ICS75.020 E12 中华人民共和国国家标准 GB/T28910—2012 原 油流变性测定方法 Themeasurementmethodofcrudeoilrheologicalproperties 2012-11-05发布 2013-03-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 原油样品准备 2 …………………………………………………………………………………………… 5 旋转法 3 …………………………………………………………………………………………………… 6 细管法 6 …………………………………………………………………………………………………… 7 多孔介质法 10 ……………………………………………………………………………………………… 8 落球法 13 …………………………………………………………………………………………………… 9 试验报告 15 ………………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性附录) 原油流变性检测报告封面及首页格式 16 ………………………………………… 附录B(资料性附录) 原油流变性检测报告数据表的格式 18 …………………………………………… 附录C(资料性附录) 原油流变性检测报告曲线图的格式 20 …………………………………………… 参考文献 23 ……………………………………………………………………………………………………GB/T28910—2012 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国石油天然气集团公司提出。 本标准由全国石油天然气标准化技术委员会(SAC/TC355)归口。 本标准起草单位:中国石油天然气集团公司稠油开采先导试验基地(中国石油辽河油田公司勘探开 发研究院)、提高石油采收率国家重点实验室。 本标准主要起草人:刘敬、程海清、刘其成、刘宝良、朱连忠、沈德煌、聂凌云。 ⅠGB/T28910—2012 原油流变性测定方法 1 范围 本标准规定了原油流变性测定的术语和定义、原油样品准备、四种测定原油流变性的方法及试验报 告的内容。 本标准适用于旋转法、细管法、多孔介质法及落球法原油流变性的测定。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 SY/T5542—2009 油气藏流体物性分析方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 流变性 rheologicalproperties 在外力作用下流体发生流动和变形等的性质。 3.2 剪切速率 shearrate 流体流动时平行邻近层之间相对运动的相对形变对时间的变化率。 3.3 剪切应力 shearstress 在流体相对运动时平行邻近两流体层之间单位面积上的相互作用力。 3.4 动力黏度 dynamicviscosity 剪切应力与剪切速率的比值。 3.5 表观黏度 apparentviscosity 表示非牛顿流体流动时黏滞性的大小。 3.6 流变曲线 flowcurve 在一定温度、压力下,流体的剪切应力与剪切速率之间的对应关系曲线。 3.7 黏度曲线 viscositycurve 在一定温度、压力下,流体的动力黏度与剪切速率之间的关系曲线。 3.8 黏温曲线 viscosity-temperaturecurve 在一定剪切历史条件下,流体的动力黏度随温度的变化曲线。 1GB/T28910—2012 3.9 屈服值 yieldvalue 在一定温度、压力下,原油开始流动时所需的最小剪切应力。 3.10 反常点 anomalisticpoint 原油呈现牛顿流体特性的最低温度。 4 原油样品准备 4.1 概述 原油的基本组成是不同碳链的烷烃、环烷烃、芳香烃构成的烃类化合物和非烃类化合物。原油在一 定的条件下还溶解有一定量的天然气,有时含有一定量的氮气和少量的二氧化碳气等。原油中溶解天 然气可降低原油的黏度和密度,并使原油的压缩系数增大。 原油的流变性取决于原油的组成,即取决于原油中溶解气、液体和固体物质的含量以及固体物质的 分散程度。当原油中固体分散相(蜡晶、沥青质为核心的胶团)的浓度很大时,原油具有明显的胶体溶液 性质,并表现出复杂的非牛顿流体流变性质。因此,原油样品准备的目的是使原油具有相同的组成和相 同的初始状态,保证室内试验数据具有重现性和可比性。 4.2 取样 在原油开采、集输和储运过程中,由于经历油层渗流、集输、储运等环节,使原油的组分、流变特性可 能有所差异。因此在油层、井口或管道,选择合适的取样点,采取正确的方法,取得有代表性的油样。 4.3 地面脱气原油准备 4.3.1 原油脱水 原油脱水通常采用高温高压密闭脱水或离心脱水。在脱水过程中应保持原油的物理化学性质不 变,且最终含水小于0.5%为合格。 4.3.2 原油除杂 除去原油中泥沙等杂质有两种方法,一是滤网过滤法;二是成型岩心或填砂管密闭过滤法。 对于流动性较好的原油,采用滤网过滤。一般选用孔径为0.043mm的滤网过滤,原油可适当加 热,加热温度为使原油可从滤网流动的温度。 对于流动性较差的原油应采用成型岩心或填砂管密闭过滤法,其流程示意图见图1。将原油装入 活塞容器中,用恒速法或恒压法驱替原油通过成型岩心或填砂管达到除杂的目的。成型岩心或填砂管 的渗透率宜选在100mD~2000mD之间。 4.3.3 预处理 将脱水后的原油盛入密封磨口瓶中,在80℃条件下恒温2h,使原油依靠分子的热运动达到均匀状 态,然后自然冷却至室温,并稳定48h以上,确保原油样品达到了相同的组成和相同的初始状态。 4.4 地层原油样品准备 4.4.1 配样 根据已知的油气比确定地层原油所需要的用油量和用气量,将地面脱气原油配制成地层原油,具体 2GB/T28910—2012 操作方法见SY/T5542—2009中第6章。 4.4.2 转样 将配制好的地层原油采用保持压力转样方法转入流变仪的测量筒中,系统压力应大于地层原油的 饱和压力3.0MPa~4.0MPa,排出原油体积至少是测量筒容积的2倍。 说明: 1———压力表或压力传感器; 2———成型岩心或填砂管; 3———温度控制单元; 4———活塞容器; 5———泵。 图1 成型岩心或填砂管密闭过滤法示意图 5 旋转法 5.1 概述 旋转法是测定原油流变性最常用、最普遍的方法。旋转流变仪按测量系统的结构分类,可分为同轴 圆筒、锥板、平行板旋转流变仪或黏度计;按其受控物理量(应力或速率)可分为控制应力流变仪(CS 式)、控制速率流变仪(CR式);按旋转体可分为内旋转式流变仪(Searle式)、外旋转式流变仪(Couette 式)。 5.2 原理 同轴圆筒、锥板、平行板等测量系统置于被测流体中并使其产生相对旋转位移,由于流体的黏滞性, 将会使与其有同轴心的另一个物体被动地旋转并产生一定大小的力阻,流体的黏度越大,力阻就越大。 通过传感系统测得主动旋转物体的旋转速度、被动旋转物体所产生的力矩大小,就可以计算出被测流体 所受的剪切应力和产生的剪切速率,得到流体的动力黏度。用式(1)表示: η=τ ̇γ…………………………(1) 式中: η———动力黏度,单位为帕秒(Pa·s); τ———剪切应力,单位为帕(Pa); ̇γ———剪切速率,单位为每秒(s-1)。 3GB/T28910—2012 5.3 仪器 名称及规格如下: a) 旋转流变仪或黏度计:主要包括转子、盛样容器、测量单元、温度控制单元、压力控制单元(有的 仪器不带压),其原理示意图见图2; b) 取样器皿、溶剂或洗液。 说明: 1———测试单元; 2———转子; 3———温度控制单元; 4———盛样容器。 图2 旋转法流变仪示意图 5.4 试验准备 试验准备的步骤如下: a) 用适当的溶剂清洗干净盛样容器、测量系统; b) 将油样倒入测量筒时保证样品中无气泡; c) 试样在设定温度下充分恒温,以保证示值稳定。参考恒温时间:锥板-平行板、同轴圆筒、单圆 筒系统依次为0.5h、1h、2h。 5.5 动力黏度测定 在样品测试温度、压力条件下,设定剪切速率,记录剪切时间,进行动力黏度测定。 5.6 流变曲线和黏度曲线测定 在样品测试温度、压力条件下,由低到高改变剪切速率,至少进行5个剪切速率下的测定,记录相应 剪切速率对应下的剪切应力和动力黏度。 5.7 黏温曲线测定 在同一剪切历史下,从低温到高温或从高温到低温进行动力黏度测定。 4GB/T28910—2012 5.8 屈服值测定 5.8.1 恒定剪切速率法 用控制剪切速率型流变仪在一个较低的剪切速率下测量剪切应力随时间的变化曲线,找出曲线上 的极大值对应的剪切应力值,即得到屈服值。 5.8.2 剪切速率连续增加法 用控制剪切速率型流变仪从零开始连续增加剪切速率,测量剪切应力随剪切速率的变化曲线,原油 开始流动时对应的剪切应力,即得到屈服值。 5.8.3 剪切应力连续增加