鄭彬濤，王磊，馬收

（中國石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營 257000）

示蹤陶粒技術(shù)在裂縫監(jiān)測中的應(yīng)用

鄭彬濤，王磊，馬收

（中國石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營 257000）

對低滲油藏進行壓裂改造時，縱向上砂礫巖大厚層的起裂位置、灘壩砂薄互層支撐劑的鋪置位置往往難以準(zhǔn)確獲得。示蹤陶粒技術(shù)將非放射性陶粒加入壓裂裂縫中，從而改變中子測井的響應(yīng)，對比壓裂前后中子測井俘獲截面響應(yīng)，就可以直觀掌握裂縫起裂位置和支撐裂縫高度。該技術(shù)可操作性強，解釋精度高，對于獲取裂縫形態(tài)、陶粒鋪置情況及進行壓裂改造效果評價具有重要作用。

示蹤陶粒；壓裂裂縫；監(jiān)測；裂縫高度；中子測井

隨著低滲透油藏探明儲量的逐年增多，水力壓裂技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。水力裂縫的形態(tài)對于井網(wǎng)布置、增產(chǎn)效果具有重要意義，特別是在砂礫巖、灘壩砂等特殊巖性油藏。砂礫巖縱向上大厚層的起裂與延伸位置以及灘壩砂薄互層油藏多層壓裂時支撐劑在縱向上的鋪置位置往往難以準(zhǔn)確獲取，因此，有必要研究壓裂裂縫的形態(tài)及支撐裂縫的位置，為分析壓裂效果與優(yōu)化設(shè)計提供技術(shù)支持。目前，國內(nèi)外油氣田開發(fā)普遍采用裂縫監(jiān)測技術(shù)了解裂縫的復(fù)雜性。對于人工裂縫高度的測量，遠井地帶常采用地面微地震法和傾斜法，近井筒則采用溫度測井、聲波測井、微粒放射性示蹤劑等方法間接測量支撐劑位置[1-5]，其中放射示蹤劑測定的是支撐裂縫高度，其他方法測定的是動態(tài)縫高。

1 技術(shù)原理

示蹤陶粒技術(shù)是描述裂縫高度的一種方法，由放射性同位素示蹤測井演變而來。放射性同位素示蹤測井是利用放射性同位素作為示蹤劑來檢查酸化、壓裂的井段及增產(chǎn)效果[6]。示蹤陶粒技術(shù)是在陶粒中加入足夠數(shù)量的具有高中子俘獲截面的材料，改變補償中子或脈沖中子測井的響應(yīng)，在壓裂施工后，采用這種可探測的陶粒進行補償中子或脈沖中子測井，并與壓裂前的測井結(jié)果進行對比，示蹤陶粒支撐的壓裂裂縫井段的俘獲截面明顯高于壓裂前的近井筒測量值，由此可直觀得到人工裂縫高度（見圖1）。

2 測定方法

示蹤陶粒技術(shù)關(guān)鍵在于壓裂前后進行補償中子或脈沖中子測井。探測儀包含中子源及遠、近端探測器等，利用遠端、近端探測器記錄每個探測器探測到的數(shù)率及其數(shù)率之比，探測器的數(shù)率比對孔隙度敏感，而對井眼變化不敏感[7]（見圖2）。

圖1 示蹤陶粒探測解釋原理

圖2 示蹤陶粒探測原理示意

探測相應(yīng)示蹤材料的測井響應(yīng)，進行中子俘獲截面計算。壓裂后支撐裂縫中有示蹤陶粒的位置，其俘獲截面明顯高于壓裂前的測量值，通過俘獲截面曲線對比，可以識別示蹤陶粒位置，從而確定人工裂縫高度。

測定示蹤陶粒對測井工具的規(guī)范要求為:1）探測儀包含3He熱中子計數(shù)器的2個中子探測器，要求有一個15～20Ci的AmBe中子源，最小強度要大于5 Ci；2）能夠用Las的格式（或其他可讀取的格式）從每個探測器記錄原始讀數(shù)，取樣間隔不大于0.25 ft（1 ft= 0.304 8m）；3）測井速度要根據(jù)工具直徑和儲層孔隙度而定，特別是在采用低能中子源條件下，對于大直徑（2.750～3.625 in，1 in=2.54 cm）工具，速度一般取30～ 40 ft/min，對于小直徑（1.688～2.250 in）工具，速度取10～20 ft/min；4）測井工具的耐壓、耐溫要超過井下工況的壓力、溫度，以便工具能連續(xù)、穩(wěn)定地工作并錄取數(shù)據(jù)；5）在測井開始前要對工具進行校正，在壓后測井完成后需核對數(shù)據(jù)的讀存；6）壓裂前后測井時，井筒內(nèi)的工作液必須相同，壓后自噴狀態(tài)下不宜測井。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

為了解裂縫垂向形態(tài)和支撐劑鋪置情況，濱660-斜7井設(shè)計采用示蹤陶粒技術(shù)監(jiān)測壓裂裂縫，壓裂前后采用同一套脈沖中子衰減能譜工具串進行測井。壓裂施工參數(shù):壓裂井段2 961.0～2 979.3 m，射孔井段2 969.3～2 979.3m，加砂量40m3，施工排量5.5m3/min。

根據(jù)壓裂前后實施的測試，計算了對應(yīng)俘獲截面，測試解釋成果見圖3。由圖可知，壓裂前后俘獲截面在2 968.0～2 977.0m井段離差較大，說明該段是主要支撐裂縫井段。

圖3 濱660-斜7井示蹤陶粒測試成果

4 技術(shù)優(yōu)勢

地面微地震裂縫監(jiān)測、井溫測井等技術(shù)監(jiān)測的是動態(tài)裂縫高度[8-15]，示蹤陶粒技術(shù)通過測定示蹤陶粒在縱向上的鋪置情況，確定支撐裂縫的高度。相比而言，其可操作性強、解釋精度更高。同時基于室內(nèi)的物模試驗測試，通過中子測井也可以獲得物模對應(yīng)的鋪砂濃度、縫寬、導(dǎo)流能力等參數(shù)的縱向剖面，然后結(jié)合數(shù)模工具進行軟件參數(shù)的微調(diào)，以達到使模擬結(jié)果更接近實際裂縫形態(tài)參數(shù)的目的，從而指導(dǎo)壓裂設(shè)計的優(yōu)化。

由于示蹤陶粒無半衰期，測試不受時間限制，可以在壓裂后的任意時間段內(nèi)進行測試，并且可以動態(tài)掌握裂縫閉合后生產(chǎn)一段時間的裂縫形態(tài)；使用非放射性的材料既安全又環(huán)保，“綠色”更貼近公眾和法規(guī)的認可度；不需樹脂包裹，成本低，因此應(yīng)用空間廣闊。

5 結(jié)論

1）示蹤陶粒技術(shù)通過在壓裂過程中將非放射性陶粒加入壓裂裂縫中，從而改變中子測井的響應(yīng)，對比壓裂前后的中子測井，就可以獲得壓裂裂縫的高度。

2）該技術(shù)有助于探測儲層在壓裂改造后的近井地帶所加入支撐劑的位置，確定支撐裂縫的高度，驗證壓裂后儲層縱向上改造的覆蓋率，加強對壓裂地層的認識，對提高低滲透油田儲量動用率和采收率具有重要的指導(dǎo)作用。

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（編輯 高學(xué)民）

Application of tracing proppant technology in fracturemonitoring

Zheng Bin tao,W ang Lei,M a Shou

(Research Institute of Oil Production Technology,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257000,China)

It isvery difficult toaccurately getthe vertical fracture initiation position of thick bed in glutenite reservoirand the vertical proppant disposal of beach bar thin interbed reservoir.Tracing proppant technology can change neutron logging response by appendingnonradioactive proppant intoartificial fracture in hydraulic fracturing,which can intuitively get fracture initiation position and fractureheightby comparing the capture cross section responseofneutron loggingbefore and after fracturing.This technology has strongmaneuverability and high interpretation accuracy,which plays an important role in getting fracture shape,proppant disposal and evaluatingstimulation effect.

tracing proppant;hydraulic fracture;monitoring;fractureheight;neutron logging

國家科技重大專項“勝利油田薄互層低滲透油田開發(fā)示范工程”（2011ZX05051）

TE357.1+4

A

2013-06-20；改回日期：2013-09-02。

鄭彬濤，男，1981年生，工程師，2010年畢業(yè)于西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院油氣田開發(fā)工程專業(yè)，主要從事油氣藏增產(chǎn)研究工作。E-mail:zhengbtao@126.com。

鄭彬濤，王磊，馬收.示蹤陶粒技術(shù)在裂縫監(jiān)測中的應(yīng)用[J].斷塊油氣田，2013，20（6）:797-798，802.

Zheng Bintao，Wang Lei，Ma Shou.App lication of tracing proppant technology in fracture monitoring[J].Fault-Block Oil&Gas Field，2013，20（6）:797-798，802.

10.6056/dkyqt201306030