耿宇迪，宋志峰，鄢宇杰，陳定斌，王立靜

(中石化西北油田分公司石油工程技術(shù)研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

新型示蹤劑產(chǎn)能監(jiān)測(cè)技術(shù)研究及應(yīng)用

耿宇迪，宋志峰，鄢宇杰，陳定斌，王立靜

(中石化西北油田分公司石油工程技術(shù)研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

水平井分段酸壓是低滲、致密碳酸鹽巖儲(chǔ)層改造的有效措施，尚無(wú)有效的監(jiān)測(cè)方法驗(yàn)證壓裂改造后各壓裂段對(duì)產(chǎn)油產(chǎn)水的貢獻(xiàn)。筆者用新型化學(xué)材料做示蹤劑，該示蹤劑無(wú)毒無(wú)放射性，與地層吸附率極低，試劑檢測(cè)靈敏度達(dá)到10-3mg/L，水劑只與水親和，油劑只與油親和，可以對(duì)油、水兩相單獨(dú)測(cè)試并分別評(píng)價(jià)產(chǎn)出剖面。該示蹤劑適用于高溫酸性環(huán)境，與酸壓工作液配伍性良好，油劑可良好分散在膠凝酸體系中。該研究可解決致密油氣田水平井分段酸壓改造產(chǎn)能監(jiān)測(cè)困難的問(wèn)題，為該類區(qū)塊水平井分段酸壓效果評(píng)價(jià)提供可靠依據(jù)。

示蹤劑;產(chǎn)能監(jiān)測(cè);水平井壓裂;分段酸壓改造

示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)是井間監(jiān)測(cè)的常用手段[1～8]，目前用做井間示蹤的示蹤劑產(chǎn)品種類很多，如無(wú)機(jī)鹽類示蹤劑[9]、熒光劑、微量元素等。由于耐溫耐酸性能差、地層吸附損失大、細(xì)菌蠶食等原因，絕大部分示蹤劑僅能定性分析水平井分段酸壓各段返出液情況，不能對(duì)各段產(chǎn)油產(chǎn)水量的貢獻(xiàn)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)[10，11]。筆者以有機(jī)化合物為示蹤材料，形成的水劑、油劑可分別監(jiān)測(cè)水平井各段油水產(chǎn)量。

1 技術(shù)原理

水平井分段壓裂產(chǎn)能監(jiān)測(cè)原理是在各段壓裂液中加入不同種類的水性/油性示蹤劑，壓裂施工結(jié)束后，定時(shí)監(jiān)測(cè)返排液中示蹤劑的濃度。由于水平井不同壓裂段形成的裂縫形態(tài)不同，壓后返排時(shí)各段示蹤劑的起始濃度、峰值濃度、持續(xù)時(shí)間均有差異，因此通過(guò)監(jiān)測(cè)返排液中不同類型示蹤劑的濃度，可以判斷各壓裂段油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律，分析各段產(chǎn)油和產(chǎn)水情況，驗(yàn)證各壓裂段是否存在機(jī)械阻塞或壓力阻塞，確定采樣期間主力產(chǎn)出段、低產(chǎn)段及不產(chǎn)段，并結(jié)合地質(zhì)、測(cè)井、物探資料判斷各段產(chǎn)液產(chǎn)油持續(xù)能力。

2 示蹤劑性能評(píng)價(jià)

致密碳酸鹽巖儲(chǔ)層水平井分段酸壓改造產(chǎn)能監(jiān)測(cè)所用的示蹤劑需具有以下特點(diǎn)：①示蹤劑需是碳酸鹽巖儲(chǔ)層巖石及流體沒(méi)有或者含量極少的化學(xué)物質(zhì)；②示蹤劑需具備良好的高溫穩(wěn)定性；③示蹤劑需在碳酸鹽巖表面吸附性??；④儲(chǔ)層改造措施以酸化壓裂為主，示蹤劑需要在高溫酸性環(huán)境中有良好的穩(wěn)定性；⑤碳酸鹽巖儲(chǔ)層分段酸壓改造液體濾失量大，總施工液量大，要求示蹤劑檢測(cè)靈敏度可達(dá)到10-3mg/L，盡可能減少用量，減少對(duì)壓裂液體系組分濃度的干擾，同時(shí)降低成本；⑥需要5種以上不同的油劑/水劑以滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需求，示蹤劑可對(duì)油、水兩相單獨(dú)測(cè)試并分別評(píng)價(jià)產(chǎn)出剖面；⑦示蹤劑滿足環(huán)評(píng)要求，無(wú)毒無(wú)放射性。

2.1 試驗(yàn)原料與設(shè)備

試驗(yàn)原料：水性示蹤劑6種(W01～W06)，油性示蹤劑6種(Y01～Y06)，脫水原油，地層水，胍膠，膠凝酸，破膠劑，碳酸鹽巖心。

試驗(yàn)設(shè)備：烘箱，高溫高壓密閉容器，色譜分析儀(Agulent 7890B，安捷倫)，六速旋轉(zhuǎn)黏度儀(ZNN-D6，青島善德)，流變儀(S600，哈克)。

2.2 檢測(cè)靈敏度

表1 水劑檢測(cè)靈敏度試驗(yàn)結(jié)果

表2 油劑檢測(cè)靈敏度試驗(yàn)結(jié)果

取質(zhì)量濃度為50×10-3mg/L的水性示蹤劑W01～W06，加入地層水中，形成6種水性示蹤劑混合溶液，溶液分成2份，1份常溫(25℃)保存，另1份放入烘箱，在150℃恒溫下靜置加熱。48h后使用色譜分析儀檢測(cè)2份樣品的質(zhì)量濃度。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果(表1)，6種水性示蹤劑的檢測(cè)靈敏度可以達(dá)到10-3mg/L，相互之間不發(fā)生反應(yīng)，在150℃溫度下平均質(zhì)量濃度變化率為3.12%，高溫穩(wěn)定性良好。

取質(zhì)量濃度為50×10-3mg/L油性示蹤劑Y01～Y06，加入脫水原油，形成混合6種油性示蹤劑原油，然后與相同質(zhì)量地層水混合，一份常溫(25℃)保存，另一份放入烘箱，150℃恒溫靜置加熱。48h后使用色譜分析儀檢測(cè)兩份樣品的質(zhì)量濃度。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果(表2)，6種油性示蹤劑的檢測(cè)靈敏度可以達(dá)到10-3mg/L，相互之間不發(fā)生反應(yīng)，在150℃溫度下平均濃度變化率為5.24%，高溫穩(wěn)定性良好，油性示蹤劑油性物質(zhì)在水中無(wú)擴(kuò)散。

2.3 地層吸附性

將碳酸鹽巖儲(chǔ)層巖心研磨成60/80目巖心粉，配制質(zhì)量濃度為100mg/L的水性示蹤劑W01～W06混合溶液。取50mL水性示蹤劑溶液加入10g巖粉，配制2份，1份常溫保存，另1份放入烘箱，150℃恒溫靜置加熱。48h后使用色譜分析儀對(duì)兩份樣品的濃度進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果(表3)，常溫(25℃)下平均吸附率為0.7993%，150℃時(shí)平均吸附率為0.8096%，吸附率低。

表3 水劑吸附性試驗(yàn)

2.4 與壓裂液的配伍性

在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的胍膠壓裂液中加入水性示蹤劑W01～W06，配制成含50×10-3mg/L水性示蹤劑的壓裂液，測(cè)定壓裂液空白樣和含有示蹤劑壓裂液的黏度。取空白樣壓裂液和含50×10-3mg/L水劑的壓裂液，分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%破膠劑，放入烘箱，150℃恒溫靜置加熱，2h后分別測(cè)定黏度。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果(表4)，壓裂液中加入水劑后，破膠前后黏度測(cè)試數(shù)據(jù)無(wú)明顯變化，說(shuō)明水劑W01～W06對(duì)壓裂液破膠性能無(wú)影響。

表4 示蹤劑與壓裂基液配伍性實(shí)驗(yàn)

表5 示蹤劑與膠凝酸配伍性實(shí)驗(yàn)

2.5 與膠凝酸的配伍性

在含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%HCl的膠凝酸中加入水性示蹤劑W01～W06和油性示蹤劑Y01～Y06，配制成含50×10-3mg/L水性示蹤劑和50×10-3mg/L油性示蹤劑的膠凝酸，150℃恒溫靜置加熱，48h后測(cè)定黏度。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果(表5)，加示蹤劑后膠凝酸黏度無(wú)明顯變化，在高溫酸性環(huán)境條件下穩(wěn)定性良好，無(wú)沉淀產(chǎn)生，油性示蹤劑可良好分散在膠凝酸體系中，油性物質(zhì)在膠凝酸中不分散。

3 施工應(yīng)用

示蹤劑產(chǎn)能監(jiān)測(cè)嵌入分段壓裂施工措施當(dāng)中，不占用井口時(shí)間，不同壓裂段加入不同種類水劑/油劑。水劑以一定排量隨壓裂工作液全程加入，油劑以一定排量隨攜砂液/膠凝酸加入。壓裂結(jié)束后返排期間定時(shí)取樣檢測(cè)。

單種示蹤劑用量:

A=μFV/Q

式中:A為示蹤劑用量，10-3m3；F為示蹤劑檢測(cè)靈敏度，10-3mg/L；V為示蹤劑最大稀釋體積，m3；Q為示蹤劑有效濃度，mg/L；μ為余量系數(shù)，1。

以該類新型示蹤劑進(jìn)行分段壓裂產(chǎn)能監(jiān)測(cè)的技術(shù)在國(guó)內(nèi)多個(gè)致密油氣田(如塔河油田、長(zhǎng)慶油田、西南油氣田)已應(yīng)用多口水平井，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好。其中WP460-14井完成9個(gè)壓裂段產(chǎn)油產(chǎn)水監(jiān)測(cè)[12]，監(jiān)測(cè)取樣期間內(nèi)每段返排水和產(chǎn)油占總產(chǎn)液量的百分比(圖1)；監(jiān)測(cè)取樣期間每個(gè)壓裂段產(chǎn)油的動(dòng)態(tài)變化(圖2)。示蹤劑與壓裂液和膠凝酸均具有良好的配伍性，施工操作簡(jiǎn)單，無(wú)污染，無(wú)放射性，不影響壓裂液和酸液的性能。

圖1 各級(jí)壓裂段產(chǎn)水產(chǎn)油占總產(chǎn)液量的百分比

圖2 產(chǎn)油動(dòng)態(tài)剖面圖

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1)新型化學(xué)示蹤劑產(chǎn)品系列無(wú)毒無(wú)放射性，檢測(cè)靈敏度達(dá)到10-3mg/L，高溫強(qiáng)酸環(huán)境下穩(wěn)定性好，與地層吸附量極小，油性示蹤劑在水中不擴(kuò)散，性能優(yōu)秀，適合于評(píng)價(jià)分段壓裂水平井各段產(chǎn)油產(chǎn)水貢獻(xiàn)。

2)新型化學(xué)示蹤劑產(chǎn)品系列與酸化壓裂體系配伍性良好，適用于碳酸鹽巖儲(chǔ)層水平井分段酸壓改造產(chǎn)能監(jiān)測(cè)。

3)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，采用多級(jí)水劑和油劑可定量監(jiān)測(cè)各壓裂段產(chǎn)油產(chǎn)水能力，為水平井分段酸壓效果評(píng)價(jià)提供可靠依據(jù)。

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2017-02-24

耿宇迪(1977-)，男，碩士，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事儲(chǔ)層改造工作，gengyudi@163.com。

[引著格式]耿宇迪，宋志峰，鄢宇杰，等.新型示蹤劑產(chǎn)能監(jiān)測(cè)技術(shù)研究及應(yīng)用[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(23):83～86.

TE357

A

1673-1409(2017)23-0083-04

[編輯] 帥群