高原 辛迎春（中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司,山東 東營 257000）

近年來，出砂冷采技術(shù)被越來越廣泛的應(yīng)用于海洋采油作業(yè)中，尤其是在渤海地區(qū)已取得較好進(jìn)展。但由于地層和井下施工作業(yè)的復(fù)雜性,已采取防砂措施的生產(chǎn)井仍有部分井會存在過度出砂現(xiàn)象。例如蓬萊19-3油田某些井由于井段太長地層砂粒徑差異大,采用膨脹篩管防砂投產(chǎn)后仍存在大量出砂的現(xiàn)象[1]。而稠油由于其自身特性，往往具有較強(qiáng)的攜砂能力，隨著地層開采的深入越來越多的高含砂稠油將被開采出來。本文以蓬萊9-1區(qū)塊館陶原油為例，研究了高含砂原油的流變性質(zhì)，主要從粘度、反相點(diǎn)、含水率及粘彈性幾個方面對脫砂前后的館陶原油進(jìn)行了對比分析，探討了含砂量對原油流變性的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 館陶原油基本性質(zhì)

PL9-1館陶原油含沙量超過30%，屬于高含砂原油，20℃密度為 1076 kg/m3（含泥沙），50℃粘度為 9917 MPa·s，含硫0.256%，含蠟3.69%，膠質(zhì)含量34.41%，瀝青質(zhì)含量2.96%。按照原油工業(yè)分類法，屬于含蠟、多膠、低硫、高氮特重原油。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器：德國Haake RS300流變儀

1.2.2 試驗(yàn)方法：將脫水后原油，在80℃溫度下恒溫30min，將離心機(jī)設(shè)置為5000rpm，在此條件下離心15min，得到含砂率＜0.5%原油，再根據(jù)混合油的質(zhì)量比，分別稱量乳狀液的原油量及水量，油水在50℃溫度下恒溫30min。將水、油混合放入SY-20型乳化油混調(diào)器內(nèi)，在300 rpm條件下均勻攪拌10分鐘，完成原油乳狀液制備。取一定量配置好的乳化油樣置于德國Haake RS300流變儀的相應(yīng)測量系統(tǒng)中，設(shè)置好程序，完成對原油流變性的測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 脫砂前后原油粘溫特性

粘-溫特性乳化穩(wěn)定性評價，可作為考察模擬乳化穩(wěn)定性的一項(xiàng)指標(biāo)，根據(jù)乳化油的粘-溫特性和視粘度-含水率的變化定性地體現(xiàn)乳狀液的乳化穩(wěn)定情況。

圖3-1 脫砂前館陶含水油(301/s)粘溫曲線

圖3-2 脫砂后館陶含水油(301/s)粘溫曲線

圖3-3 脫砂前館陶原油反相點(diǎn)曲線

圖3-4 脫砂后館陶原油反相點(diǎn)曲線

對比圖3-1和3-2可以發(fā)現(xiàn)，脫砂前原油粘度要遠(yuǎn)大于脫砂后原油粘度，從圖3-3可以看到，脫砂前館陶原油在含水率＜10%時，粘度隨著含水率的增加而增長，在含水率＞10%后，粘度隨著含水率的降低而下降，形成了O/W體系，這表明脫砂前原油的反相點(diǎn)為＞10%。從圖3-4可以發(fā)現(xiàn)，將砂粒脫除后，原油的反相點(diǎn)為＞30%，這表明在原油中的固體顆粒含量過高后，原油內(nèi)顆粒流動阻力增大，粘度被升高，當(dāng)原油內(nèi)固體顆粒達(dá)到一定數(shù)量后，便與乳狀液形成絮凝結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致原油乳狀液中帶有親水基的連續(xù)相被“固化”，從而致使原油的反相點(diǎn)被降低。

2.2 脫砂前后原油粘彈性

粘彈性參數(shù)是原油內(nèi)部結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)，本文采用振動應(yīng)力掃描法，在確定線性粘彈性范圍后[2]，使用可控制應(yīng)力流變儀,在原油凝點(diǎn)附近溫度區(qū)域?qū)︷^陶凈化油進(jìn)行了線性粘彈性應(yīng)力范圍內(nèi)的小振幅振蕩剪切實(shí)驗(yàn)[3]。

圖3-5 脫砂前后凈化油粘彈性曲線

從圖3-5可以看出，脫砂后其粘彈性模量均有所下降。脫砂前其粘性模量G″與彈性模量G′相差不大，脫砂后其粘性模量要遠(yuǎn)大于彈性模量，表明脫砂后，原油乳狀液的流動性大大增強(qiáng)了。在較小的剪切應(yīng)力范圍內(nèi)，脫砂前與脫砂后的G′、G″和損耗角δ基本不隨剪切應(yīng)力而變化；在較高的剪切應(yīng)力下，彈性模量G′的下降速率要遠(yuǎn)大于粘性模量G″，并且脫砂后粘性模量的損耗角δ幾乎為零，表明在脫砂后，由于原油內(nèi)部顆粒的減少，導(dǎo)致顆粒間摩擦力降低，阻力減弱，需要克服應(yīng)力的做功減小，令原油表現(xiàn)出了更好的流動性。

3 結(jié)語

對比脫砂前后館陶原油的粘溫特性及粘彈性可知，脫砂后館陶原油的粘度大幅降低，反相點(diǎn)由10%提高到了30%，原油的粘彈性模量均有所降低，原油表現(xiàn)出了更為良好的流動性，這說明原油的含砂量作為一項(xiàng)影響因素對原油的集輸有著不可忽視的影響。因此加強(qiáng)對除砂設(shè)備的研究,提高除砂設(shè)備技術(shù)水平是必不可少的。

[1]李成見海上稠油油田含砂原油除砂及含油砂凈化工藝探討[J].中國海上油氣,2007,19(4):260-264.

[2]李傳憲,李琦瑰.凝膠原油粘彈性的實(shí)驗(yàn)研究[J].力學(xué)與實(shí)踐,2000,3(22）:48-50.

[3]桂平,張勁軍.凝點(diǎn)附近含蠟原油的粘彈性研究[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào),2003,2(27):90-92.