力、地層溫度、地面脫氣油密度、不同壓力條件下地層油黏度、氣油比等，并涵蓋國內(nèi)樣品（大慶、吉林、遼河、新疆、渤海、青海、華北、長慶）58個、國外樣品（康菲、科麥琪、尼日爾、乍得、蘇丹）共210個。此外，引用文獻數(shù)據(jù)55個。

通過對數(shù)據(jù)分析，泡點壓力處黏度與對應(yīng)溫度下地面脫氣油黏度在對數(shù)坐標下存在一定的線性關(guān)系（圖1）。

圖1 泡點壓力處黏度與脫氣油黏度關(guān)系

2.1 國內(nèi)外通用公式

選取國內(nèi)外黏度數(shù)據(jù)，利用多元非線性回歸法（麥夸特法和通用全局優(yōu)化法）得出式（1）。公式樣本范圍：地面油黏度為1.6～980.0 mPa·s，氣油比為0.3～255.8 m3/m3。

式中：μob為泡點壓力處地層油黏度，mPa·s；GOR為氣油比，m3/m3；μod為油藏溫度下地面脫氣油黏度，mPa·s；a=0.887 60，b=-0.159 47，c=0.967 18。

式（1）與4種預(yù)測方程（Chew-Connally、Beggs-Robinson、Kartoatmodjo-Schmidt、Labedi）進行誤差對比（表1）。由表1可知，根據(jù)特定油田或區(qū)塊樣品得出的方程最大平均相對誤差為 757%，最大絕對誤差為 326%，最大均方根為 644.47%，最大標準差為85.25%。

表1 泡點壓力點原油粘度預(yù)測方程誤差

2.2 國內(nèi)樣本公式

選取國內(nèi)黏度數(shù)據(jù)，利用多元非線性回歸法（麥夸特法和通用全局優(yōu)化法）得出式（2）。公式樣本范圍：地面油黏度為1.56～659.00 mPa·s，氣油比為7.7～255.8 m3/m3。

式中：d=4.656 70，e=-0.484 12，f=0.775 99。

式（2）與4種預(yù)測方程（Chew-Connally、Beggs-Robinson、Kartoatmodjo-Schmidt、Labedi）進行誤差對比（表2）。由表2可知，式（2）預(yù)測關(guān)系式的相對誤差、絕對誤差、均方根誤差、標準差值都遠遠小于現(xiàn)有預(yù)測公式，說明該公式預(yù)測精度較高、系統(tǒng)偏差較小。

表2 泡點壓力點原油黏度預(yù)測方程誤差

3 模型準確性分析

3.1 通用公式準確性

由圖 2可知，與同類預(yù)測關(guān)系式相比，式（1）具有最小誤差分布和分散度，誤差滿足工程要求。五個預(yù)測關(guān)系式平均相對誤差的由大到小關(guān)系為：Labedi＞Kartoatmodjo-Schmidt＞ Beggs-Robinson ＞ Chew-Connally＞式（1）。其中，Chew-Connally的平均相對誤差與式（1）較為接近。但其相對誤差、絕對誤差、均方根誤差均高于式（1）。式（1）在的平均相對誤差分布較為均勻，處于-50--+50之間，說明預(yù)測偏差分布合理。

圖2 泡點壓力點黏度模型誤差分布

3.2 國內(nèi)樣本公式準確性

由圖3和表2可知，與同類預(yù)測關(guān)系式相比，式(2)具有最小的相對誤差分布和分散度，誤差滿足工程要求。五個預(yù)測關(guān)系式平均相對誤差的由大到小關(guān)系為：Labedi＞Beggs-Robinson ＞ Kartoatmodjo-Schmidt＞ Chew-Connally＞式（2）。其中，Chew-Connally的平均相對誤差與式（1）較為接近。但其相對誤差、絕對誤差、均方根誤差均高于式（1）。Labedi始終處于負平均相對誤差，其具有最大的平均相對誤差。式（1）在的平均相對誤差分布較為均勻，處于-50--+50之間，說明預(yù)測偏差分布合理。

圖3 泡點壓力處黏度模型誤差分布（國內(nèi)通用公式）

4 結(jié) 論

（1）歸納總結(jié)了目前主要預(yù)測泡點壓力處原油黏度的公式，并分析了已有公式提出的背景及適用條件。

（2）在測試 300余個地層油樣品的高壓物性及黏度的基礎(chǔ)上，提出預(yù)測油藏條件下泡點壓力點處地層油黏度關(guān)系式（國內(nèi)外通用關(guān)系式和國內(nèi)原油通用關(guān)系式），一定程度上填補了適應(yīng)我國原油性質(zhì)的通用關(guān)系式的空白。

（3）通過與現(xiàn)有的黏度關(guān)系對比，提出的黏度預(yù)測關(guān)系式形式簡單，便于快速計算，預(yù)測精度滿足工程要求，同時為油藏工程方案設(shè)計及數(shù)值模擬器的修改完善提供了可靠的黏度關(guān)系式。

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