CN112679332B - 一种多段压裂返排液示踪剂、示踪方法及压裂液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多段压裂返排液示踪剂、示踪方法及压裂液。所述示踪剂为苯醌类示踪剂，优选为苯醌、单取代苯醌、二取代苯醌、三取代苯醌，四取代苯醌中的至少一种。示踪方法包括：所述示踪剂以固体的形式加入到压裂液中，或者配成示踪剂溶液注入压裂液中，在监测井取样，绘制示踪剂产出曲线。本发明的示踪剂对于环境友好，检测灵敏且检测限低，每种示踪剂互相之间不干扰，可以用于油田井间示踪技术，单井示踪技术以及多段压裂返排液的监测技术。

Description

一种多段压裂返排液示踪剂、示踪方法及压裂液

技术领域

本发明涉及油田钻井技术领域，进一步地说，是涉及一种多段压裂返排液示踪剂、示踪方法及压裂液。

背景技术

油田领域井间示踪监测技术是目前油田应用较为广泛的动态监测技术，近年来取得了长足的发展，示踪剂的种类越来越多，示踪剂的分析精度也越来越高。另有多种示踪剂己被公开报道，包括无机盐类、染料、醇类、同位素示踪剂等，以适应各种油藏条件。但目前的示踪剂监测技术仍然存在着一定的不足，主要是现有的示踪剂大部分用量较大，吸附量过高，耐温性能差，并且无法相互共存，不能应用于多段压裂体系下的示踪监测。此外，油藏的高矿化度会产生严重的基体效应，严重影响分析精度，甚至导致分析结果失效。同时高矿化度还会造成分析仪器雾化系统、进样系统堵塞，导致分析仪器的损坏及分析的中断。

另一方面，化学示踪剂监测技术在油田实际应用中，随着区块示踪监测的开展，示踪监测技术逐渐向区块多井组整体监测发展，且要求示踪剂能够满足高温、高矿化度地层条件，对示踪剂的种类和检测手段有更多、更新、更高的要求，随着压裂技术的蓬勃发展，相应的压裂示踪技术革新显得尤为重要。该技术是在压裂过程中，在每一段裂缝中添加不同种类的示踪剂，通过对返排液中的示踪剂进行密集跟踪采样，通过定性定量分析检测，根据示踪剂在返排液中的浓度变化，来判段压裂改造后各压裂层段造缝情况、产出状况及产能贡献率大小。目前压裂示踪监测技术即需性能稳定、耐高温、耐高矿化度、检测精度高，并且相互无干扰的新型示踪剂。

发明内容

为解决现有技术中示踪剂油田示踪剂存在的用量大，成本高，环境污染严重等难题，本发明提供了一种多段压裂返排液示踪剂、示踪方法及压裂液。采用具有较低检测限，环境友好的苯醌类示踪剂，适用于多段压裂返排液的监测。本发明所述的示踪剂在室温～120度的温度下，在pH＝5.0～12.0的范围下，都具有较高的稳定性，适用于许多条件苛刻的地层。

本发明的目的是提供一种多段压裂返排液示踪剂。

所述示踪剂为苯醌类示踪剂，优选为苯醌、单取代苯醌、二取代苯醌、三取代苯醌，四取代苯醌中的至少一种。

所述单取代苯醌的结构式为：

其中，R₁选自H，C₁～C₁₂的烷基或烷氧基，NO₂，苯基中的一种。

所述二取代苯醌的结构式为以下三种结构之一：

其中，R₁，R₂分别选自H，C₁～C₁₂的烷基或烷氧基，NO₂，苯基中的一种。

所述三取代苯醌的结构式为：

其中，R₁，R₂，R₃分别选自H，C₁～C₁₂的烷基或烷氧基，NO₂，苯基中的一种。

所述四取代苯醌的结构式为：

其中，R₁，R₂，R₃，R₄分别选自H，C₁～C₁₂的烷基或烷氧基，NO₂，苯基中的一种。

以上所述的R₁，R₂，R₃，R₄优选分别选自C₁～C₁₂的烷基或烷氧基。

本发明的目的之二是提供一种采用所述示踪剂的多段压裂返排液的示踪方法。

所述方法包括：

所述示踪剂以固体的形式加入到压裂液中，或者配成示踪剂溶液注入压裂液中，在监测井取样，绘制示踪剂产出曲线。

所述示踪剂溶液浓度范围优选为10mg/L～5000mg/L，示踪剂溶液的pH值为4.0-12.0。

本发明的多段压裂返排液示踪方法，包括：

(1)对油田压裂液、产出水进行分析，选择用于该地层的示踪剂；

(2)依据压裂的段数，仪器最低检测限，压裂液的使用量和地层物性，计算并确定示踪剂用量；

(3)压裂过程中示踪剂随压裂液一同注入；

(4)在监测井取样，取样周期为7天至365天；

(5)对样品进行标准化的处理、检测分析、绘制示踪剂产出曲线。

本发明的目的之三是提供一种压裂液。

所述压裂液包含如权利要求1～6之一所述的示踪剂。

优选：

示踪剂的用量为压裂液的0.00001wt％～0.01wt％。

本发明具体可采用以下技术方案：

1)对油田压裂液、产出水进行分析，选择用于该地层的示踪剂，上述用于该地层的示踪剂选自该地层中不含有的化合物；

2)设计实施方案；

3)计算加入的示踪剂用量：依据压裂的段数，仪器最低检测限，压裂液的使用量和地层物性，计算并确定示踪剂用量，一般用量几百克至几十千克；

4)利用泵车或其他设备在压裂过程中随着压裂液一同注入；

5)按制定的取样制度，在监测井取样，取样周期为7天至365天

6)对样品进行标准化的处理；

7)利用相应的分析手段进行采出液的检测分析；分析手段为本领域的常规分析手段；

8)绘制示踪剂产出曲线；

9)利用常规示踪剂数模软件进行模拟计算；

10)完成综合分析测试报告。

本发明的示踪剂是苯醌类示踪剂，对于环境友好，检测灵敏且检测限低，每种示踪剂互相之间不干扰，可以用于油田井间示踪技术，单井示踪技术以及多段压裂返排液的监测技术。

该发明所需要药剂量较小，检测限可达到0.1mg/L,极大的降低了油田示踪剂的使用量，过多的使用量容易造成油藏地层污染。

附图说明

图1为实施例5的示踪剂浓度的产出曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。

实施例中所用原料均为市售。

实施例1

使用去离子水配置成100mg/L的水溶液，在120℃进行高温老化，容器为25mL压力容弹，老化90天，在老化10天，30天，90天的时候取样进行浓度测试，计算保留率，实验结果如表1所示：

表1

实施例2

将十种示踪剂使用HCl稀溶液、NaOH稀溶液以及去离子水溶液配置成不同pH值，浓度在100mg/L左右的水溶液，在100℃进行高温老化，容器为25mL压力容弹。老化30天。在老化三十天的时候取样进行浓度测试，计算保留率实验结果如表2所示：

表2

实施例3

配置10mg/L的十种示踪剂的混合溶液进行静态吸附实验，结果见表3。在石英砂或高岭土中，该类示踪剂吸附量均小于0.01mg/g，吸附量较低，避免了示踪剂在地层出现较大的损耗。

表3

实施例4

使用去离子水将十种不同的示踪剂配成混合溶液，使用液相色谱对该混合溶液进行检测。观察检测结果是否存在变化，以此来判断该类型示踪剂彼此之间是否会存在干扰，影响检测的结果。实验结果见表4.由实验结果可知，该类型示踪剂在混合溶液中的检测结果与配置浓度相接近，证明该类示踪剂相互干扰较小。

表4

实施例5

现场应用实验：井深为3500米。地层温度为110℃。该压裂液注入体积：每段500立方米。

示踪方法具体包括：

(1)对油田压裂液、产出水进行分析，选择用于该地层的示踪剂，所使用试剂为2.6二甲基苯醌(Tracer-1)配置浓度50mg/L,溶液pH值为9，所用的压裂液为200立方米。2.5二甲氧基苯醌(Tracer-2)配置浓度50mg/L,溶液pH值为9，所用的压裂液为300立方米。3.5-二甲氧基苯乙酸(Tracer-3)配置浓度50mg/L，溶液pH值为9，所用的压裂液为300立方米。2.3-二甲基苯醌(Tracer-4)配置浓度50mg/L，溶液pH值为9，所用的压裂液为300立方米；

(2)根据该压裂液体积，根据最低检测浓度0.1mg/L进行计算，考虑地层层在稀释的情况，以及最大峰值需大于最低检测限，因此使用试剂有效浓度为50mg/L；随着压裂液一同注入,示踪剂的用量为压裂液0.001wt％。

(3)在监测井取样，每天取水样一次，四周采出液检测结果见附图；

(4)对样品进行标准化的处理、检测分析、绘制示踪剂产出曲线。

由图中可知，该压裂反排情况良好，在第3、6、14、16天的时候，检测到了所注入的示踪剂。

对比例1

选取低分子量的醇进行耐温性实验。使用去离子水配置成100ppm左右的溶液，在150℃进行高温老化，容器为50mL压力容弹，老化30天。三十天的时候取样进行浓度测试，计算保留率见表5：

表5

样品	初始浓度	30天浓度	30天保留率
				甲醇	115ppm	分解	无
乙醇	109ppm	分解	无

对于常见的醇类化学示踪剂，其耐温性较差，容易在高温下发生氧化分解，因此难以用在高温条件下，比如高温油藏，多段压裂中进行示踪。

对比例2

配置10mg/L的罗丹明B溶液进行静态吸附实验。在石英砂或高岭土中震荡24小时，随后进行浓度检测，可得其最终浓度。结果见表6.

表6

由表6的数据可以看出，现有的示踪剂罗丹明B吸附量较高，在地层出现较大的损耗；而本申请的示踪剂吸附量较低，避免了示踪剂在地层出现较大的损耗。

Claims (6)

1.一种苯醌类化合物作为多段压裂返排液示踪剂的用途，其特征在于：

所述苯醌类化合物为单取代苯醌、二取代苯醌中的至少一种；

所述单取代苯醌的结构式为：

所述二取代苯醌的结构式为以下三种结构之一：

R₁，R₂分别选自C₁～C₁₂的烷基或烷氧基。

2.如权利要求1所述的苯醌类化合物作为多段压裂返排液示踪剂的用途，其特征在于：

R₁，R₂分别选自甲基或甲氧基。

3.一种如权利要求1～2之一所述用途的多段压裂返排液示踪方法，其特征在于：

所述示踪剂以固体的形式加入到压裂液中，或者配成示踪剂溶液注入压裂液中，在监测井取样，绘制示踪剂产出曲线。

4.如权利要求3所述的多段压裂返排液示踪方法，其特征在于：

所述示踪剂溶液浓度范围为10mg/L～5000mg/L，示踪剂溶液的pH值为4.0-12.0。

5.如权利要求3所述的多段压裂返排液示踪方法，其特征在于所述方法包括：

(1)对油田压裂液、产出水进行分析，选择用于该地层的示踪剂；

(2)依据压裂的段数，仪器最低检测限，压裂液的使用量和地层物性，计算并确定示踪剂用量；

(3)压裂过程中示踪剂随压裂液一同注入；

(4)在监测井取样，取样周期为7天至365天；

(5)对样品进行标准化的处理、检测分析、绘制示踪剂产出曲线。

6.一种压裂液，其特征在于：

所述压裂液包含如权利要求1～2之一所述的苯醌类化合物作为多段压裂返排液示踪剂；

示踪剂的用量为压裂液的0.00001wt％～0.01wt％。