新型示踪剂产能监测技术研究及应用

耿宇迪，宋志峰，鄢宇杰，陈定斌，王立静

(中石化西北油田分公司石油工程技术研究院，新疆 乌鲁木齐 830011)

新型示踪剂产能监测技术研究及应用

耿宇迪，宋志峰，鄢宇杰，陈定斌，王立静

(中石化西北油田分公司石油工程技术研究院，新疆 乌鲁木齐 830011)

水平井分段酸压是低渗、致密碳酸盐岩储层改造的有效措施，尚无有效的监测方法验证压裂改造后各压裂段对产油产水的贡献。笔者用新型化学材料做示踪剂，该示踪剂无毒无放射性，与地层吸附率极低，试剂检测灵敏度达到10-3mg/L，水剂只与水亲和，油剂只与油亲和，可以对油、水两相单独测试并分别评价产出剖面。该示踪剂适用于高温酸性环境，与酸压工作液配伍性良好，油剂可良好分散在胶凝酸体系中。该研究可解决致密油气田水平井分段酸压改造产能监测困难的问题，为该类区块水平井分段酸压效果评价提供可靠依据。

示踪剂;产能监测;水平井压裂;分段酸压改造

示踪剂监测技术是井间监测的常用手段[1～8]，目前用做井间示踪的示踪剂产品种类很多，如无机盐类示踪剂[9]、荧光剂、微量元素等。由于耐温耐酸性能差、地层吸附损失大、细菌蚕食等原因，绝大部分示踪剂仅能定性分析水平井分段酸压各段返出液情况，不能对各段产油产水量的贡献进行定量评价[10，11]。笔者以有机化合物为示踪材料，形成的水剂、油剂可分别监测水平井各段油水产量。

1 技术原理

水平井分段压裂产能监测原理是在各段压裂液中加入不同种类的水性/油性示踪剂，压裂施工结束后，定时监测返排液中示踪剂的浓度。由于水平井不同压裂段形成的裂缝形态不同，压后返排时各段示踪剂的起始浓度、峰值浓度、持续时间均有差异，因此通过监测返排液中不同类型示踪剂的浓度，可以判断各压裂段油水运动规律，分析各段产油和产水情况，验证各压裂段是否存在机械阻塞或压力阻塞，确定采样期间主力产出段、低产段及不产段，并结合地质、测井、物探资料判断各段产液产油持续能力。

2 示踪剂性能评价

致密碳酸盐岩储层水平井分段酸压改造产能监测所用的示踪剂需具有以下特点：①示踪剂需是碳酸盐岩储层岩石及流体没有或者含量极少的化学物质；②示踪剂需具备良好的高温稳定性；③示踪剂需在碳酸盐岩表面吸附性小；④储层改造措施以酸化压裂为主，示踪剂需要在高温酸性环境中有良好的稳定性；⑤碳酸盐岩储层分段酸压改造液体滤失量大，总施工液量大，要求示踪剂检测灵敏度可达到10-3mg/L，尽可能减少用量，减少对压裂液体系组分浓度的干扰，同时降低成本；⑥需要5种以上不同的油剂/水剂以满足现场应用需求，示踪剂可对油、水两相单独测试并分别评价产出剖面；⑦示踪剂满足环评要求，无毒无放射性。

2.1 试验原料与设备

试验原料：水性示踪剂6种(W01～W06)，油性示踪剂6种(Y01～Y06)，脱水原油，地层水，胍胶，胶凝酸，破胶剂，碳酸盐岩心。

试验设备：烘箱，高温高压密闭容器，色谱分析仪(Agulent 7890B，安捷伦)，六速旋转黏度仪(ZNN-D6，青岛善德)，流变仪(S600，哈克)。

2.2 检测灵敏度

表1 水剂检测灵敏度试验结果

表2 油剂检测灵敏度试验结果

取质量浓度为50×10-3mg/L的水性示踪剂W01～W06，加入地层水中，形成6种水性示踪剂混合溶液，溶液分成2份，1份常温(25℃)保存，另1份放入烘箱，在150℃恒温下静置加热。48h后使用色谱分析仪检测2份样品的质量浓度。根据检测结果(表1)，6种水性示踪剂的检测灵敏度可以达到10-3mg/L，相互之间不发生反应，在150℃温度下平均质量浓度变化率为3.12%，高温稳定性良好。

取质量浓度为50×10-3mg/L油性示踪剂Y01～Y06，加入脱水原油，形成混合6种油性示踪剂原油，然后与相同质量地层水混合，一份常温(25℃)保存，另一份放入烘箱，150℃恒温静置加热。48h后使用色谱分析仪检测两份样品的质量浓度。根据检测结果(表2)，6种油性示踪剂的检测灵敏度可以达到10-3mg/L，相互之间不发生反应，在150℃温度下平均浓度变化率为5.24%，高温稳定性良好，油性示踪剂油性物质在水中无扩散。

2.3 地层吸附性

将碳酸盐岩储层岩心研磨成60/80目岩心粉，配制质量浓度为100mg/L的水性示踪剂W01～W06混合溶液。取50mL水性示踪剂溶液加入10g岩粉，配制2份，1份常温保存，另1份放入烘箱，150℃恒温静置加热。48h后使用色谱分析仪对两份样品的浓度进行检测。根据检测结果(表3)，常温(25℃)下平均吸附率为0.7993%，150℃时平均吸附率为0.8096%，吸附率低。

表3 水剂吸附性试验

2.4 与压裂液的配伍性

在质量分数为0.5%的胍胶压裂液中加入水性示踪剂W01～W06，配制成含50×10-3mg/L水性示踪剂的压裂液，测定压裂液空白样和含有示踪剂压裂液的黏度。取空白样压裂液和含50×10-3mg/L水剂的压裂液，分别加入质量分数为0.05%破胶剂，放入烘箱，150℃恒温静置加热，2h后分别测定黏度。根据检测结果(表4)，压裂液中加入水剂后，破胶前后黏度测试数据无明显变化，说明水剂W01～W06对压裂液破胶性能无影响。

表4 示踪剂与压裂基液配伍性实验

表5 示踪剂与胶凝酸配伍性实验

2.5 与胶凝酸的配伍性

在含质量分数为20%HCl的胶凝酸中加入水性示踪剂W01～W06和油性示踪剂Y01～Y06，配制成含50×10-3mg/L水性示踪剂和50×10-3mg/L油性示踪剂的胶凝酸，150℃恒温静置加热，48h后测定黏度。根据检测结果(表5)，加示踪剂后胶凝酸黏度无明显变化，在高温酸性环境条件下稳定性良好，无沉淀产生，油性示踪剂可良好分散在胶凝酸体系中，油性物质在胶凝酸中不分散。

3 施工应用

示踪剂产能监测嵌入分段压裂施工措施当中，不占用井口时间，不同压裂段加入不同种类水剂/油剂。水剂以一定排量随压裂工作液全程加入，油剂以一定排量随携砂液/胶凝酸加入。压裂结束后返排期间定时取样检测。

单种示踪剂用量:

A=μFV/Q

式中:A为示踪剂用量，10-3m3；F为示踪剂检测灵敏度，10-3mg/L；V为示踪剂最大稀释体积，m3；Q为示踪剂有效浓度，mg/L；μ为余量系数，1。

以该类新型示踪剂进行分段压裂产能监测的技术在国内多个致密油气田(如塔河油田、长庆油田、西南油气田)已应用多口水平井，现场应用效果良好。其中WP460-14井完成9个压裂段产油产水监测[12]，监测取样期间内每段返排水和产油占总产液量的百分比(图1)；监测取样期间每个压裂段产油的动态变化(图2)。示踪剂与压裂液和胶凝酸均具有良好的配伍性，施工操作简单，无污染，无放射性，不影响压裂液和酸液的性能。

图1 各级压裂段产水产油占总产液量的百分比

图2 产油动态剖面图

4 结论与认识

1)新型化学示踪剂产品系列无毒无放射性，检测灵敏度达到10-3mg/L，高温强酸环境下稳定性好，与地层吸附量极小，油性示踪剂在水中不扩散，性能优秀，适合于评价分段压裂水平井各段产油产水贡献。

2)新型化学示踪剂产品系列与酸化压裂体系配伍性良好，适用于碳酸盐岩储层水平井分段酸压改造产能监测。

3)通过现场检验，采用多级水剂和油剂可定量监测各压裂段产油产水能力，为水平井分段酸压效果评价提供可靠依据。

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2017-02-24

耿宇迪(1977-)，男，硕士，高级工程师，现主要从事储层改造工作，gengyudi@163.com。

[引著格式]耿宇迪，宋志峰，鄢宇杰，等.新型示踪剂产能监测技术研究及应用[J].长江大学学报(自科版), 2017,14(23):83～86.

TE357

A

1673-1409(2017)23-0083-04

[编辑] 帅群