王地舉 (中石化河南油田分公司新疆勘探開發(fā)中心,新疆 焉耆 841100)

示蹤劑驗封技術研究與應用

王地舉 (中石化河南油田分公司新疆勘探開發(fā)中心,新疆 焉耆 841100)

圍繞示蹤劑驗封技術思路、示蹤劑篩選及用量、示蹤劑投加、取樣和檢測,開展了示蹤劑驗封技術研究,創(chuàng)新出示蹤劑驗封法。該法施工檢測簡單易行,安全系數(shù)高,成本低,無污染,無作業(yè)占產,驗封成功率高,工藝可靠性強。在雙河油田應用32口油井,檢測出封隔器密封失效井3口、未失效井29口,示蹤劑驗封成功率100%。示蹤劑驗封技術使封隔器密封可靠性判斷有了新的依據(jù),進一步提高了驗封效果,有助于增進儲層認識,減少油井盲目作業(yè)。

堵水;封隔器密封驗證;示蹤劑;硫氰酸鉀

化學示蹤劑是認識與研究油藏的重要手段之一,在認識儲層物性、采油注水工藝等方面都有廣泛的應用。近幾年,河南油田部分可驗封油井完井采取環(huán)空打壓驗封,作業(yè)后仍出現(xiàn)生產現(xiàn)狀與地質分析不符,封隔器密封可靠性判斷難度增加。環(huán)空打壓驗封存在一定缺陷,易產生驗封合格假象。根據(jù)河南油田實際情況,提出化學示蹤劑驗封技術并展開研究。

1 可驗封堵水管柱結構和驗封方法

1.1 管柱結構

雙河油田常見可驗封堵水管柱結構形式,有泵封一體封上采下、封兩頭采中間2種,如圖1所示。堵水工藝特點為可撈油管橋塞液壓坐封、丟手下入,實現(xiàn)封堵下部油層,封堵底水成功率高;隨生產管柱下入壓縮式封隔器,上提下放,壓縮膠筒,機械壓重坐封,完井可實現(xiàn)驗封,封堵上部油層成功率高;可驗封堵低含水油層,提高油井采收率。

1.2 驗封方法

為提高作業(yè)質量,作業(yè)完井時對可驗封堵水管柱要采取環(huán)空打壓驗封。方法是調整封隔器至生產管柱要求設計深度,坐封封隔器6t,連接泵車、罐車管線,外排干凈,油/套管灌滿入井液,環(huán)空連續(xù)打壓(反打壓)10min,壓力保持8MPa,連續(xù)監(jiān)測幾次油管壓力或溢流變化,觀察封隔器坐封情況。若油管壓力或溢流不隨注入壓力變化而變化,說明封隔器密封;反之,說明封隔器不密封。但是環(huán)空打壓驗封存在缺陷,射孔段以上套管漏失嚴重,封堵層高滲,驗封時環(huán)空起壓困難,產生驗封合格假象。

圖1 可驗封堵水管柱結構圖

2 示蹤劑的篩選及用量

2.1 示蹤劑驗封技術思路

將示蹤劑注入到完井環(huán)空,打壓驗封合格后,通過連續(xù)取樣、跟蹤監(jiān)測被檢測油井產出液示蹤劑濃度,來確定該井封隔器是否失效。若被檢測井產出液中未檢測出示蹤劑,說明該井壓縮式封隔器密封;反之,則說明該井壓縮式封隔器不密封。

2.2 示蹤劑篩選

篩選條件和方法依據(jù)SY/T 5925—1994《油田注水化學示蹤劑的選擇方法》[2],篩選合適示蹤劑用以封隔器驗封。雙河油田使用化學類示蹤劑,經背景值檢測、產出液配伍性、高溫高壓穩(wěn)定性試驗,適合使用的有硫氰酸鉀、亞硝酸鈉和微量隱現(xiàn)光示蹤劑。硫氰酸鉀無毒、成本低,分析方法簡便、易操作,更易于檢測,故選用硫氰酸鉀 (KSCN)作為雙河油田示蹤劑驗封所用示蹤劑。

2.3 示蹤劑驗封用量

采用加拿大放化中心推薦的計算示蹤劑用量公式:

式中:m為化學示蹤劑使用量,kg;α1為示蹤劑檢測的靈敏度,mg/L;S為井組面積,m2;H為油層平均厚度,m;φ為孔隙度,1;Sw為油層含水飽和度,1。

3 示蹤劑驗封投加、取樣和檢測

3.1 示蹤劑驗封投加方式

環(huán)空直接加入,首先被檢測油井套管放空,將示蹤劑與25L清水混合溶解成溶液,利用加藥漏斗直接加入被檢測油井油/套環(huán)形空間,再用清水頂替示蹤劑溶液,使其盡快與油井液面接觸并沿井筒內壁向下逐步擴散。

3.2 示蹤劑驗封取樣

現(xiàn)場加示蹤劑前,從被檢測油井井口處取產出液,以測定示蹤劑背景值,做本底參數(shù)。待示蹤劑溶液投加、清水頂替后,再連續(xù)取樣。

考慮擴散速率、被檢測油井日產液量、動液面等因素,示蹤劑驗封取樣初次見到時間t用下式進行計算:

式中:t1為液面至泵下篩管間的示蹤劑擴散時間,d;t2為泵下篩管至井口間的示蹤劑抽見時間,d;z為擴散距離,m;vA為示蹤劑在產出液中的傳遞速率,m/d;V為單位長度油管內容積,m3/m;h為被檢測油井篩管深度,m;Q為被檢測油井實際產液量,m3/d。

3.3 示蹤劑檢測

1)檢測原理 在含硫氰酸根離子(SCN-)的水樣中加入硫酸鐵銨,SCN-和Fe3+發(fā)生反應,生成硫氰酸鐵絡合物,溶液呈紅色,在一定濃度范圍內,溶液吸光度和SCN-濃度呈線性關系,用可見光分光光度計在470.0nm進行比色測定。

2)溶液配制 ①硫酸鐵銨溶液配制,稱取36.60g硫酸鐵銨試劑溶于100m L體積分數(shù)為65%～68%硝酸溶液中,加蒸餾水稀釋至1L,搖勻。②硫氰酸鉀標準溶液配制,稱取0.100g硫氰酸鉀,溶于蒸餾水,稀釋至1L,搖勻。

3)標準曲線的測定 移取0.00、0.10、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00m L質量濃度為100.00mg/L的標準溶液于比色管中,加入5.00m L硫酸鐵銨溶液,加水稀釋至25m L,搖勻,在470nm下測定溶液的吸光度A(1cm玻璃比色皿中),進行線性回歸,即得標準曲線。

4)試驗樣品的測定 取20.0m L被檢測井產出液(澄清水樣)進行測量,若產出液質量濃度過高(吸光度A＞1.0),則可酌情少取產出液樣。若產出液混濁,需進行處理。處理方法為,在產出液樣中加入5滴濃度為5mol/L硝酸酸化,攪拌均勻用慢速定量濾紙過濾,然后取樣測定,若顯色后溶液混濁可用慢速定量濾紙過濾一次,取澄清產出液樣進行測定。

4 示蹤劑驗封技術應用效果

4.1 總體效果

示蹤劑驗封技術在雙河油田應用32口油井,檢測出封隔器密封失效井3口、未失效井29口,示蹤劑驗封成功率100%,減少誤判避免盲目作業(yè)14井次,節(jié)約費用190×104元。

4.2 應用井示例

示例1 雙H496井為雙河油田核三段4油組5～11層系的一口采油井,井泵沖程為4.8m、沖次為6次/min,泵徑為44mm,泵深為1550m。封隔層為核三段4油組7單層第1、2小層,核三段4油組8單層第2小層,核三段4油組9單層第1上小層;生產層為核三段4油組5單層第1小層。該井日產油0.8t,日產水57.2m3,含水率98.7%,動液面635m。投加25kg KSCN示蹤劑,如圖2所示,初次檢測到示蹤劑時間為5h,示蹤劑濃度達到峰值用時7h,峰值質量濃度為158mg/L,示蹤劑共持續(xù)存在35h。考慮到被檢測油井生產參數(shù)、封隔器漏失量、封堵層和生產層物性資料等,為確保示蹤劑加入后被檢測捕捉到,示蹤劑驗封取樣時間確定為3～4d,取樣密度確定為1次/4h。

示例2 雙T11-188油井的井泵沖程為4.8m,沖次為6次/min,泵徑為44mm,泵深為1800m。封隔層為核三段6油組8單層第1小層15單砂體,核三段8油組9單層第1小層,核三段8油組10單層第1小層,核三段8油組11單層第2小層,核三段9油組1單層第1、2小層,核三段9油組5單層第4小層;生產層為核三段7油組17單層第2層,核三段8油組1單層第2小層。正常日產油1.1t,日產水25.0m3,含水率95.7%,SCN-質量濃度3500mg/L,泵效40.1%。示蹤劑驗封前日產油1.6t,日產水49.7m3,含水率96.8%,SCN-質量濃度3800mg/L,泵效81.8%。該井生產現(xiàn)狀與地質分析不符,對該井進行了示蹤劑驗封。檢測結果顯示有示蹤劑,當日5h后達到峰值,判斷該井最上部Y221-111B封隔器失效。隨后上作業(yè)動管柱檢查發(fā)現(xiàn)該井最上部Y221-111B封隔器膠筒損壞。

圖2 雙H496井KSCN示蹤劑產出曲線

5 結論及認識

1)示蹤劑驗封施工檢測簡單易行,安全系數(shù)高,成本低,污染少,驗封成功率高,工藝可靠性強。

2)示蹤劑驗封技術使封隔器密封可靠性判斷有了新的依據(jù),在常規(guī)環(huán)空打壓驗封的基礎上豐富完善了驗封工藝,進一步提高了驗封效果,增進了儲層認識,減少了油井盲目作業(yè)。

3)示蹤劑驗封技術適用于無套壓、無溢流、無死油帽、有一定靜液面、產狀發(fā)生變化的可驗封稀油油井。

[1]揚林,袁光喜,李新華,等.化學示蹤劑在河南稀油田的應用研究[J].石油天然氣學報(江漢石油學院學報),2005,27(4): 470～471.

[2]SY/T 5925—1994,油田注水化學示蹤劑的選擇方法[S].

[編輯]帥群

TE355.9

A

1000-9752(2014)02-0146-03

2013-11-01

王地舉(1970-),男,1993年大學畢業(yè),高級工程師,長期從事油氣田開發(fā)管理工作。