劉海涅 劉海波 李 揚 單 哲

(中海油田服務(wù)股份有限公司 北京 101149)

0 引 言

目前，電纜測壓取樣技術(shù)日益成熟，已經(jīng)在海上油田勘探階段得到廣泛應(yīng)用［1～5］。但是，對于PVT 油樣樣品無法及時檢查是否合格，以及在運輸陸地過程中，由于溫度、壓力條件的變化，對樣品組成造成不可逆轉(zhuǎn)的損害［6、7］;對于水樣樣品，當(dāng)樣品氯跟與泥漿濾液氯跟相近時，無法判斷流體性質(zhì)，因此，對其取樣樣品進行快速分析的需要就顯得很迫切。為此，地層流體現(xiàn)場快速分析技術(shù)應(yīng)運而生，該技術(shù)可以在現(xiàn)場及時分析油樣的高溫高壓物性、常壓物性，以及對水樣樣品采用離子色譜的分析技術(shù)進行快速分析，獲得水樣樣品中各種離子的濃度，正確判斷水樣樣品是泥漿濾液還是地層水，同時，推算取樣樣品中泥漿濾液的含量、估算純地層水的總礦化度和電阻率等參數(shù)。通過一攬子油氣水分析，能夠有效解決海上樣品必須送回陸地帶來的樣品檢查不及時、樣品時效性差、樣品性質(zhì)難以判斷等一系列問題，極大的滿足海上油氣層快速評價要求，能夠為勘探開發(fā)實時決策提供依據(jù)。

1 關(guān)鍵設(shè)備

地層流體現(xiàn)場快速分析技術(shù)根據(jù)分析現(xiàn)場取樣流體性質(zhì)的不同，主要分為兩個部分:原油高溫高壓物性分析和現(xiàn)場水分析。原油高溫高壓物性分析主要是三個實驗，粘度實驗、恒質(zhì)膨脹實驗和單次脫氣實驗，關(guān)鍵設(shè)備是PVT 釜、氣量計和毛細管粘度計;現(xiàn)場水分析主要是利用離子色譜儀對泥漿濾液和水樣樣品進行分析，確定樣品中是否含有地層水及樣品中混入泥漿濾液的比例，關(guān)鍵設(shè)備是ICS900 和電位滴定儀。

1.1 原油高溫高壓物性分析

高溫高壓設(shè)備是引進法國ST 公司的QUAD PVT 設(shè)備，其主要包括三個部件，PVT 釜、粘度計、氣量計，配件包括，配樣釜、密度計、電子天平、加壓泵、真空泵、空氣壓縮機等，以及相應(yīng)儀器的操作軟件。其具有全程電腦精準(zhǔn)控制、光纖探頭探測油氣界面，減少人工操作誤差，優(yōu)勢明顯［7］。

1.1.1 PVT 釜

原油PVT 釜能夠完成原油樣品的“恒質(zhì)膨脹”、“單次脫氣”等高壓物性實驗(氣量計配合)，并通過實驗獲得氣油比、P-V 關(guān)系曲線、泡點壓力、體積系數(shù)、Y 函數(shù)、壓縮系數(shù)、熱膨脹系數(shù)等原油物性參數(shù)。

PVT 釜技術(shù)規(guī)格如下:

工作壓力:最大100 MPa

工作溫度:室溫到～200℃

體積:30 mL(底部PVT 釜) 100 mL(上部PVT 釜)

壓力精度:0.1%FS

體積精度:0.000 1 mL

溫度精度:0.1℃

尺寸:1 020 mm×420 mm×380 mm

1.1.2 氣量計

自動氣體體積氣量計能配合原油PVT 釜完成“單次脫氣”的氣體計量工作，以及脫出天然氣樣的取樣工作。

氣量計技術(shù)規(guī)格如下:

工作溫度:室溫～50℃

體積:5 000 mL

壓力精度:0.05%FS

體積精度:0.01 mL

溫度精度:0.1℃

尺寸:1 020 mm×420 mm×380 mm

1.1.3 毛細管粘度計

毛細管粘度計，測量方法的基本原理遵循Poiseuilli定律，既液體流經(jīng)毛細管時，將遵循下列公式:

其中常數(shù)K 通過標(biāo)定毛細管確定，是與管子半徑和長度有關(guān)的常數(shù)，實驗中可以通過測量ΔP(毛細管上下P1、P2 之間的壓差)和Q(流量)兩個參數(shù)，從而確定通過毛細管油藏流體的粘度。

毛細管粘度計技術(shù)規(guī)格如下:

工作壓力:100 MPa

工作溫度:室溫～200℃

粘度:0.1 mPa·s ～5 000 mPa·s

粘度精度:1% ～3%

體積:12 mL

尺寸:1 020 mm×420 mm×380 mm

1.2 現(xiàn)場水分析

水分析設(shè)備主要包括兩種儀器:美國戴安ICS900 離子色譜、瑞士萬通848 電位滴定儀。

1.2.1 ICS900 離子色譜

ICS900 是PC 控制的化學(xué)抑制的離子色譜控制系統(tǒng)。主要包括進樣閥、高壓泵、淋洗液裝置、分離柱、抑制器、電導(dǎo)檢測器、變色龍軟件。其基本原理是以低交換容量的離子交換樹脂為固定相對離子性物質(zhì)進行分離，用電導(dǎo)檢測器連續(xù)檢測流出物電導(dǎo)變化的一種色譜方法。能夠測定的陰離子有:F-、Cl-、Br-、NO32-、NO2-、PO43-、SO42-;陽離子有:Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Sr2+、NH4+等常規(guī)離子。相比傳統(tǒng)分析方法，離子色譜具有明顯的優(yōu)勢:離分析速度快、檢測靈敏度高、選擇性好［8～11］。

ICS900 離子色譜技術(shù)規(guī)格如下:

最大泵壓:5 000 psi(35 MPa);

流量準(zhǔn)確度:＜0.1%;

檢測范圍:數(shù)字方式0 ～10 000 μS/cm;

電導(dǎo)池溫度穩(wěn)定性:＜0.01 度

1.2.2 電位滴定儀

電位滴定儀是離子色譜儀必要的補充，可根據(jù)配制不同的試劑來測定水中不同離子的濃度，主要測定的離子有:。相比人工滴定，具有操作簡單，靈敏度高，重現(xiàn)性好等優(yōu)點。

2 技術(shù)線路

地層流體現(xiàn)場快速分析技術(shù)的操作流程是電纜測壓取樣結(jié)束后，根據(jù)取樣情況，依次進行原油物性高溫高壓分析，原油物性常壓分析和水分析，如圖1 所示。

圖1 地層流體現(xiàn)場快速分析技術(shù)框圖

2.1 原油樣品分析

高溫高壓油樣分析是將樣品轉(zhuǎn)入PVT 釜中，依次進行粘度實驗、恒質(zhì)膨脹實驗、單次脫氣實驗，如圖3 所示。通過實驗分析，本儀器能夠在5 h 之內(nèi)可以測得現(xiàn)場急需的包括地層條件下原油的粘度、體積系數(shù)、體積收縮率、原油密度，單次脫氣氣油比，脫氣油密度參數(shù);在6 h～8 h 能夠完成包含恒質(zhì)膨脹實驗，測得包含地層原油泡點壓力、Y 函數(shù)、熱膨脹系數(shù)、壓縮系數(shù)等參數(shù)在內(nèi)的所有地層流體高壓物性分析的數(shù)據(jù)。

2.2 水樣樣品分析

水樣樣品的分析流程是先測定鉆開目的層時的泥漿濾液中的各離子濃度，再根據(jù)電纜測壓取樣情況，測定樣品中各離子濃度，結(jié)合該區(qū)域地層水背景，綜合解釋定性分析樣品中是否含有地層水，估算拆除樣品中混入泥漿濾液的比例，以及純地層水的總礦化度和電阻率等參數(shù)。

3 應(yīng)用效果

目前，地層流體現(xiàn)場快速分析技術(shù)已在各海域廣泛應(yīng)用［7］，儀器測量時效快、精度高、運行穩(wěn)定、人員操作熟練，是現(xiàn)場快速測定PVT 參數(shù)和判斷流體性質(zhì)的有力武器，與電纜測壓取樣技術(shù)配合使用，為現(xiàn)場作業(yè)快速決策提供直接依據(jù)。

3.1 原油分析應(yīng)用效果

渤海某井是該油田第一口預(yù)探井，為探明目的層含油氣性，明確流體參數(shù)，擴大該井所在構(gòu)造儲量規(guī)模，決定在2 633.0 m 處，利用中海油田服務(wù)股份有限公司自主研發(fā)儀器ERCT 取PVT 樣品。取樣前泵抽排泥漿濾液過程中流動壓力高于3 500 psi 即24.14 MPa，如圖2所示。利用地層流體現(xiàn)場快速分析技術(shù)對樣品進行分析，測得該樣品打開壓力33.30 MPa，泡點壓力為11.61 MPa，如圖3 所示。該樣品在泵抽取樣時流動壓力和打開壓力都高于泡點壓力，整個過程中沒有發(fā)生脫氣現(xiàn)象，說明該樣品是合格樣品。依次測得該樣品在82.1℃和25.7 MPa 下地層原油體積系數(shù)為1.120 5，單次脫氣氣油比為41.58 m3/m3，平均溶解氣體系數(shù)為3.581 2 m3/ MPa，地層原油體積收縮率為10.75%，地層壓力下溫度82.1℃時原油密度為0.819 4 g/cm3，脫氣原油密度在20℃時為0.880 1 g/cm3。該數(shù)據(jù)為產(chǎn)能預(yù)測和油層評價提供基礎(chǔ)參數(shù)，已得到較好應(yīng)用。

3.2 水分析應(yīng)用效果

圖2 泵抽壓力曲線

圖3 樣品體積壓力曲線

北部灣某井是該區(qū)域一口重要評價井，落實該井所在構(gòu)造的儲層特征、分布與含油氣范圍、掌握油氣儲量規(guī)模及商業(yè)性，具有重要意義。該井2 094.9 m ～2 096.6 m測井曲線響應(yīng)特征如圖4 所示。該層電阻率有冒尖現(xiàn)象，氣測值也有所升高，為明確儲層流體性質(zhì)，決定在2 096.0處，進行測壓取樣，在該處泵抽60 min，泵抽出流體38 000 cm3，取得氣1.4 ft3(1 ft =304.8 mm)、油640 cm3、水60 cm3。利用現(xiàn)場水分析技術(shù)對水樣樣品進行分析，分析結(jié)果見表1。根據(jù)鉀離子濃度和鈉鉀離子比值，綜合判斷樣品為泥漿濾液，該層綜合解釋為油層。

圖4 北部灣某井測井曲線綜合圖

表1 北部灣某井現(xiàn)場快速水分析數(shù)據(jù)表

4 結(jié) 論

1)現(xiàn)場快速原油物性分析技術(shù)能夠在現(xiàn)場快速分析PVT 樣品，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，滿足了樣品的有效性、實效性，及時提供準(zhǔn)確的PVT 樣品參數(shù)，為產(chǎn)能預(yù)測、油藏描述提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2)現(xiàn)場快速水分析技術(shù)可以解決電纜取樣水樣樣品性質(zhì)難以判斷的問題，準(zhǔn)確區(qū)分樣品是否含有泥漿濾液及估算混入比例，助力勘探開發(fā)實時決策。

3)地層流體現(xiàn)場快速分析技術(shù)與電纜地層取樣技術(shù)結(jié)合，提供了一整套地層流體分析方法，可以快速判斷儲層特別是低空低滲儲層的流體性質(zhì)，獲得儲層評價的相關(guān)參數(shù)，為勘探開發(fā)實時決策提供了依據(jù)。

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