井下高压水样的泡点压力测试方法及其测试装置
技术领域
本发明涉及油气田开发领域，具体涉及井下高压水样的泡点压力测试方法及其测试装置。
背景技术
在石油与天然气地质学领域，泡点压力是在恒温条件下逐步降低系统压力，当液体混合物开始汽化出现第一个汽泡时的压力，即是一个烃类系统处于泡点状态时的压力。现场人员常把泡点压力称作饱和压力。油藏开发中应当尽量维持油层压力高于泡点压力，避免天然气析出。因为天然气在油层中析出会消耗能量、增加阻力、增加地下原油黏度，降低石油采收率。因此，对于泡点压力的准确测量，是油田正式开发前地质准备中的一项重要工作，它直接影响到与开采效率最为相关的原油采收率。对于天然气井而言，轻烃气体溶于地层水中形成水溶气，其泡点压力更是影响水溶气开采的重要因素。在石油天然气领域的长期发展下，现有技术中已经通过经验累计形成了泡点压力与气水比GWR关系图版，因此现有的对泡点压力的判断一般直接通过图版查询。然而在本领域技术人员的认知范围内，现有的关系图版始终属于经验叠加的数据累计，其只能够表征泡点压力与汽水比之间的相对估计值，始终无法做到对地层水在井内高压环境下的泡点压力的精准判断，严重影响了对水溶气这类非常规气藏的开发。
发明内容
本发明的目的在于提供井下高压水样的泡点压力测试方法及其测试装置，以解决现有技术中对泡点压力的判断结果属于估计值、严重影响了对水溶气这类非常规气藏的开发的问题，实现精确测量地层水的泡点压力，为水溶气开发提供精确可靠的地质依据的目的。
本发明通过下述技术方案实现：
井下高压水样的泡点压力测试方法，包括以下步骤：
(a)将井下取样器接好进出口管线、闸门，将井下取样器的工作环境加热至取样地层的地层温度，并通过出口管线将井下取样器内部抽取真空；
(b)向井下取样器内注入地层水，逐渐加压，直到井下取样器的两端自动打开，记下打开压力；
(c)竖放井下取样器、使出口管线位于顶部，在顶部出口管线上依次连接气水分离器、气量计，从气量计处以固定体积进行若干次放气，直到井下取样器内达到大气压力、气量计处不再自动排气；记录若干次放气过程中，进入气水分离器内的总水量为W1、从气量计处排出的总气量为Q1；
(d)从井下取样器的底部进口管线，向井下取样器内继续缓慢注入地层水，直至顶部出口管线所排出的全部为水，气水分离器不再分离出气体，记录本步骤中注入的地层水量为W2，从气量计处排出的气量为Q2；
(e)测出井下取样器、两端接头、及连接管线中剩余的地层水量W3，计算原始气水比：GWR＝(Q1+Q2)/(W1+W3-W2)；
(f)根据泡点压力与GWR关系图版，预估泡点压力为Pb0；分别在压力(Pb0+2MPa)、Pb0、(Pb0-2MPa)下配样，得到高压地层水、中压地层水、低压地层水；将高压地层水、中压地层水、低压地层水分别作为地层水代入步骤(a)～(e)中，分别得到GWR1、GWR2、GWR3，根据(Pb0+2MPa，GWR1)、(Pb0，GWR2)、(Pb0-2MPa，GWR3)三点作出泡点与GWR关系曲线，将原始气水比GWR带入泡点与GWR关系曲线中，得到井下泡点压力Pb。
针对现有技术中对泡点压力的判断结果属于估计值、严重影响了对水溶气这类非常规气藏的开发的问题，本发明提出井下高压水样的泡点压力测试方法，本方法包括步骤(a)：将井下取样器接好进出口管线、闸门，将井下取样器的工作环境加热至取样地层的地层温度，并通过出口管线将井下取样器内部抽取真空；加热至地层温度是为了模拟在地层水在井内的外界环境温度，避免引入温度变量。将井下取样器内部抽取真空是为了排除空气对脱出的气体量造成影响，保证井下取样器内部没有空气干扰。步骤(b)：向井下取样器内注入地层水，逐渐加压，直到井下取样器的两端自动打开，记下打开压力；现有的井下取样器需要内外压差达到设定值才会打开，确保在井内取样内外部压力更大因此保持内部密封效果，因此本步骤对于本领域技术人员而言均可理解并实现。步骤(c)：竖放井下取样器、使出口管线位于顶部，在顶部出口管线上依次连接气水分离器、气量计，从气量计处以固定体积进行若干次放气，直到井下取样器内达到大气压力、气量计处不再自动排气；记录若干次放气过程中，进入气水分离器内的总水量为W1、从气量计处排出的总气量为Q1；出口管线位于顶部，因此进口管线则位于井下取样器的底部。井下取样器内部的高压地层水进入气水分离器中进行气水分离，分离出的气体通过气量计进行计量。气量计处以固定体积进行若干次放气，直到井下取样器内达到大气压力、气量计处不再自动排气。此过程的目的在于，现有的真空设备是无法做到将井下取样器内完全抽取真空的，这就导致井下取样器、及其接头、连接管路内仍然会有残留空气分子，这些残留空气在流体黏滞力的作用下附着在设备内壁，常规情况下不易发生运动。而若气量计连续不断的进行放气，极易扰动这些残留空气，由脱出的天然气对这些残留空气造成气-气驱动，从而影响气量计对脱出的天然气的准确计量。而本申请在气量计处以固定体积进行若干次放气，每次放出的气体体积控制在小范围内，使得井下取样器及其接头、连接管路内不会形成连续气流，在此情况下就无法形成稳定的气-气驱动，残留空气始终受到设备内壁的束缚，因此能够显著排除空气对轻烃类组成的干扰。记录若干次放气过程中，进入气水分离器内的总水量为W1、从气量计处排出的总气量为Q1。步骤(d)：从井下取样器的底部进口管线，向井下取样器内继续缓慢注入地层水，直至顶部出口管线所排出的全部为水，气水分离器不再分离出气体，记录本步骤中注入的地层水量为W2，从气量计处排出的气量为Q2；步骤(d)中整个过程在常压下进行，因此对于新注入的地层水而言，已经完成脱气过程，不会再放出轻烃气体，因此通过新注入的地层水W2，推动井下取样器内原先的地层水完全进入气水分离器中，该部分地层水排出的气量记为Q2。步骤(e)：测出井下取样器、两端接头、及连接管线中剩余的地层水量W3，计算原始气水比：GWR＝(Q1+Q2)/(W1+W3-W2)。其中(Q1+Q2)为脱出的总气量，(W1+W3-W2)为实际被测地下水量，两者相比，即得到了原始气水比GWR。步骤(f)：根据泡点压力与GWR关系图版，预估泡点压力为Pb0；分别在压力(Pb0+2MPa)、Pb0、(Pb0-2MPa)下配样，得到高压地层水、中压地层水、低压地层水；将高压地层水、中压地层水、低压地层水分别作为地层水代入步骤(a)～(e)中，分别得到GWR1、GWR2、GWR3，根据(Pb0+2MPa，GWR1)、(Pb0，GWR2)、(Pb0-2MPa，GWR3)三点作出泡点与GWR关系曲线，将原始气水比GWR带入泡点与GWR关系曲线中，得到井下泡点压力Pb。本方法是根据泡点压力与气水比成比例关系插值，预估泡点压力Pb0，根据泡点压力与GWR关系图版得到，将该值作为一个参考值，分别在压力(Pb0+2MPa)、Pb0、(Pb0-2MPa)下配置地层水样，将配置的水样通过步骤(a)～(e)分别求得气水比GWR1、GWR2、GWR3，从而作出泡点与GWR关系曲线，再将前述求得的原始气水比GWR带入泡点与GWR关系曲线中，得到井下泡点压力Pb。其中，配置地层水样的压力不限位本方案中的三个，在越多的压力下配置不同的地层水，就能够得到越发精确的关系曲线，从而得到越发精准的井下泡点压力Pb值。综上，本方法操作计算简单且过程严密可靠，解决了现有技术中对泡点压力通过关系图版来进行获取，判断结果属于估计值、严重影响了对水溶气这类非常规气藏的开发的问题，实现精确测量地层水的泡点压力，为水溶气开发提供精确可靠的地质依据的目的。
优选的，步骤(a)中工作环境加热的方法为：在井下取样器外套上加热带进行加热。
优选的，步骤(c)中气量计处每次放气所放出的气体体积为50ml。
优选的，还包括将气量计的出口端所放出的气体输送至色谱仪进行测试。
优选的，步骤(e)中剩余的地层水量W3的测量方法为：将井下取样器连同接头、管线进行称重，得到M1；用氮气吹管线，并对接头与取样器进行烘干，再次称重，得到M2；W3＝M1-M2。通过前后总质量的差值，完成对剩余地层水量的求取，克服了现有技术中无法对接头管道等内部残余流体进行求取的问题。
优选的，连接井下取样器前，还包括对井下取样器用低压气试漏：井下取样器需在小于2MPa的低压下五分钟压降不超过0.01MPa。由于本方法在开始操作时是处于真空状态，之后又快速到达高压状态，在内外大压差的作用下，有微小的漏点漏缝时极易形成压实密封，导致本应该有的漏点无法被发现。而在小于2MPa的低压范围内，内外压差不足以形成压实密封，因此能够有效发现渗漏点，确保试漏的准确可靠，杜绝渗漏对测试过程带来的误差。
井下高压水样的泡点压力测试装置，包括井下取样器，所述井下取样器的进口管线位于底部、井下取样器的出口管线位于顶部，井下取样器的出口管线连接至气水分离器的入口端，气水分离器的出口端连接至气量计；还包括与井下取样器的出口管线相连的真空泵。
优选的，所述气量计的出口端连接至色谱仪。
优选的，井下取样器与真空泵之间设置有缓冲容器。
优选的，所述气量计与色谱仪之间还连接有密度计、粘度计。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明井下高压水样的泡点压力测试方法及其测试装置，根据泡点压力与气水比成比例关系插值，预估泡点压力Pb0，根据泡点压力与GWR关系图版得到，将该值作为一个参考值，分别在压力(Pb0+2MPa)、Pb0、(Pb0-2MPa)下配置地层水样，将配置的水样通过步骤(a)～(e)分别求得气水比GWR1、GWR2、GWR3，从而作出泡点与GWR关系曲线，再将前述求得的原始气水比GWR带入泡点与GWR关系曲线中，得到井下泡点压力Pb。本发明操作计算简单且过程严密可靠，解决了现有技术中对泡点压力通过关系图版来进行获取，判断结果属于估计值、严重影响了对水溶气这类非常规气藏的开发的问题，实现精确测量地层水的泡点压力，为水溶气开发提供精确可靠的地质依据的目的。
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为本发明具体实施例的连接示意图；
图2为本发明具体实施例中含气量与气水比图版拟合图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-井下取样器，2-气水分离器，3-气量计，4-真空泵，5-色谱仪，6-缓冲容器，7-密度计，8-粘度计。
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：
井下高压水样的泡点压力测试方法，包括以下步骤：(a)将井下取样器接好进出口管线、闸门，将井下取样器的工作环境加热至取样地层的地层温度，并通过出口管线将井下取样器内部抽取真空；(b)向井下取样器内注入地层水，逐渐加压，直到井下取样器的两端自动打开，记下打开压力；(c)竖放井下取样器、使出口管线位于顶部，在顶部出口管线上依次连接气水分离器、气量计，从气量计处以固定体积进行若干次放气，直到井下取样器内达到大气压力、气量计处不再自动排气；记录若干次放气过程中，进入气水分离器内的总水量为W1、从气量计处排出的总气量为Q1；(d)从井下取样器的底部进口管线，向井下取样器内继续缓慢注入地层水，直至顶部出口管线所排出的全部为水，气水分离器不再分离出气体，记录本步骤中注入的地层水量为W2，从气量计处排出的气量为Q2；(e)测出井下取样器、两端接头、及连接管线中剩余的地层水量W3，计算原始气水比：GWR＝(Q1+Q2)/(W1+W3-W2)；(f)根据泡点压力与GWR关系图版，预估泡点压力为Pb0；分别在压力(Pb0+2MPa)、Pb0、(Pb0-2MPa)下配样，得到高压地层水、中压地层水、低压地层水；将高压地层水、中压地层水、低压地层水分别作为地层水代入步骤(a)～(e)中，分别得到GWR1、GWR2、GWR3，根据(Pb0+2MPa，GWR1)、(Pb0，GWR2)、(Pb0-2MPa，GWR3)三点作出泡点与GWR关系曲线，将原始气水比GWR带入泡点与GWR关系曲线中，得到井下泡点压力Pb。
实施例2：
井下高压水样的泡点压力测试方法，在实施例1的基础上，步骤(a)中工作环境加热的方法为：在井下取样器外套上加热带进行加热。步骤(c)中气量计处每次放气所放出的气体体积为50ml。还包括将气量计的出口端所放出的气体输送至色谱仪进行测试。步骤(e)中剩余的地层水量W3的测量方法为：将井下取样器连同接头、管线进行称重，得到M1；用氮气吹管线，并对接头与取样器进行烘干，再次称重，得到M2；W3＝M1-M2。连接井下取样器前，还包括对井下取样器用低压气试漏：井下取样器需在小于2MPa的低压下五分钟压降不超过0.01MPa。
通过本实施例对国内某油田某井五个层井下高压水样进行测试，原始气水比GWR的测试结果如下表：
某井五个层井下高压水样测试气水比
从上表中的测试结果可以看出，总体上讲某井五个层井下样测试气水比从Ⅰ到Ⅴ层随着埋藏深度逐渐变浅而依次递减。第Ⅰ层组测试的两个井下样测试气水比均相对较高，分别为3.6068m3/m3和4.1965m3/m3；第Ⅳ层组测试的两个井下样测试气水比相差较大，分析原因可能是取样器编号为36的井下样发生了泄漏，其取样点温度是52.2℃，取样点压力10.44MPa，而其在打开温度52.2℃，打开压力仅为6.28MPa,另一支取样器31号打开压力接近地层压力，但气水比明显太高；第Ⅱ、Ⅴ层打开压力与地层取样点压力也相近，第Ⅴ层组两个井下样测试的气水比均很低几乎不含气，分别为0.0266m3/m3和0.0209m3/m3。
通过上表及其分析可知，某井第Ⅴ层井下高压水样含气极少，因此没法再测其泡点压力和含气量。前四个层泡点压力及饱和含气量的测试结果见下表：
某井井下高压水样的泡点压力及饱和含气量
由上表可见，某井五个层地层水饱和含气量从Ⅰ到Ⅴ层依次递减；地层水含气量第Ⅰ层组、第Ⅱ层组属过饱和状态，可能存在自由气；第Ⅲ层组、第Ⅳ层组地层水均是饱和状态，其泡点压力均等于相应的地层压力；第Ⅴ层组几乎不含气。
将上表中的泡点压力测量结果，与某井前四个层地层水含气量与气水比图版拟合，如附图2所示。由图2看出，某井井前4个层地层水含气量与气水比图版有一定可比性，但由于绘制图版时的地层水为根据第Ⅰ层组的分离器水样和分离器气样配制，且是根据多级脱气的结果绘制的，而四个层井下水样含气量是由单脱测试得到的，因此有一定差异。第Ⅰ层组地层水含气量略高于图版值，第Ⅱ层组、第Ⅲ层组与图版较一致，也略高于图版值，第Ⅳ层组地层水由于矿化度与温度均较低，含气量略高于图版值。因此更加能够验证测试图版具有一定的参考价值，但其准度有限，只能作为估算值。
实施例3：
用于上述任一实施例的井下高压水样的泡点压力测试装置，如图1所示，包括井下取样器1，所述井下取样器1的进口管线位于底部、井下取样器的出口管线位于顶部，井下取样器1的出口管线连接至气水分离器2的入口端，气水分离器2的出口端连接至气量计3；还包括与井下取样器的出口管线相连的真空泵4。所述气量计3的出口端连接至色谱仪5。井下取样器与真空泵之间设置有缓冲容器6。所述气量计与色谱仪之间还连接有密度计7、粘度计8。
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。
