陳 巖，黃 佳

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

目前，石油行業(yè)已不滿足于PLT生產(chǎn)測(cè)井對(duì)注產(chǎn)剖面的認(rèn)識(shí)，示蹤劑技術(shù)也已經(jīng)得到高度關(guān)注和廣泛應(yīng)用。初期的油田示蹤劑技術(shù)僅是對(duì)地層注入水的流動(dòng)方向及油藏的非勻質(zhì)性做定性描述，隨著技術(shù)的研究發(fā)展和油田開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)及后期調(diào)整的相關(guān)需求，示蹤技術(shù)已逐步發(fā)展為油田二次及三次采油過(guò)程中的一種重要的油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)手段，并被廣泛推廣應(yīng)用。各大油田對(duì)示蹤劑的篩選、監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)油井取樣分析，以及數(shù)據(jù)綜合解釋等方面進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究與探索。

如何保證高質(zhì)量的施工工藝流程，示蹤劑的有效產(chǎn)出以及低成本的測(cè)試?yán)砟?，在指?dǎo)后續(xù)取樣井調(diào)整和提高剖面改善措施針對(duì)性中有著突出意義。

1 技術(shù)原理

井間示蹤劑技術(shù)是在注入井中加入與注入流體性態(tài)同步的物質(zhì)，在采出井檢測(cè)該物質(zhì)的產(chǎn)出情況，據(jù)此研究被示蹤流體的運(yùn)動(dòng)狀況，從而判斷井間連通性并完成井間參數(shù)分析與解釋的一種技術(shù)。

1.1 井間示蹤技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

（1）了解注入井與采油井的目前連通情況；

（2）了解注入流體推進(jìn)方向、驅(qū)替速度、注采流線、波及參數(shù)（面積、體積、系數(shù)）等信息；

（3）確定油層平面，縱向上的儲(chǔ)層非均質(zhì)性，以及剩余油飽和度分布；

（4）確定孔道大小，為調(diào)剖堵水劑篩選及用量提供參數(shù)；（5）評(píng)價(jià)工藝措施效果。

1.2 發(fā)展歷程

對(duì)于化學(xué)（無(wú)機(jī)鹽類）示蹤劑，興起于20世紀(jì)50年代，目前常用的產(chǎn)品有硝酸鹽、硫氰酸鹽、溴化鈉、碘化鉀，異丙醇等物質(zhì)，來(lái)源廣泛，檢測(cè)方法便捷，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，但檢測(cè)誤差較大，用量大，成本較高，同時(shí)會(huì)影響地層水礦化度。70年代，出現(xiàn)放射性同位素示蹤劑，以氚及氚化物為代表，測(cè)試精度高，在注入剖面測(cè)試中應(yīng)用廣泛，但對(duì)地層會(huì)產(chǎn)生放射性污染，HSE控制較為嚴(yán)格。20世紀(jì)80年代應(yīng)用的穩(wěn)定性同位素示蹤劑，將化學(xué)物質(zhì)標(biāo)記上非放射性同位素元素，氘及其化合物為代表，需用中子活化法測(cè)量其放射性活度，具有操作局限性。對(duì)于20世紀(jì)80年代以后發(fā)展起來(lái)的微量物質(zhì)示蹤劑，其主要成分是將稀土元素經(jīng)過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)形成的絡(luò)合物，種類多，彼此無(wú)干擾，且無(wú)毒、無(wú)放射性，具有極強(qiáng)的熱穩(wěn)定性及生物穩(wěn)定性，具有測(cè)試技術(shù)完善、精度高的優(yōu)勢(shì)，但成本較高。

有機(jī)微量物質(zhì)示蹤劑是一種新型示蹤劑，目前已在各大油田規(guī)模應(yīng)用。具有成本低、穩(wěn)定性好、無(wú)吸附性、精度高等特點(diǎn)，其種類多（10種以上，常用8種）[1]，可滿足多井組、多層位同時(shí)注入。表1為示蹤劑技術(shù)發(fā)展歷程。

表1 示蹤劑技術(shù)發(fā)展歷程

1.3 檢測(cè)設(shè)備

（1）無(wú)機(jī)鹽類示蹤劑檢測(cè)設(shè)備為UV可見(jiàn)紫外分光光度計(jì)及便攜式分光光度計(jì)；

（2）非放射性（穩(wěn)定性）同位素示蹤劑品種較少，取樣后仍需通過(guò)室內(nèi)的原子反應(yīng)堆激活，用中子活化法測(cè)量其放射性活度，而且只能由原子能機(jī)構(gòu)進(jìn)行室內(nèi)檢測(cè)操作；

（3）微量物質(zhì)示蹤劑檢測(cè)設(shè)備為ICP-MS（精度<10-9）檢測(cè)儀；

（4）有機(jī)微量物質(zhì)示蹤劑檢測(cè)設(shè)備為Agilent G6460（精度<10-9）液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。

1.4 解釋軟件

具有多套油藏動(dòng)態(tài)分析及示蹤劑解釋軟件，能夠?qū)κ聚檮┙忉屵M(jìn)行分析，為油藏人員提供有力參數(shù)。微量物質(zhì)示蹤技術(shù)是向井中注入微量示蹤劑，然后按照一定的取樣規(guī)定嚴(yán)格取樣，并利用電感禍合等離子質(zhì)譜，對(duì)樣品進(jìn)行分析，繪制出各個(gè)井的產(chǎn)出曲線。根據(jù)曲線特征進(jìn)行擬合處理，從而研究分析儲(chǔ)層的地層參數(shù)，最后通過(guò)數(shù)學(xué)模型及綜合分析解釋，研究?jī)?chǔ)層非均質(zhì)性和剩余油分布規(guī)律。微量物質(zhì)示蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從定性到定量的轉(zhuǎn)變，能有效地反映地下流體的分布狀況和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)可以取得相關(guān)的地層參數(shù)，從而定量地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層非均質(zhì)狀況。

常用解釋軟件包括：解析法軟件、數(shù)值法軟件、半解析法軟件。

2 示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)工藝流程

2.1 信息收集

對(duì)目標(biāo)井的地質(zhì)信息、儲(chǔ)層性質(zhì)、流體物性、生產(chǎn)情況、管柱結(jié)構(gòu)、鉆完井過(guò)程、PLT測(cè)井等井史進(jìn)行熟悉并進(jìn)行信息收集。

2.2 示蹤劑評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)及室內(nèi)篩選

取現(xiàn)場(chǎng)水樣及巖樣，開(kāi)展示蹤劑篩選實(shí)驗(yàn)。

（1）取注入水及油井產(chǎn)出水兩批，每批1L，隔一天取一次。對(duì)水井的注入水和對(duì)應(yīng)油井的產(chǎn)出水測(cè)定示蹤劑的背景濃度，作為投放示蹤劑后判斷示蹤劑是否到達(dá)油井的對(duì)比數(shù)據(jù)；

（2）巖樣為待注層巖樣，以便分析示蹤劑的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)吸附能力；

（3）開(kāi)展微量物質(zhì)示蹤劑/有機(jī)微量物質(zhì)示蹤劑篩選評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，包括地層中背景濃度的測(cè)定、熱穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)研究、配伍性實(shí)驗(yàn)研究、靜態(tài)及動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究。

通過(guò)室內(nèi)評(píng)價(jià)設(shè)備及完善的室內(nèi)評(píng)價(jià)技術(shù)，對(duì)動(dòng)態(tài)驅(qū)替進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)檢測(cè)譜圖進(jìn)行生成，能夠針對(duì)目標(biāo)油藏條件，對(duì)各種示蹤劑開(kāi)展全面的室內(nèi)評(píng)價(jià)及科學(xué)篩選。

2.3 工藝設(shè)計(jì)

示蹤劑用量設(shè)計(jì)，采用最大稀釋體積法計(jì)算，見(jiàn)式（1）。

式（1）中：μ為保障系數(shù)，選取主要考慮示蹤劑的有效產(chǎn)出、地層吸附、井筒內(nèi)及井網(wǎng)外稀釋作用等；MDL為最低檢測(cè)濃度，微量物質(zhì)示蹤劑取本底濃度，氟苯甲酸示蹤劑取儀器最低檢測(cè) 限[2]。2-FBA為0.4μg/L，2,6-FBA為0.1μg/L，2,3,4,5-FBA為0.05μg/L；V為最低稀釋體積。

式（2）中：R為注入井與待測(cè)油井的井間距；h為待注層的平均厚度；φ為待注層內(nèi)的平均孔隙度；Sw為待注層內(nèi)的原始含水飽和度。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，微量物質(zhì)示蹤劑/有機(jī)微量物質(zhì)示蹤劑用量100~200kg。

2.4 注入設(shè)計(jì)

注入?yún)?shù)設(shè)計(jì)：

示蹤劑注入速度：與注水速度保持一致；

示蹤劑注入濃度（微量物質(zhì)示蹤劑/有機(jī)微量物質(zhì)示蹤劑）：（1 000~5 000）×10-9

對(duì)于海上油田，示蹤劑常用注入設(shè)備見(jiàn)表2。

表2 示蹤劑注入設(shè)備

2.5 礦場(chǎng)施工

（1）設(shè)備連接：連接注入設(shè)備，試壓，見(jiàn)圖1。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)施工流程圖

（2）現(xiàn)場(chǎng)配液：示蹤劑混配后，攪拌時(shí)間應(yīng)大于0.5h，保證充分溶解。

（3）現(xiàn)場(chǎng)注入：注入壓力、排量與注水壓力、排量保持一致。注入示蹤劑后，需注頂替段塞，為保障示蹤劑見(jiàn)劑，結(jié)合井距及注入量，需合理設(shè)計(jì)示蹤劑段塞大小，同時(shí)設(shè)計(jì)清洗段塞，防止作業(yè)過(guò)程中發(fā)生示蹤劑對(duì)非目標(biāo)層的污染。

（4）若為多層示蹤，需通過(guò)鋼絲繩或電纜測(cè)調(diào)作業(yè)進(jìn)行換層。

3 取樣檢測(cè)及解釋分析

3.1 取樣設(shè)計(jì)

（1）投加示蹤劑前3d，每天取監(jiān)測(cè)井的水樣一次；

（2）注入示蹤劑后一周，每天在各監(jiān)測(cè)油井取水樣2次（12h/次），進(jìn)行油水分離并過(guò)濾，將處理后水樣裝入樣品瓶中（100mL），樣品瓶上標(biāo)注日期井號(hào)，低溫環(huán)境下保存。一周后，每天取水樣1次，遇到異常現(xiàn)象時(shí)要加密取樣；

（3）定期將水樣返回陸地實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)；

（4）根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)，繪制示蹤劑產(chǎn)出曲線。示蹤劑產(chǎn)出曲線上峰值回到本底濃度時(shí)，即可停止取樣檢測(cè)。

3.2 樣品檢測(cè)

（1）井口取樣：監(jiān)測(cè)前兩周一天兩次，后期一天一次。

（2）脫水：沉降法、離心法、加熱法。

（3）過(guò)濾：濾紙+微孔濾膜。

綜上，對(duì)于無(wú)機(jī)鹽類示蹤劑，可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。對(duì)于微量物質(zhì)示蹤劑及有機(jī)微量物質(zhì)示蹤劑，需要標(biāo)注貯存后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。同時(shí)通過(guò)平行樣檢測(cè)、備樣檢測(cè)、盲樣檢測(cè)等進(jìn)行質(zhì)量控制。

3.3 解釋分析

目前示蹤劑解釋包括定性、定量?jī)煞矫?。定性分析結(jié)果主要是利用測(cè)試數(shù)據(jù)直接獲得；定量計(jì)算是利用半解析方法對(duì)產(chǎn)出曲線進(jìn)行擬合分析，從而得到井間各項(xiàng)參數(shù)。

對(duì)于注入流體推進(jìn)速度與方向、井間注采連通層位、示蹤劑回采率可以通過(guò)直接測(cè)試獲取[3]，大孔道/高滲層參數(shù)、大孔道體積無(wú)效水循環(huán)比例等信息結(jié)果可以通過(guò)擬合計(jì)算獲取。

①建立多層地質(zhì)模型，縱向上以“層”為最小研究單位；②應(yīng)用距離加權(quán)方法進(jìn)行差值計(jì)算建立數(shù)值模型，得出目前的壓力場(chǎng)，進(jìn)而追蹤流線得到流體的流動(dòng)軌跡；③在此基礎(chǔ)上輸入示蹤劑產(chǎn)出資料；④利用解析法計(jì)算每條流線上示蹤劑產(chǎn)出濃度；⑤調(diào)整流線上的厚度、滲透率等自變量，利用遺傳算法擬合示蹤劑產(chǎn)出曲線。

4 結(jié)束語(yǔ)

1）對(duì)于中海油井組示蹤劑篩選原則，參考標(biāo)準(zhǔn)Q-HS 2029—2006“ 海上油田化學(xué)示蹤劑注入及檢測(cè)規(guī)范”及QSY 127—2005“ 水驅(qū)油田井間示蹤技術(shù)規(guī)范”；

2）根據(jù)海上油田儲(chǔ)層性質(zhì)和流體物性，參照實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果，綜合考慮渤海油田井組所選藥劑及其成本，確定井組目標(biāo)示蹤劑，及時(shí)反饋見(jiàn)劑信息；

3）示蹤劑技術(shù)逐漸從單純的井間監(jiān)測(cè)拓展到了水平井壓裂等領(lǐng)域，必將應(yīng)用于更多措施中。通過(guò)多用途，多井、多層、多輪次示蹤劑的注入要求，對(duì)多種類、智能型示蹤劑進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，來(lái)滿足油公司多元化的油水井動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)需求。