CN110735632B - 基于示踪剂的多级水力压裂后的生产测井的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了基于示踪剂的多级水力压裂后的生产测井方法，所述方法基于以聚合物微球形式生产荧光标记物，所述荧光标记物由树脂分散体和发光物质制备，将所获得的标记物与载体介质混合并放置在储层岩石内产生的裂缝中，在地面取样含有标记物的生产的流体，使用荧光测定法分析样品以确定标记物的代码/信号特征及其浓度，基于分别针对油和水的分析结果确定每个井层/压裂段对总井产量的贡献，其特征在于，使用发光物质进行所述标记物的制备，所述发光物质通过聚合制备，通过流式细胞荧光测定法确定井液样品中标记物的代码和浓度，基于这些计算的结果，计算相应压裂层段的流入量。本发明方法提高在地层的多级水力压裂中确定井下流体流入量的结果的可靠性。

Description

基于示踪剂的多级水力压裂后的生产测井的方法

技术领域

本发明涉及石油工业，可用于储层开发和油井产量优化。

背景技术

上游石油工业的主要任务是提高储层开发效率，优化油井产量。为了优化油井产量，在指定井筒层段或压裂段/口的地层流体流入量(inflow)的可靠的井下数据的获得是必须的。生产测井数据阐明了储层流体动力学，允许产量优化和水突破控制。因此，至关重要的是确保定量测定流入每个井层/压裂段的生产流体的可靠性。

识别流体流入量有各种方法，包括使用在地面确认生产流体样品的示踪剂。这些是获得可靠的井下数据的最直接和一贯的方法，基于对通过井筒携带到地面的示踪剂的分析。示踪剂分析应与有关储层孔隙度和渗透率数据、井底压力和含水量变化的数据结合使用。

在已知的研究方法中，示踪剂与流体一起注入地层，它们通过地层和生产井的井底区域，然后选择并分析来自井流回的流体样品。

有一种确定井下流体流入量的已知方法。根据这种方法，将示踪剂引入到泵入井中的驱替流体中，然后确定其在生产井中的浓度，确定每个地层的主要参数，而在地层条件下稳定的盐(如荧光素钠、碱金属硫酸盐)用作示踪剂，随后记录阳离子或阴离子如钠离子、钙离子、镁离子、锶离子、钡离子，硫酸根、硼酸根和氟离子在水中的浓度。RU2315863,公开于2008年01月27日。

有一种已知的确认井下流体流入量的方法，其可以描述如下：将示踪剂混合到泵入井中的驱替流体中。而通过制备由树脂、溶剂和各种颜色的有机发光物质以1：1：0.1的比例组成的形成均匀混合物的微粒悬浮液生产示踪剂。一旦这种混合物固化，将其研磨，并将小于2mm的颗粒过筛并与氨和阴离子表面活性剂的溶液以1：0.6：0.05的比例混合，随后重新研磨以制备含有所产生的粉末和水(体积比0.001：1)的悬浮水溶液。以1013微粒/m³的浓度将其注入地层，然后通过频谱分析仪进行定量荧光分析检测生产井井筒液体中示踪剂的颜色和浓度。RU 2164599,公开于2001年03月27日.

上述方法被认为是与要求保护的方法最接近的类似方法。该已知方法的缺点是在油藏中泵送流体流动流体动力学的不确定性，因此荧光团标记的材料不能完全从注入井渗透到生产井中。此外，分子荧光团的使用受限于荧光最大值必须在荧光光谱中显著间隔开的事实，这限制了可以使用的荧光物质的范围。

上述所有方法的主要缺点是确定了作为整体的井的效率，并且因此当多级水力压裂时，不可能确认每个井层/压裂段的地层流体的流入量。

发明内容

所要求保护的方法的技术效果是提高在地层的多级水力压裂中确定井下流体流入量的结果的可靠性。

一种确定地层多级水力压裂中井下流体流入量的方法。所述方法包括以聚合物微球形式生产荧光标记物，所述荧光标记物由树脂分散体和发光物质制备，将所获得的标记物与载体介质混合，将该组合物放置在储层岩石内产生的裂缝中，在地面取样含有标记物的生产的流体，使用荧光测定法分析样品以确定标记物的代码/信号(s ignatures)及其浓度，基于分别针对油和水的分析结果确定每个井层/压裂段对总井产量的贡献，其特征在于，使用发光物质进行所述标记物的制备，所述发光物质在暴露于UV辐射或波长为320-760nm的可见光辐射时在350-780nm的波长范围内独立地发荧光，并且在所述发光物质的二元混合物的形式中其比例为0.01：0.99至0.99：0.01，通过苯乙烯与二乙烯基苯的自由基共聚或三聚氰胺-甲醛或脲-甲醛树脂的分散缩聚，或四乙氧基硅烷的水解缩聚，以20-30％水悬浮液引入，其中在所述混合物中固化树脂重量为0.1-5.0％，获得包含40-60％质量分数的干燥残余物的分散体；用于多级水力压裂的任何支撑材料例如石英砂或硅铝酸盐支撑剂可用作载体介质，其中将所述标记物置于亲水或疏水的环氧树脂基聚合物涂层中，所述载体介质及所述标记物被送入水平井，通过流式细胞荧光测定法确定井液样品中标记物的代码和浓度，基于这些计算的结果，计算相应压裂层段的流入量。

所述聚合物微球的尺寸为1-3微米，发光物质选自硒化物、硫化物、碲化锌或镉。

生产过程允许获得的聚合物涂覆的支撑材料用于多级水力压裂。例如，硅铝酸盐支撑剂或石英砂可用作支撑材料。支撑剂和沙子的技术和工艺没有区别。当用一种支撑材料替代另一种支撑材料时，该技术的普适性不需要对该方法进行任何改变。所要求保护的方法包括使用支撑材料作为荧光标记的载体，根据所述要求保护的方法生产的单分散聚合物微球用作标记物，所述标记物结合到所述支撑材料的聚合物壳中。

泵送到各个压裂段的支撑材料带有标记物的唯一代码/信号。所述代码由微球中荧光团的独特组合确定。将相应的代码注入到地层的多级水力压裂的每个层段中，而代码的数量对应于压裂层段的数量。

本方法的实施允许定量确定每个水力压裂段的储层流体流入，并且获得的结果具有改进的可靠性。通过流式细胞荧光测定法分析每种类型的代码微球浓度，其主要优点是精确确认每个代码的微球数量。

因此，对于水力压裂的每个层段，每个代码的标记物浓度被重新计算到储层地层流体的流入中。尼罗蓝、荧光素钠、二乙酸荧光素、二乙酸二氯荧光素、异硫氰酸荧光素、香豆素、二乙氨基香豆素、若丹明族的芴胺基团可用作荧光物质。使用硒化物、硫化物、碲化锌或镉可获得最佳结果。

与检测所有粒子类型的积分荧光强度的传统的荧光测定法相比，细胞荧光测定法使得可以针对每个单独的粒子检测具有某些激发和发射波长(它们被称为“通道”)的荧光强度。

这种通道的数量通常很大，在我们的例子中有15个检测通道(2个光散射和13个发光通道)。因此，每个分析的标记物表示15维空间中的点。该方法允许相对于15维空间内的感兴趣参数以一定精度对标记物进行分类。基于所获得的分类结果，根据关于标记物编码的信息，可以计算分析流体中每种标记物类型的定量比。

具体实施方式

实施例

实施例1

在1重量份十二烷基硫酸钠和1重量份聚乙烯醇存在下，2重量份三聚氰胺和3重量份甲醛在70重量份水中通过两阶段分散缩聚制备三聚氰胺-甲醛微球。

在第一阶段，羟甲基三聚氰胺衍生物在pH＝9下制备，而氢氧化钾水溶液用作pH调节剂。第一阶段持续45分钟。在第二阶段，在pH＝6时获得完全固化的微球，而正磷酸的水溶液用作pH调节剂。

第二阶段持续1小时。在第一阶段加入浓度为10重量％的水性磷光体分散体分散体的量为约5％(重量)。在第二阶段完成后，通过沉降浓缩分散体以获得40至60％(重量)的干燥残余物，其中干燥残余物由聚合物微球体组成，其中每一个聚合物微球体并入一种或两种发光物质，然后将分散体分为两部分。

分散体的第一部分是亲水性标记物的分散体。分散体的第二部分用于产生疏水性标记物的分散体，通过用选自一系列芳族溶剂(如苯、甲苯、二甲苯)的非极性有机溶剂连续处理水分散体，然后用丙烯酸酯系列的两亲共聚物处理，随后除水，因此水被非极性有机溶剂取代。疏水性标记物的干燥残余物的浓度为40至60％(重量)。

在这种情况下，标记物变得完全亲油，即它们失去分散在水中的能力，同时它们易于分散在非极性芳族溶剂中。

然后根据表1以类似的方式制备标记物与其他荧光团的分散体。

表1–标记物代码

因此获得了20个标记物的代码号。

下一步是用亲水或疏水聚合物涂层生产支撑材料，对于每批支撑材料，使用一个标记物代码。因此，可以生产20个亲水支撑材料代码和20个疏水支撑材料代码。

以下是具有亲水性聚合物涂层的支撑材料生产的描述。

亲水性标记物的水性分散体在混合器中与支撑剂、环氧树脂、硬化剂和亲水性填料混合。使用环氧树脂作为树脂，硬化剂是胺。填料是水溶性聚合物。

具有疏水性聚合物涂层的支撑材料根据以下方法生产。

疏水性标记物的有机分散体在混合器中与支撑材料、环氧树脂、硬化剂和疏水性填料混合。使用环氧树脂作为树脂，硬化剂是胺。填料是硬脂酸钙或微滑石。然后将亲水性和疏水性支撑材料以1：1的重量比混合，并在多级水力压裂过程中用于水平井中。

在这种情况下，支撑材料的代码号对应于压裂段。例如，在水力压裂的第一段，使用代码#1，在第二段使用代码#2，第三段-#3等。

在压裂液流出后，在井口处采集生产流体样品，然后使用流式细胞荧光测定法分析。

该分析包括三个连续阶段：样品制备、细胞荧光测定和分析数据的解释。

样品制备是指使用反乳化剂剂将生产流体样品分离成烃和(如果存在的)水相。

将水相在1200g负荷下离心，除去残留的微乳液，在超声分散器上分散，并通过细胞荧光测定法进行分析。

随后用有机溶剂处理地层流体的烃相，介电常数的值逐渐增加，水是最后的溶剂。将获得的水相在1200g的负荷下离心，除去残留的微乳液，在超声分散器上分散，并通过细胞荧光测定法进行分析。

在此阶段，确定每种地层流体样品的含水量和粘度。

样品的细胞荧光测定分别针对地层流体的水相和水反烃相进行。结果，在15维空间中获得光谱图像。

在专业软件的帮助下，根据编码信息的标记，根据得到的分类进行解释，确认分析混合物中每种标记物的定量比例。

考虑到井的相关储层温度、储层压力和流体动力学参数对标记物浓度的影响的已知一致模式，重新计算每个标记物类型(亲水或疏水)的定量比率以及分析的混合物中每个标记物代码的结果数据到多级水力压裂的每阶段的流入剖面图中。

通过水力压裂阶段的时间和每个阶段的烃相和水相的累积流量，计算结果以流入图的形式进行可视化。总流量和油井运行模式的数据的可用性，以及足以用于研究的烃化合物和水的存在作为可视化的采样标准。为了确定层段的体积值，考虑井的总生产率：考虑到烃相的密度，为了获得烃相/吨的正确体积值将其换算成m3/天。

实施例2

4重量份尿素和7重量份甲醛在80重量份水中与2重量份十二烷基硫酸钠和1重量份淀粉一起，通过两阶段分散缩聚获得脲-甲醛微球。

在第一阶段期间，在pH＝10时，产生尿素的羟甲基衍生物，而氢氧化钾的水溶液用作pH调节剂。第一阶段的持续时间至少为45分钟。

在第一阶段期间，在pH＝2时，产生完全固化的微球，而甲酸的水溶液用作pH调节剂。然后加入1％荧光素钠水溶液并混合40分钟。

然后通过沉降浓缩分散体至干燥残余物含量为50重量％，其中干燥残余物由其中并入了发光物质的聚合物微球组成。

余下的程序同实施例1。

实施例3

根据方法制备二氧化硅微球。将70分重量份乙醇、7重量份氨水溶液、3重量份水和水分散体进行混合，所述水分散体为硫化镉和硒化锌的比例为1：1的混合物(水分散体10重量％)，分散体浓度为10重量％。之后加入4重量份四乙氧基硅烷。

将反应混合物搅拌8小时直至粒径变化停止。使用配备有直接和横向光散射传感器的流式细胞荧光计进行颗粒生长控制。因此产生微球的醇分散体。

然后，加入发光物质的水分散体(量子点-硫化镉，10重量％)，而分散体的量为约7％(重量)。

之后，通过沉降浓缩分散体至干燥残余物含量为50％(重量)，其中干燥残余物由具有并入其中的发光物质的混合物的聚合物微球体组成。余下的程序同实施例1。

实施例4

通过苯乙烯和二乙烯基苯在水性介质中的三维自由基共聚合的方法制备交联聚苯乙烯的微球。除氧后，向预处理水(80重量份)中加入10重量份苯乙烯、0.2分重量份二乙烯基苯、0.8重量份十二烷基硫酸钠、1重量份聚乙烯吡咯烷酮和0.2重量份引发剂(即偶氮二异丁腈)。

将温度升至70℃，反应进行24小时。共聚过程结束后，蒸馏出残留的苯乙烯，加入10％发光物质混合物的水分散体。发光物质是硫化物和硒化锌(10％重量)的混合物的量子点，分散体的量为约10重量％。

之后，通过沉降浓缩分散体至干重量为60重量％，其中干燥残余物由具有并入其中的量子点的聚合物微球组成。

余下的程序同实施例1。

与已知方法相比，所要求保护的方法在确定流入量方面使得所得结果的可靠性提高20-25％。

Claims (4)

1.基于示踪剂的多级水力压裂后的生产测井方法，所述方法基于生产呈聚合物微球形式的荧光标记物，所述荧光标记物用树脂分散体和发光物质制备，将所获得的荧光标记物与载体介质合并以获得组合物，将该组合物放置在储层岩石内产生的裂缝中，在地面取样含有荧光标记物的生产流体，使用流式细胞荧光测定法分析样品以确定荧光标记物的代码和荧光标记物的浓度，基于分别针对油和水的分析结果确定每个井层或压裂段对总井产量的贡献，其特征在于，使用发光物质进行所述荧光标记物的制备，所述发光物质在暴露于UV辐射或波长为320-760nm的可见光辐射时在350-780nm的波长范围内独立地发荧光，并且在所述发光物质的二元混合物的形式中其比例为0.01:0.99至0.99:0.01，通过苯乙烯与二乙烯基苯的自由基共聚，或三聚氰胺-甲醛或脲-甲醛树脂的分散缩聚，或四乙氧基硅烷的水解缩聚，以20-30％水悬浮液引入，其中在混合物中固化树脂重量为0.1-5.0％，获得包含40-60％质量分数的干燥残余物的分散体，所述干燥残余物由聚合物微球组成；用于多级水力压裂的任何支撑材料用作载体介质，其中将所述荧光标记物置于亲水或疏水环氧树脂基聚合物涂层中，荧光标记物与载体介质一起被送入水平井，通过流式细胞荧光测定法识别井液样品中荧光标记物的代码和浓度，基于上述荧光标记物的代码和浓度，计算相应压裂层段的流入量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于聚合物微球的尺寸为1-3微米。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于发光物质选自硒化物、硫化物、碲化锌或碲化镉。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：用于多级水力压裂的任何支撑材料为铝硅酸盐支撑剂。