CN107740690A - 一种采用固体示踪剂的井间监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用固体示踪剂的井间监测方法。该井间监测方法包括：1)选择不溶于水的荧光固体颗粒为固体示踪剂；2)将固体示踪剂与水混合，配制示踪剂混合液；3)将示踪剂混合液由注入井注入，然后在监测井取样，检测示踪剂的产出情况。本发明提供的采用固体示踪剂的井间监测方法，采用不溶于水的固体颗粒为示踪剂，可以实现显微镜下的肉眼分辨，分析测试更加明确，做到了示踪剂监测由数据化到可视化，增强了示踪剂技术的可信度，突破了示踪剂监测对油藏中有无裂缝无疑判断的瓶颈。
Description
技术领域
本发明属于示踪剂领域，具体涉及一种采用固体示踪剂的井间监测方法。
背景技术
在油田开发过程中，为了及时、准确地分析、掌握被开采油层内油、气、水等各种流体的驱替、运移状况和动态，以便采取相应的开发调整方案和措施改善开发效果，需要采用井间示踪测试技术对有关油、气、水井进行监测，录取相关资料。
申请公布号为CN103615237A的专利公开了一种微量元素井间示踪剂及其应用，其是利用在地层及其所含流体中没有或含有极微的微量元素作为示踪剂，采用高分子亲水性络合物与稀土元素进行络合配制示踪剂，从注入井注入，然后按一定的取样规定在周围产出井取样，监测其产出情况，对样品进行分析，得出示踪产出曲线。该微量示踪剂是一种化学示踪剂，虽然具有用量少、种类多、检测精度高等优点，但是存在以下缺点：一是使用了ICP-Q型电感耦合等离子体质谱仪进行检测，检测程序复杂，费用较高；二是六氟磷酸具有很强的腐蚀性，容易对环境造成污染，操作过程、废料处理危险程度较高；三是由于使用了稀缺的稀土元素，造成示踪剂的成本较高。另外，其监测结果不能对油藏中是否存在裂缝及其开度进行直接反映和计算。
现有的油田井间监测技术由于使用复杂的监测仪器，导致监测成本较高，监测工艺复杂。所得到的结果不能直接描述油藏中裂缝的存在及相关计算。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用固体示踪剂的井间监测方法，从而解决现有井间监测技术存在的监测成本高、监测工艺复杂，不能对油藏中是否存在裂缝进行直观反映的问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种采用固体示踪剂的井间监测方法，包括以下步骤：
1)选择不溶于水的荧光固体颗粒为固体示踪剂；
2)将固体示踪剂与水混合，配制示踪剂混合液；
3)将示踪剂混合液由注入井注入，然后在监测井取样，检测示踪剂的产出情况。
本发明提供的采用固体示踪剂的井间监测方法，采用不溶于水的固体颗粒为示踪剂，可以实现显微镜下的肉眼分辨，分析测试更加简单，做到了示踪剂监测由数据化到可视化，增强了示踪剂技术的可信度，突破了示踪剂监测对油藏中有无裂缝无疑判断的瓶颈。
步骤1)中，所述固体示踪剂的密度为0.95-1.3g/cm3，粒径为1-200μm。所述固体示踪剂在pH＝5～7、矿化度为1.0×104～5.0×104ppm、温度为80～95℃的水样中，不发生变形、褪色、蚀斑现象。
步骤1)中，所述荧光固体颗粒在光照下发出彩色荧光。所述彩色荧光为红色、黄色、绿色、紫色、银白或蓝色荧光等。采用上述发出鲜艳荧光色的固体示踪剂，可方便在显微镜下进行肉眼分辨，可以直观判断示踪剂的存在并有利于后续监测结果的分析。
步骤2)中，固体示踪剂与水混合时的质量比为(0.1-5):100。
步骤3)中，示踪剂的注入量按以下公式计算：
A＝S×Vp×μ (1)；
Vp＝L·B·H·A·y·c·a (2)；
式(1)和式(2)中，A为示踪剂的注入量，单位为kg；S为示踪剂的检测灵敏度，单位为ppm；μ为余量系数，取1.0～4.0；Vp为示踪剂的最大稀释体积，单位为m3；L为裂缝长度，单位为m；B为裂缝开度，单位为cm；H为裂缝高度，单位为m；A为裂缝条数；y为裂缝迂曲度；c为沉降系数；a为安全系数。以上参数中，L取最大井距，B、A、y根据区域岩心、露头、薄片测算或估算，H取射孔层厚度，c为经验值，一般取大于1的数值，a为经验值，取1.5。
经典的气体或液体示踪剂用量的确定是基于Brigham-Smith公式：
G＝1.44×10-2·h·Φ·Sw·Cp·α0.265·L1.735 (3)；
式(3)中，G为示踪剂的用量，t；h为地层厚度，m；Sw为含水饱和度，％；Cp为从油井采出的示踪剂浓度峰值，mg/L；α为分散常数，m；Φ为储层孔隙度，％；L为井距，m。式(3)中，Sw、α、Cp均为可以经过实验获得的系数，Φ为常数。
现场应用时，为了计算简便推出等同效应的示踪剂用量公式：
G＝πL2·h·Φ·Sw·a·S·μ (4)；
式(4)中，a为扫及效率，％；μ为余量系数；S为示踪剂的检测灵敏度(同Cp)。式(4)反映的经典的气体或液体示踪剂用量的确定是以水井为中心至平均油井距离的圆柱体积为稀释体积，再以注入示踪剂的最小检测极限(能检测出示踪剂的最小浓度)为依据的导出用量。
步骤3)反映固体示踪剂的用量计算是基于Brigham-Smith公式的改进，即以水井为中心至平均油井距离的长方体体积为稀释体积，再以注入示踪剂的最小检测极限为依据的导出用量。
最大稀释体积的数量决定了示踪剂的用量大小和监测成败，如果该公式使用不当，一是会造成该监测项目的示踪剂用量过大，直接造成成本过高和储层堵塞。二是示踪剂用量过小，虽然成本低，但是注入示踪剂浓度过低而检测不到示踪剂，导致监测项目失败。
本发明首次提出上述基于固体示踪剂的注入量公式，此公式是等同于Brigham-Smith公式同类功能，是固体示踪剂监测油藏中裂缝或大孔道的理论依据，经试验结果证明，应用效果良好，可以为本发明的井间监测方法提供理论支持。
步骤3)中，取样时，前十天每天取样两次，两次取样之间的时间间隔至少为8h；第十一天起，每天取样一次。
步骤3)中，所述检测示踪剂的产出情况包括以下步骤：
a)将所取样品进行油水分离，得到油样和水样；
b)取水样制作薄片，利用显微镜检测薄片中固体示踪剂的颗粒总数、粒径大小，制作示踪剂的产出曲线。
取水样制作薄片的步骤为：取1滴～2滴(约1/10ml)水样于载玻片上，再用盖薄片盖住水样制成薄片。
步骤3)中，根据固体示踪剂的粒径大小，利用1/3架桥理论，换算得到裂缝的开度。该步骤中，可利用1/3架桥理论，进行上述换算，进而刻画该地区微裂缝的平面展布，并可以进一步由上述开度数值计算得到其他储层参数。
1/3架桥理论认为：当d颗粒＞1/3d孔隙时，颗粒无法进入储层；当3d颗粒≤d孔隙≤10d颗粒时，固相颗粒则易进入储层；当10d颗粒＜d孔隙时，颗粒很容易进入储层；d孔隙为储层中孔隙间的喉道或裂缝开度，不是孔隙的直径。步骤3)中，根据显微镜中标尺量出固体示踪剂的粒径大小，利用1/3架桥理论，将测得的固体示踪剂的粒径数乘以3，即得微裂缝的开度。
本发明提供的采用固体示踪剂的井间监测方法，省去了以往通过软件计算反演得到储层参数，而是通过对固体示踪剂的监测，判断区域微裂缝或者大孔道的存在，并直接换算得到储层中大孔道或者微裂缝的开度(即宽度)，为后续的调剖或调驱提供更可信参数，提高调剖或调驱成功率，也可以为油藏描述区域微裂缝提供证据。
附图说明
图1为固体示踪剂的注入示意图；
图2为固体示踪剂在微裂缝中的运移示意图；
图3为实施例中在显微镜下观察到的固体示踪剂的影像图；
图4为鄂尔多斯盆地姬嫄油田长4+5储层微裂缝开度频率分布图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。关于1/3架桥理论的相关内容可参考赵修太等人(颗粒类调剖堵水剂的研究现状与发展趋势，石油钻采工艺，2015年7月，第37卷第4期)的相关研究。
本发明的采用固体示踪剂的井间监测方法，主要是选用可发出各色荧光并能满足选择标准的固体颗粒为固体示踪剂，将固体示踪剂注入注水井后，在监测井通过显微镜直接进行观察，记录示踪剂的颗粒总数、粒径大小，抓取固体示踪剂彩色图片，完成示踪剂产出情况分析。
固体示踪剂注入注水井的示意图如图1所示，示踪剂混合液储罐1中的示踪剂混合液在注入泵2的作用下进入示踪剂注入通道3，注入水进入注水管道4，示踪剂注入通道和注水管道中的注入液体混合后进入注入井，经过如图2所示意的微裂缝运移后进入监测井，经过对监测井的取样、检测、分析，得到储层中大孔道或者微裂缝的参数特征，从而为后期的调剖或调驱提供直观储层物性数据，增加调剖或调驱的针对性和成功率。
本发明所选用的固体示踪剂为荧光颜料，荧光颜料一般由荧光染料、载体树脂和助剂三部分组成。荧光染料可在荧光灯照射下发出彩色荧光，但存在日晒牢度低、耐久性差等不足，所以需要分散在载体树脂中，以固溶体的形式存在。不同荧光颜料的荧光染料、载体树脂、助剂组成各异，可参照现有荧光颜料的制备方法或对现有的荧光颜料产品进行筛选，来得到适于作为固体示踪剂的品种。具体地，荧光颜料可采用黄山天合荧光科技有限公司的SQ系列、Z系列、WLX系列、AX系列，深圳市广虹塑胶颜料有限公司的210series系列，佛山市秀彩化工有限公司的YS系列，佛山市美嘉彩化工有限公司的MJ系列、MC系列、B系列，永鑫颜料公司的Z(HZ)系列、AX系列，深圳市伟昌颜料有限公司的PS系列，深圳市翔彩化工颜料有限公司的XC系列，东莞市利仁颜料科技有限公司的荧光粉系列产品等。
荧光颜料的筛选标准如下：
①不溶于水；密度为1.18-1.3g/cm3；粒径分布区间为1-200μm；
②在pH＝5～7、矿化度为1.0×104～5.0×104ppm、温度为95℃的水样中，不发生变形、褪色、蚀斑现象；
③在荧光灯照射下发出红、黄、绿、紫、银白或蓝色荧光。
上述固体示踪剂不含镉、汞、铅等重金属，以及单溴联苯(PBBs)、多溴联苯、多溴二苯醚(PBDEs)等物质。采用多种荧光色的固体示踪剂，可以满足油田多层开发的监测需要。
对粒径的选择过程中，可以根据不同的油藏选择1-10μm、2-20μm、5-30μm、5-50μm、10-100μm、10-200μm的粒径分布，在选定的粒径分布范围内，优选各粒径按橄榄球型展布(即中间粒径占绝大多数)。
上述固体示踪剂对油藏地层物理化学条件(选择标准②)的测试过程如下：将待测示踪剂与pH为5.0的酸性水按质量比1:1混合，配制成半稠状流体，放置24h，观察示踪剂不发生变形、褪色、蚀斑现象，再进入后续矿化度检测；将示踪剂与矿化度值满足要求的地层水按质量比1:2混合，配制成半稠状流体，放置24h，然后加热至95℃，保温48h，观察示踪剂不发生变形、褪色、蚀斑现象，即证明所选用的固体示踪剂能够耐受油藏的地层物理化学条件。
示踪剂的注入量按以下公式计算：
A＝S×Vp×μ (1)；
Vp＝L·B·H·A·y·c·a (2)；
式(1)和式(2)中，A为示踪剂的注入量，单位为kg；S为示踪剂的检测灵敏度，单位为ppm；μ为余量系数，取值为1.1～4.0；Vp为示踪剂的最大稀释体积，单位为m3；L为裂缝长度，单位为m，取最大井距；B为裂缝开度，单位为cm，根据区域岩心、露头、薄片进行测算，取值为0.5～3.0；H为裂缝高度，单位为m，取射孔层厚度；A为裂缝条数，根据区域岩心、露头、薄片进行测算，取值为1.0～5；y为裂缝迂曲度，根据区域岩心、露头、薄片进行估算，取值为1.0～4；c为沉降系数，取值为1.1～1.8；a为安全系数，取1.5。
以下具体实施例中，目的层位为鄂尔多斯盆地长4+5储层，选择黄山天合荧光科技有限公司的WLX系列产品中的红色微颗粒为固体示踪剂，其密度为1.2g/cm3，粒径为1-10μm，荧光的激发波长为592nm。
本发明的采用固体示踪剂的井间监测方法的具体实施例，采用以下步骤：
1)将固体示踪剂和水按质量比3:100混合，配制示踪剂混合液；
2)将示踪剂混合液、水按正常注入条件注入注水井中，固体示踪剂的注入量按公式(1)、(2)计算，L、B、H、A、y、c、a、S、μ的具体分别为383.9m、3cm、10m、5条、4、1.8、1.5、1ppm、3；
3)在监测井中取样，取样时间间隔固定，具体为：前十天一天两次，具体为上午一次、下午一次，第十一天起，每天一次；
4)将步骤3)所取样品进行油水分离，分别得到油样和水样；
5)将水样制作薄片，并利用高倍显微镜对薄片进行观察，检测每个水样中示踪剂的颗粒总数、粒径大小，抓取固体示踪剂在显微镜下的影像图(图3)，制作示踪剂产物曲线；对图3中的固体示踪剂进行观察测量，记录颗粒总数及粒径大小分布；
6)利用1/3架桥理论，将图3中固体示踪剂的粒径大小换算为大孔道或者微裂缝的开度，粒径大小数量乘以3得到微裂缝开度，换算结果如表1所示。
表1图3中固体示踪剂测量的直径与计算的裂缝开度表
根据王瑞飞与孙卫(鄂尔多斯盆地姬塬油田上三叠统延长组超低渗透砂岩储层微裂缝研究，地质论评，2009年5月，第55卷第3期)的薄片鉴定和物性分析结果，鄂尔多斯盆地长4+5储层微裂缝开度主要分布在1-10μm之间，其次为10-20μm，再次为20-30μm(如图4所示)。利用本发明的方法所得的裂缝开度数据与上述数据基本吻合，证实了本发明的方法在实际应用中的有效性。
通过本发明的采用固体示踪剂的井间监测方法的应用，可以得到固体示踪剂的可视化信息和裂缝开度数据，一方面可以证实注入井与监测井的连通情况，另一方面通过粒径与微裂缝开度的换算，刻画该区域微裂缝的平面展布，换算得出其他储层参数，为后期的调剖或调驱提供可靠数据支持。
Claims (9)
1.一种采用固体示踪剂的井间监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)选择不溶于水的荧光固体颗粒为固体示踪剂；
2)将固体示踪剂与水混合，配制示踪剂混合液；
3)将示踪剂混合液由注入井注入，然后在监测井取样，检测示踪剂的产出情况。
2.如权利要求1所述的采用固体示踪剂的井间监测方法，其特征在于，步骤1)中，所述固体示踪剂的密度为0.95-1.3g/cm3，粒径为1-200μm。
3.如权利要求1或2所述的采用固体示踪剂的井间监测方法，其特征在于，步骤1)中，所述荧光固体颗粒在光照下发出彩色荧光。
4.如权利要求3所述的采用固体示踪剂的井间监测方法，其特征在于，所述彩色荧光为红色、黄色、绿色、紫色、银白或蓝色荧光。
5.如权利要求1所述的采用固体示踪剂的井间监测方法，其特征在于，步骤2)中，固体示踪剂与水混合时的质量比为(0.1-5):100。
6.如权利要求1所述的采用固体示踪剂的井间监测方法，其特征在于，步骤3)中，示踪剂的注入量按以下公式计算：
A＝S×Vp×μ (1)；
Vp＝L·B·H·A·y·c·a (2)；
式(1)和式(2)中，A为示踪剂的注入量，单位为kg；S为示踪剂的检测灵敏度，单位为ppm；μ为余量系数，取1.0～4.0；Vp为示踪剂的最大稀释体积，单位为m3；L为裂缝长度，单位为m；B为裂缝开度，单位为cm；H为裂缝高度，单位为m；A为裂缝条数；y为裂缝迂曲度；c为沉降系数；a为安全系数。
7.如权利要求1所述的采用固体示踪剂的井间监测方法，其特征在于，步骤3)中，取样时，前十天每天取样两次，两次取样之间的时间间隔至少为8h；第十一天起，每天取样一次。
8.如权利要求1所述的采用固体示踪剂的井间监测方法，其特征在于，步骤3)中，所述检测示踪剂的产出情况包括以下步骤：
a)将所取样品进行油水分离，得到油样和水样；
b)取水样制作薄片，利用显微镜检测薄片中固体示踪剂的颗粒总数、粒径大小，制作示踪剂的产出曲线。
9.如权利要求1或8所述的采用固体示踪剂的井间监测方法，其特征在于，步骤3)中，根据固体示踪剂的粒径大小，利用1/3架桥理论，换算得到裂缝的开度。
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