CN116448969A - 基于多级脱气的地层水样分析方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于多级脱气的地层水样分析方法及应用，地层水样分析方法包括以下步骤：先通过地层取样获得地层水样；然后将地层水样泵入PVT仪中的PVT泵室，通过PVT泵室能够获取地层水样体积VB和各级压力下地层水体积Vwj，通过气量计获取各级压力下放出的标准条件气体体积Vgjs，然后获取剩余水量的重量Wwa和密度ρws，通过获取的地层水样体积VB、各级压力下地层水体积Vwj、剩余水量的重量Wwa、剩余水量的密度ρws，以及各级压力下放出的标准条件气体体积Vgjs分别计算地层水样的溶解气量Vgj、气水比Rwj、体积系数Bwj和压缩系数。通过本发明所述方法能够获取不同压力下的地层水样的溶解气水比、体积系数和压缩系数，为地层水的开采提供技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及地层资源开发技术领域，具体涉及基于多级脱气的地层水样分析方法及应用。
背景技术
油气藏开发过程中地层水的对油气资源高效开发的影响十分重要，因此，在开发方案设计中必须考虑地层水的影响，需要对地层水样进行取样分析。
目前，对于原油的取样分析相对较多，但是，由于原油和含气地层水的组成不同；对于含气的地层水的取样分析不能完全沿用油层的取样分析。
由于地层水中含有一定的天然气(甲烷)，因此，对地层水样进行分析时，必不可少的测试不同压力下的地层水溶解气水比、体积系数、压缩系数，因此，研究不同压力下的地层水溶解气水比、体积系数、压缩系数的分析方法很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供基于多级脱气的地层水样分析方法，通过本发明所述方法能够获取不同压力下的地层水样的溶解气水比、体积系数和压缩系数，为地层水的开采提供技术支持。
此外，本发明还提供上述地层水样分析方法的应用。
本发明通过下述技术方案实现：
基于多级脱气的地层水样分析方法，包括以下步骤：
S1、通过地层取样获得地层水样；
S2、将地层水样泵入PVT仪中的PVT泵室，通过出气管线连接PVT泵室和气量计；
S3、PVT泵室内保持地层温度和压力的稳定后，获取地层水样体积；
S4、降压法测定饱和压力，获取饱和压力下的地层水样体积VB；
S5、PVT泵室内降压至下一级脱气压力，并充分搅拌稳定静置；
S6、在恒压下缓缓放气，将PVT泵室内的气体排至气量计，排完气后立即关闭出气管线上的阀门，通过气量计获取排出气量；
S7、逐步降压并充分搅拌，按步骤S5至步骤S6进行各级压力下脱气量测试，直到降至大气压下条件，放出PVT泵室内剩余水量，称重获得剩余水量的重量Wwa，并测密度ρws，各级压力下地层水体积记为Vwj、各级压力下放出的标准条件气体体积记为Vgjs、
S8、数据处理：基于步骤S3-步骤S7获取的地层水样体积VB、各级压力下地层水体积Vwj、剩余水量的重量Wwa、剩余水量的密度ρws，以及各级压力下放出的标准条件气体体积Vgjs分别计算地层水样的溶解气量Vgj、气水比Rwj、体积系数Bwj和压缩系数。
本发明所述入PVT仪为现有技术，其中的PVT泵室的工作压力为0-70.00Mpa；工作温度为0-200.0℃，容积为0-400.ml；所述PVT泵室能够直接读取PVT泵室内地层水样的体积，所述气量计能够测量进入气量计的气体体积。
本发明多级脱气的原理为：
将配好的样或井下样在地层温度和不同压力进行多级脱气试验以测定各级降压下的脱出气量，从而测定水的溶解气水比、体积系数、压缩系数。
本发明通过PVT泵室能够获取地层水样体积VB和各级压力下地层水体积Vwj、，通过气量计获取各级压力下放出的标准条件气体体积Vgjs，然后获取剩余水量的重量Wwa和密度ρws，通过获取的地层水样体积VB、各级压力下地层水体积Vwj、剩余水量的重量Wwa、剩余水量的密度ρws，以及各级压力下放出的标准条件气体体积Vgjs分别计算地层水样的溶解气量Vgj、气水比Rwj、体积系数Bwj和压缩系数。
综上，综上，通过本发明所述地层水样分析方法可以获取地层水样的溶解气量Vgj、气水比Rwj、体积系数Bwj和压缩系数，为开采地层水提供技术支持。
进一步地，步骤S1中，对层井采用分层取样，采用具有代表性的地层水作为地层水样。
采用具有代表性的地层水作为地层水样，能够更加接近地层水。
进一步地，步骤S2中，连接PVT泵室和气量计进行气密性检测。
进一步地，气密性检测的过程如下：
放出PVT泵室中的地层气以充填出气管线，使出气管线中具有一定压力，并检查出气管线是否泄漏。
进一步地，逐步降压为相级压力测试的压差为1～2MPa。
进一步地，基于步骤S7获得的剩余水量的重量Wwa和测密度ρws，计算获得剩余水量的体积Vwa。
进一步地，步骤S8中，溶解气量Vgj的计算公式如下：
式中，Vgis和n分别表示第i级压力下放出的标准条件气体体积(cm3)和总脱气级数，j表示当前脱气级数。
进一步地，步骤S8中，气水比Rwj的计算公式如下：
Rwj＝Vgj/Vwa
式中，Vgj为溶解气量，Vwa为剩余水量的体积，Vwa基于S7获得的剩余水量的重量Wwa和测密度ρws计算获得。
进一步地，步骤S8中，体积系数Bwj的计算公式如下：
Bwj＝ρwsVwj/Wwa
式中，ρws和Wwa分别表示剩余水量在标准条件下的密度(g/cm3)及质量(g)；Vwj为各级压力下地层水体积。
进一步地，步骤S8中，获得各级压力下PV关系的压缩系数后，再根据各级压力下的地层水溶解气量对无气时水压缩系数Cwngj进行校正，校正关系为：
Cwj＝Cwngj(1+0.05Rwj)
式中，Cwj和Cwngj分别表示第j级压力下水的压缩系数(1/MPa)、无气时水压缩系数(1/MPa)，Rwj为气水比。
进一步地，步骤S8中，数据处理还包括计算获得各级压力下的相对体积Vrj，相对体积Vrj的计算公式如下：
Vrj＝Vwj/VB
式中，Vrj、Vwj和VB分别是各级压力下的相对体积、各级压力下地层水样体积(cm3)和饱和压力下的地层水样体积(cm3)，j表示当前压力的级数标号。
如上述地层水样分析方法在含天然气地层水取样分析中的应用。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明针对含气地层水独创性的设计了一种基于多级脱气的地层水样分析方法，通过该地层水样分析方法能准确计算地层水样的溶解气量Vgj、气水比Rwj、体积系数Bwj和压缩系数，为开采地层水提供技术支持。
2、本发明所述地层水样分析方法无需增加额外设备，可用现有的PVT仪、气量计等就可实现。
3、地层水的开采会随着时间推移越来越重要，因此，本发明采用多级脱气的地层水样分析方法具有良好的应用前景。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为不同温度和压力下的气水比图版示意图；
图2为不同温度和压力下的地层水体积系数图版示意图；
图3为不同温度和压力下的地层水压缩系数图版示意图；
图4为不同温度和压力下的地层水密度图版示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
基于多级脱气的地层水样分析方法，包括以下步骤：
S1、通过地层取样获得地层水样，优选地，对层井采用分层取样，采用具有代表性的地层水作为地层水样；
S2、将地层水样泵入PVT仪中的PVT泵室，通过出气管线连接PVT泵室和气量计；
S3、PVT泵室内保持地层温度和压力的稳定后，获取地层水样体积；
S4、降压法测定饱和压力，获取饱和压力下的地层水样体积VB；
S5、PVT泵室内降压至下一级脱气压力，并充分搅拌稳定静置；
S6、在恒压下缓缓放气，将PVT泵室内的气体排至气量计，排完气后立即关闭出气管线上的阀门，通过气量计获取排出气量；
S7、逐步降压并充分搅拌，按步骤S5至步骤S6进行各级压力下脱气量测试，直到降至大气压下条件，放出PVT泵室内剩余水量，称重获得剩余水量的重量Wwa，并测密度ρws，各级压力下地层水体积记为Vwj、各级压力下放出的标准条件气体体积记为Vgjs、
S8、数据处理：基于步骤S3-步骤S7获取的地层水样体积VB、各级压力下地层水体积Vwj、剩余水量的重量Wwa、剩余水量的密度ρws，以及各级压力下放出的标准条件气体体积Vgjs分别计算地层水样的溶解气量Vgj、气水比Rwj、体积系数Bwj和压缩系数。
数据处理还包括计算获得各级压力下的相对体积Vrj，相对体积Vrj的计算公式如下：
Vrj＝Vwj/VB
式中，Vrj、Vwj和VB分别是各级压力下的相对体积、各级压力下地层水样体积(cm3)和饱和压力下的地层水样体积(cm3)，j表示当前压力的级数标号。
溶解气量Vgj的计算公式如下：
式中，Vgis和n分别表示第i级压力下放出的标准条件气体体积(cm3)和总脱气级数，j表示当前脱气级数。
气水比Rwj的计算公式如下：
Rwj＝Vgj/Vwa
式中，Vgj为溶解气量，Vwa为剩余水量的体积，Vwa基于S7获得的剩余水量的重量Wwa和测密度ρws计算获得。
体积系数Bwj的计算公式如下：
Bwj＝ρwsVwj/Wwa
式中，ρws和Wwa分别表示剩余水量在标准条件下的密度(g/cm3)及质量(g)；Vwj为各级压力下地层水体积。
获得各级压力下PV关系的压缩系数后，再根据各级压力下的地层水溶解气量对无气时水压缩系数Cwngj进行校正，校正关系为：
Cwj＝Cwngj(1+0.05Rwj)
式中，Cwj和Cwngj分别表示第j级压力下水的压缩系数(1/MPa)、无气时水压缩系数(1/MPa)，Rwj为气水比。
为了更好的说明本实施例所述地层水样分析方法，本实施例以涩33井第Ⅰ层，取样井段1695.7～1707.8m的分离器气样作为地层水样进行多级脱气分析：
涩33井的取样情况如表1所示：
表1涩33井流体取样情况
在不同温度、不同压力下气水比、水体积系数、压缩系数、密度的测试数据如表2-表5，图1-图4所示：
表2不同温度、压力下气水比(m3/m3)测试数据
表3不同温度、压力下地层水体积系数(m3/m3)测试数据
表4不同温度、压力下地层水压缩系数(10-4MPa-1)测试数据
表5不同温度、压力下地层水密度(g/cm3)测试数据
由表2-表5，图1-图4可知：
在温度20～80℃、压力5～25MPa范围，柴达木盆地三湖地区地层水饱和含水气量并不高，其值在为0.35～1.9m3/m3之间，其变化的趋势是随压力升高呈升高的趋势；以温度70℃为界，当温度低于70℃时随温度升高而降低，而当温度高于70℃时则随温度的升高而升高。地层水体积系数在1～1.04m3/m3之间，且随压力升高有所降低，随温度的升高而呈升高的趋势。地层水的压缩系数在5.8～6.5×10-4MPa-1之间，随压力升高而降低；以温度70℃为界，当温度低于70℃时随温度升高而降低，而当温度高于70℃时则随温度的升高而升高。地层水密度在1.07～1.12g/cm3之间，且随压力升高有所升高，随温度的升高略为有所降低。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于多级脱气的地层水样分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过地层取样获得地层水样；
S2、将地层水样泵入PVT仪中的PVT泵室，通过出气管线连接PVT泵室和气量计；
S3、PVT泵室内保持地层温度和压力的稳定后，获取地层水样体积；
S4、降压法测定饱和压力，获取饱和压力下的地层水样体积VB；
S5、PVT泵室内降压至下一级脱气压力，并充分搅拌稳定静置；
S6、在恒压下缓缓放气，将PVT泵室内的气体排至气量计，通过气量计获取排出气量；
S7、逐步降压并充分搅拌，按步骤S5至步骤S6进行各级压力下脱气量测试，直到降至大气压下条件，放出PVT泵室内剩余水量，称重获得剩余水量的重量Wwa，并测密度ρws，各级压力下地层水体积记为Vwj、各级压力下放出的标准条件气体体积记为Vgjs、
S8、数据处理：基于步骤S3-步骤S7获取的地层水样体积VB、各级压力下地层水体积Vwj、剩余水量的重量Wwa、剩余水量的密度ρws，以及各级压力下放出的标准条件气体体积Vgjs分别计算地层水样的溶解气量Vgj、气水比Rwj、体积系数Bwj和压缩系数。
2.根据权利要求1所述的基于多级脱气的地层水样分析方法，其特征在于，步骤S1中，对层井采用分层取样，采用具有代表性的地层水作为地层水样。
3.根据权利要求1所述的基于多级脱气的地层水样分析方法，其特征在于，逐步降压为相级压力测试的压差为1～2MPa。
4.根据权利要求1所述的基于多级脱气的地层水样分析方法，其特征在于，基于步骤S7获得的剩余水量的重量Wwa和测密度ρws，计算获得剩余水量的体积Vwa。
5.根据权利要求1所述的基于多级脱气的地层水样分析方法，其特征在于，步骤S8中，溶解气量Vgj的计算公式如下：
式中，Vgis和n分别表示第i级压力下放出的标准条件气体体积(cm3)和总脱气级数，j表示当前脱气级数。
6.根据权利要求5所述的基于多级脱气的地层水样分析方法，其特征在于，步骤S8中，气水比Rwj的计算公式如下：
Rwj＝Vgj/Vwa
式中，Vgj为溶解气量，Vwa为剩余水量的体积，Vwa基于S7获得的剩余水量的重量Wwa和测密度ρws计算获得。
7.根据权利要求1所述的基于多级脱气的地层水样分析方法，其特征在于，步骤S8中，体积系数Bwj的计算公式如下：
Bwj＝ρwsVwj/Wwa
式中，ρws和Wwa分别表示剩余水量在标准条件下的密度(g/cm3)及质量(g)；Vwj为各级压力下地层水体积。
8.根据权利要求1所述的基于多级脱气的地层水样分析方法，其特征在于，步骤S8中，获得各级压力下PV关系的压缩系数后，再根据各级压力下的地层水溶解气量对无气时水压缩系数Cwngj进行校正，校正关系为：
Cwj＝Cwngj(1+0.05Rwj)
式中，Cwj和Cwngj分别表示第j级压力下水的压缩系数(1/MPa)、无气时水压缩系数(1/MPa)，Rwj为气水比。
9.根据权利要求1所述的基于多级脱气的地层水样分析方法，其特征在于，步骤S8中，数据处理还包括计算获得各级压力下的相对体积Vrj，相对体积Vrj的计算公式如下：
Vrj＝Vwj/VB
式中，Vrj、Vwj和VB分别是各级压力下的相对体积、各级压力下地层水样体积(cm3)和饱和压力下的地层水样体积(cm3)，j表示当前压力的级数标号。
10.如权利要求1-9任一项所述的地层水样分析方法在含天然气地层水取样分析中的应用。
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