专利名称：一种在钻井取心现场测试稠油粘度的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于油气田勘探、开发中的测试领域，具体涉及一种在钻井取心现场测试稠油粘度的方法和装置。
背景技术：
粘度是评价稠油油藏最重要的参数之一。高质量的粘度数据对稠油油藏评价、开发方案制定、集输和加工都非常重要。稠油中的挥发性组分对稠油的粘度影响很大，要想获得准确的原油粘度数据，需要最能反映油藏原始状态的活性原油样品。如果能在矿场对活性原油进行现场测量，则能获得相对准确的粘度数据。目前测试稠油粘度的方法大多通过生产油井井口取样，在实验室利用不同的粘度测试仪器设备完成粘度测试。常用的测试设备包括各种粘度计、旋转流变仪、毛细管粘度 计、落球粘度计等。由于稠油粘度高，比如有的稠油粘度高达100万mPa. s以上(50°C时脱气原油粘度)，所以只能通过注蒸汽或者添加其它化学剂才能实现有效开采，通过这些方式获得的稠油样品往往在化学组成、物理化学性质、赋存状态等方面都发生了很大变化，不能反映和代表油藏中的真实状态。从油田到实验室的运输和储存环节，也会使得样品中的大部分轻质气体组分损失，而这些组分对粘度影响非常大，此外，在实验室进行的高温脱水处理环节还会造成样品中轻组分的进一步损失，所以实验室获得的粘度数据往往不能反映油藏条件下稠油的真实特性。现有技术中，专利号为US 20100043538A1的专利公开了一种测试稠油粘度的方法和装置(Methods of and apparatus for determining the viscosity of heavy oil),其中的仪器包括温度传感器和电子传输系统，仪器下入油井中进行测试，再通过温度和粘度的关系求取稠油粘度，此方法的数据经过几次换算拟合，易产生误差，而且测试是在钻井完井后进行的，测试需要占用生产时间。文献“稠油流变特性的基础实验研究”(见《特种油气藏》2009年12月)中主要是应用德国RV20型电流变仪在实验室对现场获得稠油样品粘度进行的，稠油样品取出运输到实验室过程中轻组分损失比较大，样品不能很好的反映油藏实际情况，测试数据不准确。文献“稠油粘度测试条件探讨”(见《新疆石油科技》2009年第3期)中主要应用德国哈克公司RS150型流变仪在实验室对现场获得稠油样品粘度进行的测试，样品不能很好的反映油藏实际情况，测试数据不准确。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种在钻井取心现场测试稠油粘度的方法和装置，减少因为原油取样、原油处理和化学添加剂等对稠油粘度的影响，能够在稠油油藏钻井现场方便及时地获取更加准确的稠油粘度数据，为稠油油藏评价和制定开发方案提供依据。
本发明是通过以下技术方案实现的一种在钻井取心现场测试稠油粘度的方法，所述方法包括以下步骤(I)首先采用标准粘度油对毛细管进行标定，标定每个毛细管的直径和长度，获得各个毛细管的标定常数k;(2)将钻井取心过程中获取的岩石或岩屑中的稠油样品挤压出来；(3)挤压出来的稠油样品经过过滤后进入样品室；(4)驱动样品室内的稠油样品通过毛细管，记录毛细管两端的压差ΛΡ，以及稠油样品流过毛细管的流量Q，然后根据粘度公式μ = kX ΛΡ/Q得到稠油样品的粘度数值μ。一种实现所述方法的装置，所述装置包括挤压泵I、岩样室2、恒温箱12和第二阀门3-2 ;钻井取心过程中获取的岩屑或岩块放置在所述岩样室2中；·所述挤压泵I通过柱塞或移动活塞与岩样室2相连；所述恒温箱12内安装有多孔过滤器4、油样活塞容器6、第三阀门3-3、三通7、第四阀门3-4、精密压力计5、进样阀门和毛细管11 ；所述岩样室2通过第二阀门3-2与所述多孔过滤器4的进口相连通；所述多孔过滤器4的出口与第三阀门3-3的入口相连通，第三阀门3-3的出口与油样活塞容器6的左端相连通，油样活塞容器6的左端还与三通7的第一接口相连通；在油样活塞容器6的左端接有放空阀3-10，其作用是排除活塞容器中的空气和放空，避免稠油中含有空气导致测量不准确；所述放空阀3-10位于恒温箱12外部；油样活塞容器6的右端通过第四阀门3-4与位于恒温箱12外部的进样泵8相连通；所述三通7的第二接口与精密压力计5相连；所述三通7的第三接口接有抽真空阀门3-11，所述抽真空阀门3-11位于恒温箱12外部；所述抽真空阀门3-11的另一端与位于恒温箱12外部的真空泵连接；同时三通7的第三接口还连接至少一个进样阀门的入口；每个进样阀门的出口与一根毛细管11相连通；所述挤压泵I将岩样室2中的岩屑或岩块中的原油挤压出来并通过阀门3-2进入多孔过滤器4;在岩样室2上接有阀门3-1，用于排出岩样室2中的气体和放空；在所述毛细管11的下端开有玻璃视窗，在玻璃视窗旁装有光源9，用于观察和记录稠油样品经过毛细管的初始液面和初始时刻；在恒温箱12里装有自动计时器10，用于记录稠油样品经过毛细管11的时间；光源9、毛细管11的玻璃视窗和自动计时器10位于同一水平线上。具体来说，所述装置包括五个进样阀门，每个进样阀门的入口均与三通7的第三接口连接。每根毛细管11的规格是不相同的。所述挤压泵I采用电动液压机或手动液压机或机械加压泵；所述送样泵8为精密计量泵或恒压气体泵。与现有技术相比，本发明的有益效果是(I)利用本发明能够在钻井取心现场快速获取稠油的粘度样品并完成在油藏温度压力下稠油粘度的测试，在钻井取心过程中完成粘度测试，测试与生产同步进行，数据是实验中直接获得，不易产生误差；
(2)系统能够实现在钻井取心现场获取稠油样品并快速完成粘度测试，样品轻组分损失较少，更能反映油藏实际，数据更为准确；(3)本发明克服了现有粘度测试方法的不足，提供了更快捷易行的稠油粘度现场测试装置。利用本发明能方便及时地获取稠油粘度数据，在稠油油藏的开发中具有广阔的应用前景。
图I是本发明在钻井取心现场测试稠油粘度的装置的结构示意图。其中，I为挤压泵、2为岩样室、3为阀门、4为多孔过滤器、5为精密压力计(表)、6为油样活塞容器、7为三通、8为送样泵、9为光源、10为自动计时器、11为不同常数的毛细管、12为恒温箱或恒温套。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述如图I所示，一种在钻井取心现场测试稠油粘度的装置，所述装置包括挤压泵I、岩样室2、恒温箱12 (或恒温套)和阀门3-2 ;挤压泵I与岩样室2相连通，岩样室2通过第二阀门3-2与恒温箱12相连；挤压泵I用来将岩样室2中的岩样中的原油挤压出来并通过阀门3-2进入多孔过滤器4。岩样室2用于放置钻井取心过程中获取的岩屑或岩块。在岩样室2上还接有阀门3-1，用于排出岩样室2中的气体和放空；挤压泵I可采用电动液压机或手动液压机或机械加压泵；恒温箱12内安装有多孔过滤器4，第二阀门3-2的出口与多孔过滤器4的进口相连通，多孔过滤器4的出口与第三阀门3-3的入口相连通，第三阀门3-3的出口与油样活塞容器6的左端相连通，油样活塞容器6的左端还与三通7的第一接口相连通；在油样活塞容器6的左端接有放空阀3-10，其作用是排除活塞容器中的空气和放空，避免稠油中含有空气导致测量不准确；所述放空阀3-10位于恒温箱12外部；；油样活塞容器6的右端通过第四阀门3-4与位于恒温箱12外部的送样泵8相连通；三通7的第二接口与精密压力计5 (或者为精密压力表)相连，三通7的第三接口接有抽真空阀门3-11，所述抽真空阀门3-11位于恒温箱12外部；所述抽真空阀门3-11的另一端与位于恒温箱12外部的真空泵连接；同时三通7的第三接口还连接至少一个进样阀门的入口 ；每个进样阀门的出口与一根毛细管11相连通。图I给出的是5个进样阀门的例子，根据需要，进样阀门可以多于5个或少于5个，相应地毛细管的数量也可以多于5个或少于5个的；图I中的进样阀门分别为阀门3-5至3-9，它们分别与不同规格的毛细管11-1至11-15相连通；在毛细管11的下端开有玻璃视窗，在玻璃视窗旁装有光源9，用于观察和记录稠油样品经过毛细管11的初始液面和初始时刻。在恒温箱12里装有计时器10，用于记录稠油样品经过毛细管11的时间；光源9、毛细管11的玻璃视窗和计算器10位于同一水平线上。所述送样泵8为精密计量泵或恒压气体泵。本发明装置的具体工作过程如下
首先采用标准粘度油对毛细管(图I中的11-1至11-5号组件)进行标定，标定每个毛细管的直径和长度，获得各个毛细管的标定常数k ；然后将钻井取心现场获得的岩心(岩屑)放入岩样室2中，打开阀门3-1，关闭阀门3-2,利用电动或手动液压机(图I中的I号组件)驱动柱塞或移动活塞将岩心碎块(岩屑)中压实，排出岩样室2中的空气后，关闭阀门3-1。打开阀门3-4，放空阀3-10，驱动精密计量泵或恒压气体泵(图I中的8号组件)，将油样活塞容器6中的活塞移到容器左端，关闭放空阀3-10。打开阀门3-3，阀门3-5、3-6、3-7、3-8、3-9关闭，打开阀门3_11，接通真空泵，抽空30分钟以上，关闭阀门3-11。打开阀门3-2，启动挤压泵1，将岩块中的稠油挤压出来；挤压出来的稠油样品通过多孔过滤器4将稠油样品中的杂质过滤掉，经过过滤后的稠油样品进入油样活塞容器6 ；开通阀门3-4，使油样容器6中的活塞移动到容器另外一段，关闭阀门3-3。开通恒温箱12 的电源，将温度设定到油藏温度或其它实验温度，利用精密计量泵或恒压气体泵(图I中的8号组件)，将油样活塞容器的稠油样品加压到实验压力或油藏压力，稳定2小时以上；根据稠油的粘度选择毛细管(图I中的11-1至11-5号组件)，粘度越大，毛细管的直径越大，选定好后，打开相应的毛细管的进样阀门(图I中的3-5至3-9号组件)，启动精密计量泵或恒压气体泵(图I中的8号组件)将稠油样品以油藏压力注入选定的毛细管(图I中的11-1至11-5号组件)中，当油样经过毛细管底部刻度时，光源9的光线不能透过毛细管下端的玻璃视窗，此时启动自动计时器10记录时间，通过精密压力计5记录测试毛细管两端的压差△ P，采用自动计时器10记录稠油样品流过毛细管的流量Q (整根毛细管的体积已经标定出来，计时器得到的是稠油流过整根毛细管的时间，体积除以时间就可以得到流量。)；最后根据粘度公式μ = kX ΛΡ/Q得到稠油粘度μ。上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
权利要求
1.一种在钻井取心现场测试稠油粘度的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤(1)首先采用标准粘度油对毛细管进行标定，标定每个毛细管的直径和长度，获得各个毛细管的标定常数k;(2)将钻井取心过程中获取的岩石或岩屑中的稠油样品挤压出来；(3)挤压出来的稠油样品经过过滤后进入样品室；(4)驱动样品室内的稠油样品通过毛细管，记录毛细管两端的压差ΛΡ，以及稠油样品流过毛细管的流量Q，然后根据粘度公式μ = kX ΛΡ/Q得到稠油样品的粘度数值μ。
2.一种用于实现权利要求I所述在钻井取心现场测试稠油粘度的方法的装置，其特征在于所述装置包括挤压泵(I)、岩样室(2)、恒温箱(12)和第二阀门(3-2);钻井取心过程中获取的岩屑或岩块放置在所述岩样室(2)中；所述挤压泵(I)通过柱塞或移动活塞与岩样室(2)相连；所述恒温箱(12)内安装有多孔过滤器(4)、油样活塞容器￠)、第三阀门(3-3)、三通(7)、第四阀门(3-4)、精密压力计(5)、进样阀门和毛细管(11)；所述岩样室(2)通过第二阀门(3-2)与所述多孔过滤器(4)的进口相连通；所述多孔过滤器(4)的出口与第三阀门(3-3)的入口相连通，第三阀门(3-3)的出口与油样活塞容器出)的左端相连通，油样活塞容器出)的左端还与三通(7)的第一接口相连通；在油样活塞容器(6)的左端接有放空阀(3-10)，所述放空阀(3-10)位于恒温箱(12)外部；油样活塞容器(6)的右端通过第四阀门(3-4)与位于恒温箱(12)外部的进样泵(8)相连通；所述三通(7)的第二接口与精密压力计(5)相连；所述三通⑵的第三接口接有抽真空阀门(3-11)，所述抽真空阀门(3-11)位于恒温箱(12)外部；所述抽真空阀门(3-11)的另一端与位于恒温箱(12)外部的真空泵连接；同时三通(7)的第三接口还连接至少一个进样阀门的入口 ；每个进样阀门的出口与一根毛细管(11)相连通；所述挤压泵(I)将岩样室(2)中的岩屑或岩块中的原油挤压出来并通过阀门(3-2)进入多孔过滤器(4)；在岩样室⑵上接有阀门(3-1)，用于排出岩样室⑵中的气体和放空；在所述毛细管(11)的下端开有玻璃视窗，在玻璃视窗旁装有光源(9)，用于观察和记录稠油样品经过毛细管的初始液面和初始时刻；在恒温箱(12)里装有自动计时器(10)，用于记录稠油样品经过毛细管(11)的时间；光源(9)、毛细管(11)的玻璃视窗和自动计时器(10)位于同一水平线上。
3.根据权利要求2所述的在钻井取心现场测试稠油粘度的装置，其特征在于所述装置包括五个进样阀门，每个进样阀门的入口均与三通(7)的第三接口连接。
4.根据权利要求2或3所述的在钻井取心现场测试稠油粘度的装置，其特征在于每根毛细管(11)的规格是不相同的。
5.根据权利要求2所述的在钻井取心现场测试稠油粘度的装置，其特征在于所述挤压泵(I)采用电动液压机或手动液压机或机械加压泵；所述送样泵(8)为精密计量泵或恒压气体泵。
全文摘要
本发明提供了一种在钻井取心现场测试稠油粘度的方法和装置，属于油气田勘探、开发中的测试领域。本发明首先用标准粘度油标定毛细管，获得毛细管的标定常数；然后将所取岩石或岩屑中的稠油样品挤压出来，将其通过一个孔隙型过滤装置，进入样品室；通过驱动泵或气泵在一定压力下驱动样品室中的稠油样品通过标定过的毛细管；测试毛细管两端的压力和样品流量，然后根据粘度公式得到稠油样品的粘度数值。本装置克服现有粘度测试方法的不足，能够在钻井取心现场快速获取稠油的粘度样品并完成在油藏温度压力下稠油粘度的测试，方便及时地获取稠油粘度数据，为稠油油藏评价和制定开发方案提供依据。
文档编号G01N11/06GK102928320SQ201110227128
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者伦增珉, 赵志峰, 骆铭, 潘伟义, 周霞, 吕成远, 王海涛, 张淑洁, 赵春鹏, 王锐 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院