[發明專利]一種原油的全粘溫曲線確定方法及系統

有效

• 申請號: 202010766855.0
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111898088B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 姚博;張健銘;李傳憲;楊飛;孫廣宇
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G06F17/17
• 分類號: G06F17/17;G06F17/18;G06F30/20;G01N11/00;G06N3/006;G06N3/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王立普

本發明涉及一種原油的全粘溫曲線確定方法及系統，包括：獲取原油的密度值和凝點值；根據上述值采用原油牛頓流體粘溫系數預測模型，確定牛頓流體狀態粘溫系數；根據牛頓流體狀態粘溫系數和蠟含量采用原油非牛頓流體粘溫系數預測模型，確定非牛頓流體狀態粘溫系數；從原油溫度集合中選取溫度值大于原油反常點溫度值，作為原油牛頓流體溫度集合；剩余的作為原油非牛頓流體溫度集合；根據原油牛頓流體溫度集合和牛頓流體狀態粘溫系數確定原油牛頓流體溫度區間粘溫曲線；根據原油非牛頓流體溫度集合和非牛頓流體狀態粘溫系數確定原油非牛頓流體溫度區間粘溫曲線。通過本發明的上述方法得到原油的全粘溫曲線，保證了原油管道輸送與儲存的安全性。

技術領域

本發明涉及原油勘探技術領域，特別是涉及一種原油的全粘溫曲線確定方法及系統。

背景技術

原油的粘度是原油的安全運輸與儲存環節中的關鍵參數。一方面，對于長距離輸油管道，油品粘度增加會使管道沿流向的摩阻增加，輸送能耗上升，并且當油品的粘度發生波動時可能會引起電機和輸油泵的負荷而產生波動，使電動機和輸油泵偏離高效工作區范圍而造成浪費。另一方面，海上油輪在碼頭卸油時，如果原油粘度過高會給原油碼頭的接卸、儲存和后續管道輸送帶來重大安全隱患。尤其在冬季較低溫度或氣溫突變的惡劣工況下，原油粘度顯著增大，流動性惡化，碼頭難以有效開展接卸油作業，油輪必須調整接卸地點，這不僅增加了油輪滯期時間，也給煉化企業原油資源保供帶來壓力。因此，準確獲取原油的粘溫曲線是儲運環節正常運行的基本條件。

中國原油的特點是蠟含量較高，常溫下粘度較大。此類原油在溫度高于反常點時處于牛頓流體狀態，對于一種油品其粘度僅隨溫度的變化而變化；當溫度低于反常點時，原本溶解在原油中的蠟結晶析出形成一定的三維網絡結構，此時原油處于非牛頓流體狀態，對于一種油品其粘度隨溫度與剪切速率的變化而變化。測量原油粘溫曲線通常依托高精度的粘度計或流變儀進行，全粘溫曲線反映了原油的粘度隨溫度與剪切速率的變化情況，當獲取了原油的全粘溫曲線就相當于獲取了原油在任意溫度與剪切速率下的粘度。由于現場實驗條件有限，因此在工程現場條件下采用粘度計或流變儀測量原油全粘溫曲線是難以實現的。

由于原油的粘溫性質與其密度、凝點、含蠟量等物理性質有著密切的聯系，因此，一些學者開始尋求通過數據擬合的方法來估算原油的粘度。張春明等人通過將20個原油樣品的粘度-溫度數據進行擬合，得出基于50℃粘度值來預測任意溫度下原油粘度的模型，見公式2-1。

μ_T＝(0.01481n^T+0.9421)μ^{(3.1613-0.5525lnT)}₅₀(2-1)

Saeed?M.AL-Zahrani等人通過控制變量法證明溫度與蠟含量直接影響原油的粘度，并在單個溫度和蠟含量下對非牛頓流體進行建模，提出了用于預測含蠟原油在不同溫度不同剪切速率下的粘度的公式2-2。

其中，μ為油品預測的粘度，A、B、C和D均是擬合出的參數，T為溫度，W為原油中蠟的質量含量。

Shivanjali等人針對印度含蠟原油通過最小二乘法提出了計算其粘度的模型，見公式2-3。

其中，μ為油品預測的粘度，W為原油中蠟的質量含量，γ為剪切速率，τ為剪切應力。

采用上述方法擬合出來的公式僅僅通過粘度的變化趨勢單純地從數據的角度擬合了原油粘度與溫度、剪切速率的聯系，雖然也考慮到了含蠟原油中的蠟含量，但是并沒有將含蠟原油的其它物性應用于含蠟原油粘度的預測中，難以從原油物性的角度去探尋影響原油粘度的原因。其次，現有的研究僅針對特定的含蠟原油，得到的公式形式一旦固定下來就限定了其適用范圍，不能適應以后需要預測粘度的原油樣品。再次，現有的原油粘度預測并未考慮原油在非牛頓流體和牛頓流體溫度區間粘度變化情況，難以滿足管道實際輸送所需的全粘溫曲線要求。

發明內容