CN103670396A - 一种用于测量地层水的矿化度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量地层水的矿化度的方法，包括：步骤a：采集地层取样样品和泥浆滤液样品；步骤b：基于所述地层取样样品中K⁺的浓度和所述泥浆滤液样品中K⁺的浓度来计算所述地层取样样品中泥浆滤液的混入量；步骤c：基于所述地层取样样品的矿化度、所述泥浆滤液样品的矿化度以及所述地层取样样品中所述泥浆滤液的混入量来计算所述地层水的矿化度。本发明的测量方法仅需几个小时，实效高且成本低廉。本发明的测量方法实现了在勘探测井阶段准确获知地层水的矿化度，为储层测井解释和评价提供基础参数，为勘探阶段提供快速决策，可以广泛用于海上和陆上的多种类型的油气田。

Description

一种用于测量地层水的矿化度的方法

技术领域

本发明涉及一种测量地层水的矿化度的方法，且尤其用在勘探测井阶段。

背景技术

现有技术获得地层水主要有两种方法：一种是在勘探阶段依靠钻杆中途测试（DST）技术，测试的产出水一般能代表该地层的地层水；一种是在生产阶段的井口产出水。通过对产出水的离子浓度进行分析测定，可以得到地层水的矿化度。

钻杆中途测试技术是在钻井过程中对已被钻开的储层进行裸眼测试或在完井之后对储层进行测试的总称。用钻杆柱或油管柱将地层测试器下到待测层段，通过地面辅助设备的控制，使其构成一个暂时的生产系统，在井底座封隔离，解脱泥浆柱压力影响，以获取较纯的储层流体样品，通过对产出水进行分析，可以得到地层水的矿化度。但海上DST测试评价费用较高，每个层位就需要上千万元。

在生产阶段的井口产出水为地层水，通过对该产出水离子浓度进行分析测定，可以得到地层水的矿化度。但生产阶段对储层产水的评价，主要是针对油田现有的开发情况和将来的开发方案进行评价，对勘探阶段地层水的评价不能发挥作用。这就制约了获取更多地层水及其矿化度的可能性。

在钻井过程中泥浆起到非常重要的作用，主要包括：携带钻井产生的岩屑、润滑、冷却钻头，保持井眼稳定，保护油气层等。泥浆中通常加入氯化钾作为井壁稳定剂，因而泥浆滤液中钾离子含量非常高。

钻井过程中，通常泥浆柱压力大于地层孔隙压力，所以泥浆滤液不可避免地侵入渗透性地层。当采集地层取样样品时，受泥浆滤液侵入的影响，或多或少地会混入泥浆滤液，所以地层取样样品一般不能代表该层位的地层水，因而无法准确地获知该层位的地层水的矿化度。

因此，需要一种在勘探测井阶段中低成本地、精确地测量地层水的矿化度的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测量地层水的矿化度的方法。

本发明基于地层中钾离子的浓度稳定且含量低，而含钾离子的泥浆滤液（包括但不限于PDF-PLUS/KCL类型）中钾离子浓度非常高，将钾离子作为特征离子，计算出地层取样样品中地层水的体积含量，并假定泥浆滤液与地层水混合过程中不发生化学反应，通过地层取样样品中地层水的体积含量计算得到地层水的矿化度。

本发明的用于测量地层水的矿化度的方法，包括：

步骤a：采集地层取样样品和泥浆滤液样品；

步骤b：基于所述地层取样样品中K⁺的浓度和所述泥浆滤液样品中K⁺的浓度来计算所述地层取样样品中泥浆滤液的混入量；

步骤c：基于所述地层取样样品的矿化度、所述泥浆滤液样品的矿化度以及所述地层取样样品中所述泥浆滤液的混入量来计算所述地层水的矿化度。

在本文中，术语“地层取样样品”通常指包括地层水和混入地层的泥浆滤液的混合流体。

在本文中，术语“泥浆滤液”通常指混入地层中的泥浆滤液，其通常与地层水形成混合溶液。

在本文中，术语“泥浆滤液样品”通常指泥浆经过压滤后得到的溶液。本发明中测量用的泥浆滤液样品指在测井阶段，井筒中循环的泥浆经过压滤后得到泥浆滤液样品。压滤通常采用泥浆压滤机来进行。

在本发明的方法中，可以采用本领域常用的采样方式从地层采集样品，但优选电缆测压取样法，如采用电缆测压取样器，如斯仑贝谢的MDT、贝壳休斯的RCI以及中海油田服务股份有限公司的EFDT。

在本发明的方法中，可以采用本领域常用的分析化学方法测量样品中的各阴离子和阳离子的浓度，但优选采用离子色谱法、电位滴定法。

由公式I计算地层取样样品中泥浆滤液的混入量：

$M=\frac{(R_2-R_0)}{R_1-R_0}\×100\%$

公式I

其中假设地层取样样品体积为1，M---地层取样样品中泥浆滤液的混入量（%）；R₀---待测区域地层水中K⁺的浓度（mg/L）；R₁---泥浆滤液样品中K⁺的浓度（mg/L）；R₂---地层取样样品中K⁺的浓度（mg/L）。

在本文中，“待测区域地层水中K⁺的浓度”的选取主要基于生产井地层水或钻杆中途测试（DST）测试地层水的分析结果。通常而言，地层水中K⁺的浓度相对较低，而泥浆滤液中K⁺的浓度相对较高，所以“待测区域地层水中K⁺的浓度”的选取对公式I计算结果的影响很小。

由公式II计算地层水的矿化度：

$S_0=\frac{1\×S_2-M\×S_1}{1-M}$

公式II

其中S₀---地层水的矿化度（mg/L）；S₁---泥浆滤液样品的矿化度（mg/L）；S₂---地层取样样品的矿化度（mg/L）。

在本文中，术语“矿化度”指的是常见阴阳离子的浓度之和（mg/L）；“泥浆滤液样品的矿化度”指的是泥浆滤液样品中的常见阴阳离子的浓度之和（mg/L）；“地层取样样品的矿化度”指的是地层取样样品中常见阴阳离子的浓度之和（mg/L）。

在本文中，为了简便，地层取样样品和泥浆滤液样品中常见的阴离子指碳酸根（CO₃ ^2-）、碳酸氢根（HCO₃ ^-）、氯（Cl^-）以及硫酸根（SO₄ ^2-）；常见的阳离子指钠（Na⁺）、铵（NH₄ ⁺）、钾（K⁺）、镁（Mg²⁺）以及钙（Ca²⁺）。但应注意，根据不同的地层条件和不同的技术应用范围，本领域技术人员也可以选择其他常见的阴阳离子计算矿化度。

本发明的测量方法仅需几个小时，实效高且成本低廉。

本发明的测量方法实现了在勘探测井阶段准确获知地层水的矿化度，为储层测井解释和评价提供基础参数，为勘探阶段提供快速决策，可以广泛用于海上和陆上的多种类型的油气田。

本发明的测量方法剔除了混入地层中的泥浆滤液带来的影响，使得测量结果更精确。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

在海上某油田，通过电缆地层取样器在井下2541.2米处，地层温度106.50℃，泵抽452分钟后开始采集地层取样样品。泥浆滤液样品是在测井过程中，井筒泥浆循环后在井口取得的泥浆，经过压滤机（Fann17023型）压滤得到的。分别采集了100mL的地层取样样品，pH为6.51和100mL的泥浆滤液样品，pH为7.84。

采用Thermo Fisher ICS-900型离子色谱仪测量地层取样样品和泥浆滤液样品中氯（Cl^-）、硫酸根（SO₄ ^2-）和钠（Na⁺）、铵（NH₄ ⁺）、钾（K⁺）、镁（Mg²⁺）、钙（Ca²⁺）的离子浓度，采用Metrohm848Titrino plus型电位滴定仪测量地层取样样品和泥浆滤液样品中的碳酸根（CO₃ ^2-）、碳酸氢根（HCO₃ ^-）的离子浓度,结果见下面的表1。

表1：地层取样样品和泥浆滤液样品中各阴阳离子的浓度

从表1可知地层取样样品的K⁺浓度为1218mg/L，泥浆滤液样品的K⁺浓度为13944mg/L，且根据DST分析情况，取该区域地层水的K⁺浓度为300mg/L，从而根据公式I计算得到地层取样样品中泥浆滤液的混入量为6.73%。

$M=\frac{100*(R_2-R_0)}{R_1-R_0}\%=\frac{100\×(1218-300)}{13944-300}\%=6.73\%$

从表1可知地层取样样品的矿化度为35315mg/L，泥浆滤液样品的矿化度为68466mg/L，从而根据公式II计算得到地层水的矿化度为32923mg/L。

$S_0=\frac{1*S_2-M*S_1}{1-M}=\frac{1\×35315-0.0673\×68466}{1-0.0673}=32923\mathrm{mg}/L$

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的由所附权利要求界定的范围内。

Claims (4)

1.一种用于测量地层水的矿化度的方法，包括：

步骤a：采集地层取样样品和泥浆滤液样品；

步骤b：基于所述地层取样样品中K⁺的浓度和所述泥浆滤液样品中K⁺的浓度来计算所述地层取样样品中泥浆滤液的混入量；

步骤c：基于所述地层取样样品的矿化度、所述泥浆滤液样品的矿化度以及所述地层取样样品中所述泥浆滤液的混入量来计算所述地层水的矿化度。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤a中通过电缆测压取样法来采集。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤b中通过公示I来计算所述地层取样样品中所述泥浆滤液的混入量：

$M=\frac{(R_2-R_0)}{R_1-R_0}\×100\%$

公式I

其中假设所述地层取样样品的体积为1，M---所述地层取样样品中泥浆滤液的混入量（%）；R₀---待测区域地层水中K⁺的浓度（mg/L）；R₁---所述泥浆滤液样品中K⁺的浓度（mg/L）；R₂---所述地层取样样品中K⁺的浓度（mg/L）。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤c中通过公示II来计算所述地层水的矿化度：

$S_0=\frac{1\×S_2-M\×S_1}{1-M}$

公式II

其中S₀---所述地层水的矿化度（mg/L）；S₁---所述泥浆滤液样品的矿化度（mg/L）；S₂---所述地层取样样品的矿化度（mg/L）。