地层原油粘度测试

一、测试的特殊性

地层原油与地面原油的黏度差异显著，主要源于地下环境的特殊性：

地层中存在高温（通常几十到一百多度）和高压（可达几十到上百兆帕），会改变原油的分子间作用力；

原油中溶解了大量天然气（如甲烷、乙烷），这些气体能显著降低原油黏度，而压力降低或温度变化可能导致气体析出，使黏度骤增。

因此，测试必须严格复现原油在地层中的实际状态，才能保证数据对开采设计的参考价值。

二、核心测试方法

目前行业内最常用的是高压旋转黏度计法，适用于大多数原油类型（包括低黏度轻质原油和高黏度重质原油），其原理是通过测量旋转部件在原油中转动时受到的阻力，来反映原油的黏度特性。

此外还有高压落球黏度计法，更适合低黏度原油（如黏度小于 100mPa・s 的轻质原油），通过观察球体在原油中的下落速度来计算黏度。

三、典型测试流程

以高压旋转黏度计法为例，流程大致分为以下步骤：

1. 样品准备

采集地层原油样品时，需使用专用取样器（如高压取样筒），避免取样过程中天然气逸出或原油氧化；

若样品在地面已脱气，需通过前期实验（如 PVT 实验）确定原油与天然气的原始溶解比例，再按此比例将天然气重新溶解到原油中，恢复地层原油的含气状态。

2. 模拟地层环境

将处理后的原油注入高压测试容器（可承受高温高压，材质通常为耐蚀合金）；

通过控温装置将容器内温度升至地层实际温度（如 80℃），并保持稳定；

用高压泵向容器内加压至地层压力（如 30MPa），之后静置一段时间（通常 2-4 小时），确保原油与天然气充分混合，温度和压力分布均匀。

3. 黏度测量

将旋转黏度计的转子（如圆柱状或桨状）放入高压容器内的原油中，设定不同的旋转速度（对应不同的剪切速率，模拟原油在地下不同流动速度下的状态）；

启动设备后，转子转动时会受到原油的阻力，设备通过传感器记录阻力大小，并自动转化为黏度值；

同一温度和压力下，需在多个剪切速率下重复测量，尤其是非牛顿流体特性明显的重质原油，需观察黏度随剪切速率的变化规律（如剪切速率增加时黏度是否降低）。

4. 数据记录与分析

记录不同剪切速率下的黏度值，以及对应的温度、压力参数；

若测试目的是评估开采过程中的黏度变化，可逐步改变温度或压力（如模拟降压开采时的情况），测量黏度的动态变化趋势，为制定开采方案提供依据。

四、注意事项

样品代表性：原油样品需避免污染（如混入钻井液），取样后需尽快测试，防止轻质组分挥发影响黏度；

设备密封性：高压容器和管道接口必须严格密封，防止压力泄漏或天然气逸出，否则会导致原油状态改变，测量结果失真；

温度稳定性：温度波动会显著影响原油黏度（尤其对高黏度原油），测试过程中需将温度控制精度保持在 ±0.5℃以内；

剪切速率选择：需覆盖原油在地下可能遇到的剪切速率范围（如低速渗流时剪切速率低，高速开采时剪切速率高），确保数据能反映实际流动场景。

通过这种测试，可准确掌握地层原油的流动特性，为计算油井产量、设计注采方案（如是否需要热力降黏）等提供关键数据，是油气田开发中不可或缺的环节。