超高温高压油藏条件非对称烃类混合物黏/密度测量及理论推算

Along with the gradual reduction of onshore oil reserves, to find new oil and gas resources under ultra deep reservoirs has been paid more and more attention.This is very important for our country's energy security. Thermophysical properties of natural gas and crude oil at ultra high temperature and high pressure conditions are a critical fundamental problem required for the exploitation of petroleum/gas under ultra deep reservoirs. In this project, the density and viscosity of hydrocarbon mixtures under ultra high temperature and high pressure conditions will be investigated. A new high temperaure and high pressure （temperature up to 473K, pressures up to 240MPa） rolling ball viscometer and variable volume densimeter will be designed and constructed specially for this project. The experimental uncertainty of viscosity and density will be lower than 3% and 1%, respectively. The density and viscosity of binary or ternary asymmetric hydrocarbon mixtures including n-alkanes (such as n-eicosane, n-docosane, n-tetracosane), cyclic and aromatics will be measured with temperature up to 473 K and pressures up to 240 MPa. In addition, the ultra high temperature and high pressure viscosity and density model of asymmetric hydrocarbon mixtures will be established. The work of this project will provide experimental data and calculation equation for accurate assessment of the amount of recoverable petroleum, modeling of the flow of these fluids, and optimization of the exploitation process under ultra deep reservoirs.

随着浅层油气资源量的逐渐减少，超深环境下的油气藏的开发成为热点问题，这对于保障我国能源安全具有十分重要的意义。而超深环境下油气藏的开发需要解决的一个关键基础问题就是该条件下油气的热物理性质。本项目针对超高温高压油藏条件下烃类混合物的黏度和密度，从实验系统构建、黏/密度实验测量、混合物黏/密度理论推算三个方面展开研究。在研制滚动球法流体黏度实验系统和变容法流体密度实验系统（温度~473K，压力~240MPa，黏度和密度测量不确定度分别小于3%和1%）的基础上，获得大量由烷烃（重点是正二十烷、正二十二烷、正二十四烷等重烃）、环烷烃及芳香烃组成的二元或三元非对称烃类混合物在超高温高压油藏条件下的黏/密度实验数据，建立能够推算超高温高压非对称烃类混合物黏度和密度的理论模型。本项目所得结论可为评估深部地层或深海高温高压油气资源开采量以及流动特性、系统工艺优化等提供基础数据和计算方程。

随着浅层油气资源量的逐渐减少，超深环境下的油气藏的开发成为热点问题，这对于保障我国能源安全具有十分重要的意义。而超深环境下油气藏的开发需要解决的一个关键基础问题就是该条件下油气的热物理性质。众所周知，原油的主要成分是各种烃类物质，而在石油开采过程中，其黏度和密度是两个重要的性质。本项目针对高温高压条件下烃类混合物的黏度和密度展开研究，通过搭建相关的实验系统，对烃类物质的黏度和密度展开实验测量，在此基础上，对二元混合物的黏度和密度展开理论推算研究。项目取得的主要成果如下：.（1）基于落体法原理，设计与研制了一套高压液相黏度测量系统，最高测量压力为200 MPa。该套系统主要包括黏度计本体、落体下落时间测量系统、温度控制与测量系统、压力控制与测量系统等几部分。提出了一种采用双臂电桥测量落体下落时间的方法。所搭建的系统的黏度测量不确定度在3%以内。.（2）基于振动法原理，搭建了一套高压液相密度实验系统，最高使用压力可达240 MPa。该套系统主要包括振动管密度计本体、温度和压力测量系统、温控系统、压力控制及真空系统。振动管密度计本体包含测量单元（Hastelloy C-276U型管）和接口模块（MPDS-5）等。实验系统的密度测量扩展不确定度在1%以内。.（3）利用所搭建的实验系统，开展了烷烃类（正癸烷与邻二甲苯、间二甲苯等）、烷烃/醇类（异辛烷与丙醇、丁醇等）、烷烃与酯类（十六烷与癸酸甲酯、月桂酸甲酯等）等二元混合物的黏度和密度实验研究，获得了一批高精度的黏度和密度实验数据。.（4）以二元混合物的等效沸点作为独立变量，建立了一个改进的具有预测功能的Eyring-MTSM黏度模型，而且新模型仅有三个参数。通过对115种二元混合物验证，该模型不仅可以预测常压混合物的黏度，还可以用于高温高压混合物黏度的预测。改进了Apelblat方程用于常压下二元非水混合物密度的预测，通过对87种二元非水混合物的密度验证，二元混合物总体平均偏差为0.14%，显示所改进的方程具有一定的工程应用价值。