CN108825226A - 一种采用化学示踪剂评估压后产气量的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气开采领域，具体涉及一种采用化学示踪剂评估压后产气量的方法及装置。该方法包括以下步骤：1)在对检测气井分层压裂时，将不同的化学示踪剂随压裂液泵入不同储层；所述化学示踪剂进入储层后在温度的作用下不断气化，与储层气体充分接触；2)对各压裂后的储层进行排采，取样分析各段化学示踪剂的组分含量，再计算分析得到检测气井各段的产出情况。本发明的方法能够获取气井各段在生产过程中的产气量，从而建立各段产量与地质、工程参数的一一对应关系。

Description

一种采用化学示踪剂评估压后产气量的方法及装置

技术领域

本发明属于油气开采领域，具体涉及一种采用化学示踪剂评估压后产气量的方法及装置。

背景技术

自上世纪50年代开始，石油工业就开始在油藏评价、剖面测试、调剖分析及评价中引入示踪剂技术，主要是用于监测注采井间的连通关系及注入流体在地层中的波及情况。

申请号为98114214.1的专利公布了一种化学示踪剂井间示踪测定技术，具体为在油田开发中在注水井中注入化学示踪剂；在生产井中取样，分析化学示踪剂的离子浓度；将浓度随时间的变化画出一条示踪剂产出曲线，通过对实测的若干个示踪剂产出浓度值进行拟合计算，求得需要的地层参数，即示踪剂到达的水淹层的层数、渗透率和厚度。该技术的示踪剂为硫氰酸铵、溴化钠和硝酸，存在用量大、成本高、检测误差较大的缺点，还会使矿化度增高，直接影响了聚合物溶液的粘度。

申请号为201310046155.4的专利公布了一种测量煤层气井的不同储层的产液量的方法，具体为：在对煤层气井的各储层进行分层压裂时，在不同的储层的压裂液中加入不同种类的化学示踪剂，且不同储层的压裂液中化学示踪剂的浓度相同；对各压裂后的储层进行合层排采，计量总产液量并检测采出液中各种类的化学示踪剂的浓度；根据采出液中各种类的化学示踪剂的浓度计算出不同储层的产液量。该方法如现场发生特殊作业时消耗时间较长，示踪材料已消耗殆尽，导致无法完成测试或者测试结果出现较大误差。

申请号为201310046155.4的专利公布了一种利用化学示踪剂测试体积压裂水平井各段油水贡献的方法，该方法，主要包含以下四个关键环节：一是确定油剂及水剂的种类；二是估算各段油剂及水剂的用量；三是明确水平井各段油剂及水剂的注入方式；四是在压裂液返排及生产过程中取样及分析化验，确定每段油剂及水剂中的有效示踪物质采出浓度，计算各段产油产水贡献率。该方法每种示踪剂均包括一种油剂及一种水剂，还需要根据序曲确定注入方式，这样实际操作和后续测定都较为复杂。

申请号为201711087266.4的专利公布了一种采用固体示踪剂的井间监测方法，该方法采用不溶于水的荧光固体颗粒为固体示踪剂。虽然该方法可以做到数据的可视化，但荧光类的示踪剂对环境有污染，对环境不友好，不适合推广应用。

综上，示踪监测技术目前用于监测压裂效果方面存在很多问题如：地层吸附及细菌蚕食；放射性或荧光类的污染，放射性示踪剂对人体有伤害，荧光类的示踪剂对环境有污染；现场发生特殊作业时消耗时间较长，示踪材料已消耗殆尽，导致无法完成测试或者测试结果出现较大误差；最重要的一点是目前技术只能评价产液贡献，无法对产层的气体进行标定。

现今天然气开发正向着“精细开采、清洁开发”阶段迈进。因此开发一种对环境友好且能对产层的气体进行标定的示踪监测方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种采用化学示踪剂评估压后产气量的方法，本发明的方法不受井眼轨迹、完井工艺、作业井深、井筒清洁条件、地层温度和压力影响，在实际应用上更具优势。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种采用化学示踪剂评估压后产气量的方法，包括以下步骤：

1)在对检测气井分层压裂时，将不同的化学示踪剂随压裂液泵入不同储层；所述化学示踪剂进入储层后在温度的作用下不断气化，与储层气体充分接触；

2)对各压裂后的储层进行排采，取样分析各段化学示踪剂的组分含量，再计算分析得到检测气井各段的产出情况。

通过各段的产出情况能够建立与地质、工程参数一一对应关系。

进一步，所述化学示踪剂为非放射性痕量气剂示踪剂，包括SF₆(六氟化硫)、CF₂Br₂(二氟二溴甲烷)、C₄F₈(八氟丁烷)的一种或多种。

所述非放射性痕量气剂示踪剂，在地面以液态的形成存在，通过配套注入设备与压裂设备连接。作业时只需要将不同成分的示踪剂随压裂液注入到对应段的地层即可。示踪剂进入地层后在温度的作用下不断气化，通过分子间的弥散和扩散作用与产层气体充分接触。

所述非放射性痕量气剂示踪剂的特点：为自然界不常见的、在色谱分析中有各自独特的峰值易于辨识的化学剂；非常惰性，基本不与任何物质发生化学反应，扩散率一致；无毒、无放射性、抗酸、抗碱；极小的地层吸附，用量少，返排时残留少，与目标介质物理亲和；非放射性示踪剂进行生产测井，不受井眼轨迹、完井工艺、作业井深、井筒清洁条件、地层温度和压力等影响；所需设备操作简单，工程风险小、在提高最终采收率的同时达到节约开发成本，与传统生产测井费用相当。

本发明的方法与传统生产测井对比优势见下表：

对比项目	生产工具测井(FSI)	示踪剂测试
			井筒条件	满足内径通过要求，小狗腿度、无缩径、井筒清洁	无需仪器入井，无任何限制条件
测试井深	目前极限5500m，下深受井斜限制	无需仪器入井，无任何限制条件
			井底压力	一般工具耐受压差上限70MPa	极度惰性-检定稳定压力180MPa
井底温度	精密仪器耐受温度<150℃	极度惰性-检定稳定温度360℃
			酸碱性	精密仪器对酸耐受度低	极度惰性-PH范围1-14保持稳定
监测时间	24小时测量1个剖面	提供产出剖面连续30天动态数据
			测量精度	涡轮转子模拟计算	定量精确刻画

所述化学示踪剂加入时在分层压裂的加砂阶段前。

进一步，不同储层化学示踪剂的浓度相同。

不同储层化学示踪剂的浓度相同包括：对于一个储层，先将该储层对应的化学示踪剂单独配成溶液，在对该储层进行压裂时，将该储层对应的化学示踪剂溶液与压裂液按一定比例注入该储层中；或者，对一个储层，将该储层对应的化学示踪剂加入该储层压裂液中，且不同储层的压裂液中化学示踪剂的浓度相同。

进一步，所述化学示踪剂的注入量按以下公式计算：

M＝100×Kp×T×3.14×r²

M:示踪剂用量；Kp:地层孔隙度；T：示踪剂的最小示踪度(ppb)；r:最大产能半径(通常采用邻井间距离作为最大产能半径)。

产量测定与生产实践密切相关，倘若所采用的示踪剂用量过大，则会进一步增加成本，与“降本增效”开采宗旨不符，同时也产生不必要的浪费，对过多的使用也会给环境的带来一定的影响，若示踪剂用量过小，则可能检测不到示踪剂，影响监测的正常进行。针对气体积压裂改造的特点，对示踪剂用量的设计进行了简化，得到了以上注入量的计算公式。

进一步，化学示踪剂随压裂液泵入不同储层中化学示踪剂占每段液量体积的30％-50％。

作为一种优选，化学示踪剂随压裂液泵入不同储层中化学示踪剂占每段液量体积的40％-50％。

进一步，步骤2)中取样为连续取样30天；1～10天每8小时对产出气进行一次取样，11～30天每12小时对产出气进行一次取样。

该取样为固定时间间隔取样，取50～70个气样进行分析；优选50个气样进行分析。

进一步，步骤2)具体为：对各压裂后的储层进行排采，被标记的气体返出至分离器进行气液分离，对通过分离器分离后的纯气体进行取样，并将样品进行气相色谱分析，检测出各段化学示踪剂的组分含量，再计算分析得到检测井各段的产出情况。

进一步，步骤2)得到各段化学示踪剂的组分含量数据后，得到每段产气占比与取样时间点的动态对应关系，再结合储层地质工程参数、压裂施工参数对储层进行综合评估。

具体分析流程如下：采集气样预处理→气相色谱仪测试→获取每个气样中每个种类示踪剂标记气体的组分含量→输出原始数据包。基于原始数据绘制出每一个测试段产气占比与取样时间点的动态对应关系曲线，展示动态产气变化规律。针对各测试段的产气动态变化，识别测试段中的主力层和差气层，可以结合储层地质工程参数、压裂施工参数对储层进行再认识、同时评估工程措施的效果。

进一步，其中计算产气量的计算公式为：

T＝Z1·Y1+Z2·Y2+·········ZnYn

Z-分配系数，由实验室根据油藏条件，室内检测获取；

Kn-示踪剂气测含量；

Yn-示踪剂气测总量；

T-单井综合因素评价值。

本发明的有益效果在于：

1)本发明提供的采用化学示踪剂评估压后产气量的方法采用的是非放射性痕量气剂示踪剂，其在地面以液态的形成存在，进入地层后在温度的作用下不断气化，通过分子间的弥散和扩散作用与产层气体充分接触，能够获取气井各段在生产过程中的产气量，从而建立各段产量与地质、工程参数的一一对应关系。

2)用本发明的方法进行生产测井，不受井眼轨迹、完井工艺、作业井深、井筒清洁条件、地层温度和压力等影响；且设备操作简单，工程风险小、与传统生产测井费用相当，在实际应用上更具优势。

3)本发明提供的方法可以进一步筛选高产主控储层特性和“经济甜点区”，为气水平井勘探开发方案优化、产量综合精细挖潜提供依据，以达到节约开发成本、提高最终采收率的目的。

附图说明

图1为Z201井静态产气剖面图。

图2为Z201井动态产气剖面图。

图3为地质、工程参数与产量综合分析图。

图4为Z201井示踪剂测试结果与FSI测试结果比图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细描述。优选实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例现场应用-以Z201井为例

1.井的基本情况

Z201井的构造位置为四川盆地A区块。该井完钻井深5167m，完钻层位龙马溪组，采用139.7mm套管完井，水平段长1300m，设计压裂分段18段。开发目的主要依据前期相邻区块压裂取得的认识，以评价A区块志留系龙马溪组页岩分布及含气性为目标，探索适合该区的储层压裂改造工艺。并结合示踪剂技术开展以下试验：

(1)采用非放射性痕量气剂示踪剂测试技术揭露各层段的产量贡献值；

(2)对比非放射性痕量气剂示踪剂测试技术和FSI生产测井在两个制度下的测试结果；

(3)利用非放射性痕量气剂示踪剂测试技术评价1-4段定向射孔应用效果；

施工阶段示踪剂伴随压裂液体进入地层，在压裂期间每段液量的30％-50％注入气剂示踪剂，每段示踪剂用量约250g，注入时间约20分钟。压裂结束后见气平稳后开始取样，共取气样70瓶，取样时间30天，筛选其中50瓶气样数据进行检测分析。

表1取样制度表

2.实验室测定结果

Z201井取样时间为30天，取样期间井口累计产气236.11万方。通过实验室对气样进行检测分析，建立本井静态产气剖面图，动态产气剖面图，单段地质、工程参数与产量分析图，地质、工程参数与产量综合分析图等。

图1中Z201井静态产气剖面图，表示在取样期间，各段产气量占总产气量的百分比值，以及表示各段相互间的对比关系。根据图数据可以得到结果：各段均有产出，未出现机械堵塞或者其他堵塞；主要贡献段为9、11、12、14、16、17，6段贡献产量52.2％；集中在水平段根部；

图2中Z201井动态产出剖面图，表示在取样期间，各段产能随开采时间增加的变化情况。每一个颜色的柱状图表示每一个取样时间点对应的返排气与总产出量的比值。曲线的变化表示示踪剂占比含量的变化，同时也表示各段之间返出量的变化差异，通过对比反应出井下生产的动态变化状况。

图3中地质、工程参数与产量综合分析图，通过地质、工程大数据分析，以揭示区域生产与储层特征之间的准确相互关系，以分析本井的主控因素，在数据充分的情况下，可筛选区块内进行高产的可能主控因素。

通过实验室分析数据表明：

(1)Z201井各段均有产出，未见段内有机械堵塞的情况；

(2)Z201井主要产气量集中在物性较好的水平段根部，即主力产气段：第9、11、12、14、16、17段，6段累计产气量占总产量的52.2％，各段产气量与加砂规模存在一定的正相关性，第11、12段产出气量最高；

(3)中等产气段：第2、3、5、7、13、15、8段，6段累计产气量占总产量的35.6％；

(4)低产气段：第1、4、6、8、10段，主要集中在水平段趾部和中部，5段累计产气量占总产量的12.3％；

(5)第1、2、3、4段合计产气量只占总气量的13％，属中等偏下产出贡献，定向射孔可能未见明显效果；

(6)Z201井高产主控因素与产量存在明确的相关性。

3.与FSI生产测井解释结果对比情况

本井分别进行了非放射性痕量气剂示踪剂测试和FSI生产测井，并选取了15万方和9万方两个生产制度下的各段产气量解释结果进行对比，对比结果见图4。

解释结果表明：非放射性痕量气剂示踪剂测试结果与FSI生产测井检测结果有细微差别，趋势基本一致。FSI生产测井只能提供各产气段的静态产气结果，不具备针对产量长期产出时反应动态变化的解释能力。

通过现场应用非放射性痕量气剂示踪剂检测技术和解释成果，对Z201井在检测期间各层段的产出情况有了更深入理解，同时与地址参数和工程参数的关系建立起来。根据现场应用能够得出以下结论：

(1)非放射性痕量气剂示踪剂检测技术能够充分了解生产井各段的静态与动态产气情况。建立了地质参数、工程参数与各段产量的联系，明确本井高产出段的主控因素；

(2)可定性的揭露本井定向射孔的应用效果；

(3)通过非放射性痕量气剂示踪剂检测技术，为压裂设计的优化提供依据，采用大数据的方式，建立地质。工程与产量的关系，为进一步认识油藏情况以及进一步筛选高产主控储层特性和“经济甜点区”分析提供重要参考；

(4)示踪剂测试结果与FSI测试结果对比整体趋势相同，部分段有较小差异。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种采用化学示踪剂评估压后产气量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在对检测气井分层压裂时，将不同的化学示踪剂随压裂液泵入不同储层；所述化学示踪剂进入储层后在温度的作用下不断气化，与储层气体充分接触；

2)对各压裂后的储层进行排采，取样分析各段化学示踪剂的组分含量，再计算分析得到检测气井各段的产出情况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学示踪剂为非放射性痕量气剂示踪剂，包括：SF₆(六氟化硫)、CF₂Br₂(二氟二溴甲烷)、C₄F₈(八氟丁烷)的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，不同储层化学示踪剂的浓度相同。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，化学示踪剂的用量按以下公式计算：

M＝100×Kp×T×3.14×r²

M:示踪剂用量；Kp:地层孔隙度；T:示踪剂的最小示踪度(ppb)；r:最大产能半径(采用邻井间距离作为最大产能半径)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，化学示踪剂随压裂液泵入不同储层中化学示踪剂占每段液量体积的30％-50％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中取样为连续取样30天；1～10天每8小时对产出气进行一次取样，11～30天每12小时对产出气进行一次取样。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)具体为：对各压裂后的储层进行排采，被标记的气体返出至分离器进行气液分离，对通过分离器分离后的纯气体进行取样，并将样品进行气相色谱分析，检测出各段化学示踪剂的组分含量，再计算分析得到检测井各段的产出情况。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)得到各段化学示踪剂的组分含量数据后，得到每段产气占比与取样时间点的动态对应关系，再结合储层地质工程参数、压裂施工参数对储层进行综合评估。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中计算产气量的计算公式为：

T＝Z1·Y1+Z2·Y2+·········ZnYn

Z-分配系数，由实验室根据油藏条件，室内检测获取；

Kn-示踪剂气测含量；

Yn-示踪剂气测总量；

T-单井综合因素评价值。