CN112065372A - 一种数据信息化新材料智能缓释示踪剂及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明属信息化新材料技术领域，尤其涉及一种数据信息化新材料智能缓释示踪剂及其方法，该示踪剂包括示踪剂组分、包容材料，所述包容材料可智能控制示踪剂组分的释放条件和释放速度。本发明的新材料智能缓释示踪剂，其包括水溶性和油溶性两类，水溶性智能缓释示踪剂遇水均匀释放示踪剂，遇油不释放；油溶性智能缓释示踪剂遇油释放示踪剂，遇水不释放；释放速度均匀可控，释放周期长，本发明是示踪剂制备方法简洁高效，无污染，安全环保，利用本发明的示踪剂监测技术来长期监测油水井各段的产油、产液剖面，本发明的新材料示踪剂在油气能源的智能示踪检测领域将有重大的用途和广泛的影响。

Description

一种数据信息化新材料智能缓释示踪剂及其方法

技术领域

本发明属信息化新材料技术领域，尤其涉及一种智能缓释示踪剂及其方法。

背景技术

新材料是指新近发展或正在发展的具有优异性能的结构材料和有优益性质的功能材料，新的智能化材料技术在我国发展战略性规划中也有明确要求，新材料产业发展对科技进步具有不可低估的作用，在油气能源开发的行业尤其在油气能源的示踪检测领域作用及其重要，然而，现有的水溶性或油溶性固体示踪剂，存在有效期较短、难以长期监测，另外溶解速度不可控，并非匀速释放示踪剂，无法精确定量，也就无法更深层次的实现示踪剂智能释放和控制的缺陷，因此急需开发一种示踪剂已解决现有的问题。

发明内容

为了解决上述问题之一，本发明提供了一种数据信息化新材料智能缓释示踪剂的技术方案，包括示踪剂组分、包容材料，所述包容材料可智能控制示踪剂组分的释放条件和释放速度。

进一步地，所述的示踪剂组分包括水溶性示踪剂和油溶性示踪剂，所述释放条件包括遇水释放或遇油释放，所述的释放速度可实现不同阶段所需的释放速度。

进一步地，所述所需的释放速度包括释放速度稳定。

进一步地，所述水溶性示踪剂遇水释放出，遇油不释放，所述油溶性示踪剂遇油释放出，遇水不释放。

进一步地，所述包容材料为连续相，所述示踪剂组分为分散相，所述水溶性示踪剂的包容材料由亲水憎油材料组成，所述油溶性示踪剂的包容材料由亲油憎水材料组成。

本发明还提供一种所述的示踪剂自控释放的方法，首先将示踪剂浸入油或水的介质中使示踪剂包容材料的选择油或水进行浸润，其次包容材料自控示踪剂组分溶解形成浓度差，最后使示踪剂组分按一定的迁移速度向外释放。

进一步地，所述包容材料包括亲水包容材料，亲水包容材料使示踪剂组分按一定的迁移速度向外释放过程还包括如下步骤，步骤一：亲水包容材料遇油稳定不溶解；步骤二：亲水包容材料遇水使水浸润材料表面；步骤三：水分进入包容材料内部；步骤四：包容材料分子间作用力减少，间隙增加；步骤五：示踪剂组分在包容材料内部溶解；步骤六：示踪剂组分向外部迁移；步骤七：示踪剂组分经过恒定释放、减少直至释放速度为零。

进一步地，所述包容材料包括亲油包容材料，亲油包容材料使示踪剂组分按一定的迁移速度向外释放过程还还包括如下步骤，步骤一：亲水包容材料遇油稳定不溶解；步骤二：亲水包容材料遇水使水浸润材料表面；步骤三：水分进入包容材料内部；步骤四：包容材料分子间作用力减少，间隙增加；步骤五：示踪剂组分在包容材料内部溶解；步骤六：示踪剂组分向外部迁移；步骤七：亲水包容材料自控示踪剂组分释放速度稳定；步骤八：示踪剂组分经过恒定释放、减少直至释放速度为零。

本发明还提供一种所述的示踪剂的制备方法，将包容材料以连续相形式裹挟着示踪剂，对应的将示踪剂组分以分散相形式存在于包容材料中的成型过程。

本发明也提供一种所述的示踪剂监测产油、产液剖面方法，包括将示踪剂固定于专用载体上，随管柱或筛管置于油井每个层段位置的步骤。

本发明的先进性：通过本发明的技术方案能实现示踪剂智能缓释，本发明智能缓释示踪剂中包括水溶性和油溶性两类，水溶性智能缓释示踪剂遇水均匀释放示踪剂，遇油不释放；油溶性智能缓释示踪剂遇油释放示踪剂，遇水不释放；释放速度均匀可控，释放周期长达0.5-3年，利用本发明的示踪剂监测技术来长期监测油水井各段的产油、产液剖面。

附图说明

图1：为本发明实施例中水溶性示踪剂的释放周期和释放速率；

图2：为本发明实施例中油溶性示踪剂的释放周期和释放速率。

具体实施方式

对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围

一种数据信息化新材料智能缓释示踪剂包括示踪剂组分、包容材料，所述包容材料可使示踪剂释放条件和释放速度智能控制。

所述的示踪剂组分包括水溶性示踪剂和油溶性示踪剂，所述包容材料包括亲水憎油型包容材料和亲油憎水型包容材料。

当本发明优选水溶性示踪剂为稀土元素络合物、亲水憎油型包容材料选择亲水聚氨酯构成水溶性智能缓释示踪剂，该示踪剂的制备包括以下过程：将亲水憎油型包容材料以连续相形式裹挟着稀土元素络合物水溶性示踪剂，对应的水溶性示踪剂以分散相形式存在于亲水憎油型包容材料中形成水溶性示踪剂的成型过程。稀土元素络合物构成的水溶性示踪剂遇水释放出，遇油不释放。

下文详细说明本发明水溶性示踪剂的智控释放过程。

当亲水聚氨酯包容材料遇水时，亲水包容材料遇水→水浸润材料表面→水分进入包容材料内部→包容材料分子间作用力减少、间隙增加→示踪剂在包容材料内部溶解→形成示踪剂浓度差→示踪剂向外部迁移→示踪剂减少→释放速度为零。

当亲水聚氨酯包容材料遇油时情况：亲水包容材料遇油→示踪剂在包容材料内部封闭，示踪剂不迁移，示踪剂稳定保持。

当本发明优选亲油憎水型包容材料为亲油聚氨酯、油溶性示踪剂选择芳香烃氟系化合物构成油溶性示踪剂，该示踪剂的制备包括以下方式：将亲油聚氨酯型包容材料以连续相形式裹挟着香烃氟系化合物油溶性示踪剂，对应的油溶性示踪剂以分散相形式存在于亲油聚氨酯包容材料中形成油溶性示踪剂的成型过程。

该油溶性示踪剂遇油释放出，遇水不释放，下文详细说明本发明油溶性示踪剂的智控释放过程。

当亲油聚氨酯包容材料遇油时情况如下：亲油性包容材料遇油→油浸润材料表面→油进入包容材料内部→包容材料分子间作用力减少、间隙增加→示踪剂在包容材料内部溶解→形成示踪剂浓度差→示踪剂向外部迁移→释放速度稳定→示踪剂减少→释放速度为零。

当亲油聚氨酯包容材料遇水时情况如下：

包容材料遇水→示踪剂在包容材料内部封闭→示踪剂不迁移，示踪剂稳定保持→包容材料稳定保持。

本发明示踪剂的制备成型过程还包括以下过程：

原料准备→树脂合成→添加示踪剂→产品硫化→修边→检验→包装。

本发明的示踪剂成型后的产品形式有：

块状(最大尺寸50mm×300mm×500mm)，条状(最大尺寸5mm×100mm×连续)，丝状(最大尺寸φ10mm连续)，将所述成型后的产品可通过黏贴、焊接、镶嵌方式固定安装。

另外，需要说明的是，本发明中的包容包裹材料遇水或遇油均不溶解，只起到携带、包裹和释放示踪剂的作用，与水或油皆不反应，示踪剂通过分子交换释放，本发明的示踪剂同时也具备释放速度稳定，释放周期较较长，以下通过实验来说明和验证，对水溶性和油溶性缓释示踪剂进行缓释速度实验：实验过程如下：

称取水溶性示踪剂贴片放于模拟地层水中，称取油溶性示踪剂贴片放于中原油中，密封放置于室温(15-25℃)、90℃环境中，定时取样分析释放示踪剂浓度，然后换新鲜水继续重复上述实验步骤，持续监测5个月得到本发明实施例的实验结果如下表1和附图1至2，表1示踪剂的释放速度；

附图1中给出了水溶性示踪剂的释放周期和释放速率，附图2给出了油溶性示踪剂的释放周期和释放速率。

由表1和附图1至2可知水溶性示踪剂和油溶性示踪剂释放速度比较稳定，释放周期较长。

以下说明用本发明提的一种用所述的示踪剂监测产油、产液剖面方法，

包括以下四个步骤：

步骤一：包括将示踪剂固定于专用载体上，随管柱或筛管置于油井每个层段位置的步骤，进一步地，将智能缓释示踪剂制作成片状或丝状固定于专用载体上，随管柱或筛管置于油井每个层段位置，每段中分别携带一种水溶性智能缓释示踪剂和油溶性智能缓释示踪剂，每个层段示踪剂种类不同；

步骤二：每个层段出水流经该层段的智能缓释示踪剂，将释放出的水溶性示踪剂携带出井口，产油流经该层段的智能缓释示踪剂，将释放出的油溶性示踪剂携带出井口；

步骤三：油井生产后井口取样，检测产出液中每种水溶示踪剂和油溶性示踪剂的浓度及产出时间，由此判断油井各段产能状况，根据每种示踪剂的浓度及产出时间绘制示踪剂产出曲线；

步骤四：解释方法如下：

结合产出曲线可知，示踪剂释放与速度无关，关井后示踪剂仍持续释放，在示踪剂贴片周围形成高浓度示踪剂段塞，开井后，管道速率一定，地层流体流入速率差异，导致示踪剂段塞运移快慢，即见剂峰值浓度和时间有差异，解释方法的基础是理想化的示踪剂从地层流向井筒运移过程，可以定义为一个时间-空间、对流-扩散问题

式中：扩散系数D包括湍流和分子扩散，V为速度，C为示踪剂浓度；

C(t)是置换过程中任意时刻的示踪剂浓度；C(O)是给定的示踪系统释放速率对应的初始浓度；C_direct是稳态流动阶段示踪剂的浓度，当置换时间足够长时，示踪剂浓度将恢复到稳态浓度C_direct。f(q_z)是示踪剂浓度表征必须的参数，该参数与不同层段的产液量直接相关；

公式(1)和公式(2)说明了高浓度示踪剂段塞开井后的流体冲洗，运移至井口的过程，示踪剂从出口流出的快慢与地层流体的流速有关，高速流体冲洗高浓度示踪剂段塞的速度比低速流体快；

油井每一个生产层段的地层流体速率和该层段产液量正相关；因此，通过不断调整速率相关因子K(K代表了相应层段的相对产液量)拟合示踪剂置换模型，当示踪剂浓度变化模拟结果和测量数据完全匹配时，可以准确快速的得到油井各层段的产液贡献量。

综上所述，本发明新材料智能缓释示踪剂其中包括水溶性和油溶性两类，水溶性智能缓释示踪剂遇水均匀释放示踪剂，遇油不释放；油溶性智能缓释示踪剂遇油释放示踪剂，遇水不释放；释放速度均匀可控，释放周期长达0.5-3年，本发明是示踪剂制备方法简洁高效，无污染，安全环保，利用本发明的示踪剂监测技术来长期监测油水井各段的产油、产液剖面，本发明的新材料示踪剂在油气能源的智能示踪检测领域将有重大的用途和深远的意义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种数据信息化新材料智能缓释示踪剂，其特征在于：包括示踪剂组分、包容材料，所述包容材料可智能控制示踪剂组分的释放条件和释放速度。

2.如权利要求1所述的数据信息化新材料智能缓释示踪剂，其特征在于：所述的示踪剂组分包括水溶性示踪剂和油溶性示踪剂，所述释放条件包括遇水释放或遇油释放，所述的释放速度可实现不同阶段所需的释放速度。

3.如权利要求2所述的数据信息化新材料智能缓释示踪剂，其特征在于：所述所需的释放速度包括释放速度稳定。

4.如权利要求3所述的数据信息化新材料智能缓释示踪剂，其特征在于：所述水溶性示踪剂遇水释放出，遇油不释放，所述油溶性示踪剂遇油释放出，遇水不释放。

5.如权利要求1所述的数据信息化新材料智能缓释示踪剂，其特征在于：所述包容材料为连续相，所述示踪剂组分为分散相，所述水溶性示踪剂的包容材料由亲水憎油材料组成，所述油溶性示踪剂的包容材料由亲油憎水材料组成。

6.如权利要求1-5中任何一种所述的示踪剂自控释放的方法，其特征在于：首先将示踪剂浸入油或水的介质中使示踪剂包容材料的选择油或水进行浸润，其次包容材料自控示踪剂组分溶解形成浓度差，最后使示踪剂组分按一定的迁移速度向外释放。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述包容材料包括亲水包容材料，亲水包容材料使示踪剂组分按一定的迁移速度向外释放过程还包括如下步骤，步骤一：亲水包容材料遇油稳定不溶解；步骤二：亲水包容材料遇水使水浸润材料表面；步骤三：水分进入包容材料内部；步骤四：包容材料分子间作用力减少，间隙增加；步骤五：示踪剂组分在包容材料内部溶解；步骤六：示踪剂组分向外部迁移；步骤七：示踪剂组分经过恒定释放、减少直至释放速度为零。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述包容材料包括亲油包容材料，亲油包容材料使示踪剂组分按一定的迁移速度向外释放过程还还包括如下步骤，步骤一：亲水包容材料遇油稳定不溶解；步骤二：亲水包容材料遇水使水浸润材料表面；步骤三：水分进入包容材料内部；步骤四：包容材料分子间作用力减少，间隙增加；步骤五：示踪剂组分在包容材料内部溶解；步骤六：示踪剂组分向外部迁移；步骤七：亲水包容材料自控示踪剂组分释放速度稳定；步骤八：示踪剂组分经过恒定释放、减少直至释放速度为零。

9.如权利要求1-5中任何一种所述的示踪剂的制备方法，其特征在于：包括将包容材料以连续相形式裹挟着示踪剂，对应的将示踪剂组分以分散相形式存在于包容材料中的成型过程。

10.如权利要求1-5中任何一种所述的示踪剂监测产油、产液剖面方法，其特征在于：包括将示踪剂固定于专用载体上，随管柱或筛管置于油井每个层段位置的步骤。

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