基于单次脱气的地层水样分析方法及应用

本发明涉及地层天然气开发，具体涉及基于单次脱气的地层水样分析方法及应用。

背景技术：

1、地层资源主要包括油层和含气(气体包括天然气、甲烷或二氧化碳)的地层水资源。对于地层资源在开采之前，需要对地层水样或油样进行取样分析，例如：每一个油藏都有其特征相图及相应的物理和热力学特征，需要采用专门的试验方法，从油井中取样，通过对取样进行分析获得。

2、目前，对油层的开采和应用较多，因此，对于油层的取样分析也相对较多，但是，对含气的地层水资源的研究相对较少，由于油层和含气的地层水的组成不同，二者的分析方法必然不同，对于，所以含气地层水需要研究气水比、体积系数、地层水的密度和压缩系数等，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。

3、随着油气田的大量开启，资源也越来越少，因此，开发新的地层资源对缓解油气田开采的压力很重要，其中，地层水中含有大量天然气，对地层水的开采可提供更多的天然气来源。因此，研究对地层水样的分析方法很有必要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于单次脱气的地层水样分析方法，通过该方法可以获取地层水样的气水比、体积系数和地层水密度，为开采地层水提供技术支持。

2、此外，本发明还提供用于上述分析方法的应用。

3、本发明通过下述技术方案实现：

4、基于单次脱气的地层水样分析方法，包括以下步骤：

5、s1、通过地层取样获得地层水样；

6、s2、将地层水样泵入pvt仪中的pvt泵室，pvt泵室维持地层条件，在恒温条件使地层水样充分稳定；

7、s3、通过出气管线连接pvt泵室和气量计；

8、s4、在地层条件下，获取放气前地层水样的体积v1；

9、s5、在恒压模式下进行放气处理，通过将pvt泵室中地层水样中的气体放入气量计中，获取放气后地层水样的体积v2和在大气压下放出气体的体积vgs；

10、s6、基于步骤s5获得的体积vgs，以及脱气地层水在标准条件下的密度ρws和单次脱气脱出的水质量wws，计算地层水样的气水比rs；

11、s7、基于步骤s4获得的体积v1和步骤s5获得的体积v2，以及脱气地层水在标准条件下的密度ρws和单次脱气脱出的水质量wws，计算地层水样的体积系数bws；

12、s8、基于步骤s5获得的体积vgs，基于步骤s4获得的体积v1和步骤s5获得的体积v2，以及单次脱气的气在标准条件下的密度ρgs和单次脱气脱出的水质量wws，计算地层水样的地层水密度ρwf。

13、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。

14、本发明单次脱气的目的是测试地层条件下气水比、地层水的体积系数、地层水密度，进而获得地层条件下天然气的溶解量；本发明的原理是将地层取样一次突然放到大气条件下，测定其体积变化和溶解气量。

15、本发明通过pvt泵室能够获取放气前地层水样的体积v1；以及放气后地层水样的体积v2；通过所述气量计可以获取在大气压下放出气体的体积vgs；然后基于获取的体积v1、体积v2和体积vgs，以及脱气地层水在标准条件下的密度ρws和单次脱气脱出的水质量wws，以及单次脱气的气在标准条件下的密度ρgs分别计算地层水样的气水比rs、体积系数bws和地层水密度ρwf。其中，脱气地层水在标准条件下的密度ρws和单次脱气脱出的水质量wws，以及单次脱气的气在标准条件下的密度ρgs均可以通过测量单次脱气后的地层水和气体获得。

16、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气水比、体积系数和地层水密度，为开采地层水提供技术支持。

17、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。

18、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。

19、根据井下原油标准取样代表性方法判断：如果有游离气则水肯定为饱和状态，即pf＝pb，只要生产，就有压力降，取样点压力始终小于地层压力，因此无法取得有代表性水样；如果是饱和的，也无法取得有代表性的水样，具体见图2。

20、在取样点温度下，测试泡点压力小于或等于取样点压力说明取样未泄漏或取样合格，同时满足井下取样测试气水比与生产气水比相近或小于生产气水比才能算有代表性。

21、实际判断代表性的方法：

22、方法1：先测井下样gwr，再按pf＝pb配样测试gwrpb，如果井下gwr>gwrpb，说明地层条件是两相，有游离气存在。

23、取样点压力如果太低，泡点压力与取样点压力相近，说明在井下只取得了单相水，未取得脱出气，即使gwr<gwrpb也认为不合格，也应按pf＝pb配样测试。

24、方法3：井下取样气水比相差较大，平行性差，同时生产气水比比地层泡点下气水比大，说明地下为两相，也只能按泡点压力等于地层压力测试。

25、进一步地，步骤s4中，先进行气密性检测，再获取放气前地层水样的体积v1。

26、进一步地，气密性检测的过程如下：

27、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，如无泄露，读取pvt泵室在地层条件下的体积读数，该体积读书为放气前地层水样的体积v1。

28、进一步地，步骤s5中，向气量计中放入20至30cm3气体的进入计量计。

29、进一步地，步骤s6中，气水比rs的计算公式如下：

30、rs＝vgsρws/wws

31、vgs、ρws和wws分别为标准条件下单次脱气量(cm3)、脱气地层水在标准条件下的密度(g/cm3)和单次脱气脱出的水质量(g)。

32、进一步地，步骤s7中，体积系数bws的计算公式如下：

33、bws＝vwfρws/wws

34、式中，vwf为进行单次脱气时的pvt泵室地层条件放前与放后体积之差(cm3)，即vwf等于体积v1和体积v2之差；ρws和wws分别为脱气地层水在标准条件下的密度(g/cm3)和单次脱气脱出的水质量(g)。

35、进一步地，步骤s8中，地层水密度ρwf的计算公式如下：

36、ρwf＝(vgsρgs+wws)/vwf

37、式中ρgs为单次脱气的气在标准条件下的密度(g/cm3)；vwf为进行单次脱气时的pvt泵室地层条件放前与放后体积之差(cm3)，即vwf等于体积v1和体积v2之差；vgs和wws分别为标准条件下单次脱气量(cm3)和单次脱气脱出的水质量(g)。

38、进一步地，重复步骤s2-s5进行多次平行实验，并且每次实验均测量气水比rs，直到两次实验的气水比rs相差小于2％，实验结束，将最后一次实验获取的数据用于气水比rs、体积系数bws和地层水密度ρwf的计算。

39、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。

40、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

41、1、本发明针对含气地层水独创性的设计了一种基于单次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气水比、体积系数和地层水密度，为开采地层水提供技术支持。

42、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。

43、3、地层水的开采会随着时间推移越来越重要，因此，本发明所述地层水样分析方法具有良好的应用前景。