陳鳳祥，孔 艷，董 娟，劉亦暢，宋繼芳

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163000）

原油是一種黑褐色并帶有綠色熒光，具有特殊氣味的粘稠性油狀液體。是烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和烯烴等多種液態(tài)烴的混合物。原油粘度是指原油中任一點(diǎn)上單位面積的剪應(yīng)力與速度梯度的比值。粘度的高低表明原油流動(dòng)的難易，粘度愈大，流動(dòng)阻力愈大，越難流動(dòng)。原油粘度是表征石油性質(zhì)的基本物理指標(biāo)之一，是油田勘探、開(kāi)發(fā)、儲(chǔ)運(yùn)及加工等部門(mén)評(píng)價(jià)原油性質(zhì)的重要參數(shù)，直接決定石油煉制的加工深度和工藝路線選擇。影響原油粘度的因素[3]主要有三方面，如原油自身物性組成（膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量對(duì)原油粘度影響金屬雜質(zhì)含量對(duì)原油粘度影響）、表面活性劑對(duì)原油粘度影響、外界物理因素（溫度、氣體含量、壓力、含水率、氣泡等）。準(zhǔn)確檢測(cè)原油粘度，對(duì)勘探、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)加工具有重要意義。

1 電磁力旋轉(zhuǎn)法原理

電磁力旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)法檢測(cè)原油粘度的原理是通過(guò)一個(gè)由電磁相互作用驅(qū)動(dòng)的球體旋轉(zhuǎn)從而來(lái)測(cè)定液體的粘度。在溫度控制室內(nèi)，兩個(gè)磁體連接到轉(zhuǎn)子上從而建立一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)誘導(dǎo)樣品管中圓球磁體形成渦電流。產(chǎn)生的洛倫磁力使得磁場(chǎng)和渦流[4]之間產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，從而旋轉(zhuǎn)磁球體。球體的轉(zhuǎn)速取決于磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度、磁場(chǎng)大小和球體周?chē)臉悠氛扯取?/p>

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)原料及試劑

原油；無(wú)水乙醇：用于清洗磁球體。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

儀器名稱：EMS-1000S電磁力旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，日本/京都電子公司(KEM)，粘度測(cè)量范圍：0.1～1000mPa·s(?1.5mm 球體，選件)，0.1～100000mPa·s(?2mm 球體)，10～1000000mPa·s(?4.7mm 球體)，100～100000mPa·s(?5mm鈦球體，選件)；測(cè)量重復(fù)性：RSD在3%以內(nèi)；最小樣品量：90μL(少量的容器+?2mm 球體，選件)，300μL(?2mm球體)，700μL(?4.7mm球體)，700μL(?5mm鈦球體，選件)；溫度設(shè)定范圍：0°C～200°C；溫度穩(wěn)定性：±0.1°C；轉(zhuǎn)速設(shè)定范圍：500～1000r/min；轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性：±3%。

2.3 試驗(yàn)準(zhǔn)備

將待測(cè)原油樣品加熱脫水至殘余水含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于0.2%。在室溫下能充分流動(dòng)的原油，可直接用注射器抽取1mL左右原油試樣，注入樣品管中，旋緊上蓋；在室溫下不能充分流動(dòng)的原油，應(yīng)將原油置于水浴鍋中加熱融化，融化溫度不高于凝點(diǎn)以上9℃，以防止輕組分揮發(fā)，待試樣充分融化后再抽取注入樣品管。

2.4 試驗(yàn)方法

將樣品管插入樣品槽中，在顯示器上觀察磁珠的亮點(diǎn)，用手輕輕旋轉(zhuǎn)樣品管，使磁珠的亮點(diǎn)與監(jiān)視器靶心的十字交叉點(diǎn)相重合，此為旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)的最佳監(jiān)測(cè)點(diǎn)。單溫度點(diǎn)粘度檢測(cè)：編制單溫度點(diǎn)檢測(cè)程序，設(shè)定溫度，測(cè)試5 次，取最接近3 個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算平均值，作為試樣的動(dòng)力粘度。運(yùn)行測(cè)試程序，樣品室開(kāi)始升降溫，到達(dá)設(shè)定溫度時(shí)儀器進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，并將每次測(cè)試的結(jié)果按時(shí)間順序顯示到設(shè)定的表格中；粘溫曲線檢測(cè)：原油粘溫曲線檢測(cè)采用從低溫到高溫的方式，即從50℃～90℃，每間隔5℃作為測(cè)試點(diǎn)，每個(gè)測(cè)試點(diǎn)平行測(cè)試3次。運(yùn)行程序，樣品室開(kāi)始升降溫，在達(dá)到最低檢測(cè)溫度后（通常是50℃），儀器進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，并在此溫度點(diǎn)測(cè)試3次，將每個(gè)溫度點(diǎn)測(cè)試的結(jié)果按時(shí)間順序顯示到設(shè)定的表格中。此后，儀器自動(dòng)升溫5℃，檢測(cè)下一個(gè)溫度點(diǎn)的動(dòng)力粘度，并在每個(gè)溫度點(diǎn)上，按程序平行檢測(cè)3次，直至最后一個(gè)溫度點(diǎn)（一般設(shè)定為90℃）。

3 電磁力旋轉(zhuǎn)法測(cè)定原油粘評(píng)價(jià)

3.1 磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速設(shè)定

采用斯塔賓格自動(dòng)粘度儀檢測(cè)肇49井Z49-1原油樣品粘度，檢測(cè)數(shù)值29.5；表1 為不同旋轉(zhuǎn)速度下采用電磁旋轉(zhuǎn)法5次測(cè)定Z49-1原油樣品粘度的檢測(cè)數(shù)值，通過(guò)對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們可得出結(jié)論：采用電磁力旋轉(zhuǎn)測(cè)定原油樣品粘度，應(yīng)將轉(zhuǎn)速設(shè)定為1000r/min。

表1 不同旋轉(zhuǎn)速度下肇49井原油樣品粘度的測(cè)試結(jié)果

3.2 磁珠尺寸選定

分別選用直徑為1.5mm、直徑為2.0mm 和直徑為4.7mm的磁珠，用電磁力旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，檢測(cè)同一塊樣品的粘度，表2記錄了檢測(cè)結(jié)果。并對(duì)比斯塔賓格粘度儀的檢測(cè)數(shù)據(jù)，我們可以得到結(jié)論是：直徑4.7mm的磁珠更適用高粘度的原油的粘度檢測(cè)；直徑1.5mm 的磁珠更適用低粘度的原油的粘度檢測(cè)；直徑2.0mm 的磁珠普遍適用于各區(qū)塊原油粘度的檢測(cè)。

表2 不同尺寸磁珠下古頁(yè)1井等原油樣品粘度測(cè)試結(jié)果（mPa·s）

3.3 樣品量選擇

對(duì)同一原油樣品，分別稱取不同質(zhì)量樣品。選用直徑2.0mm的磁珠，用電磁力旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)在1000r/min下檢測(cè)樣品粘度。表3 記錄了不同溫度下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由表3可以看出：不同質(zhì)量的樣品在同一檢測(cè)溫度下，檢測(cè)結(jié)果差異較小，在系統(tǒng)誤差范圍內(nèi)。

表3 不同樣品量試驗(yàn)結(jié)果（mPa·s）

4 結(jié)論

采用電磁力旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)法測(cè)定原油粘度，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速應(yīng)設(shè)定1000r/min。超高粘度的原油粘度檢測(cè)應(yīng)選用直徑4.7mm 的磁珠，超低粘度的原油粘度檢測(cè)應(yīng)選用直徑1.5mm 的磁珠，直徑2.0mm 的磁珠普遍適用于一般原油粘度的檢定。取樣質(zhì)量的差異對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響較小。該方法檢測(cè)范圍廣（0.1～100000mPa·s)，測(cè)定的速度快（100mPa·s 以下約1s，10000mPa·s 約1min)，用樣品量極少，操作非常簡(jiǎn)便，密封的試管可防止樣品揮發(fā)產(chǎn)生誤差，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確率高。