CN116411949A - 一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，属水平井专用监测技术领域。基于碳点荧光标记物，通过本发明包括五个步骤S1‑S5，实现将带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂结合段塞式加砂及注入顶替液，使碳点荧光标记物稳定留在主裂缝靠近井筒位置不被返排出来，通过井口取样，对油气田水平井的各个压裂段的油相、水相和气相进行定量的长期检测，得出相应水平井每段产液剖面信息，实现准确监测水平井的产液剖面，操作安全方便、监测准确快捷、稳定性强、灵敏度高、使用量小、长期跟踪监测无放射性污染，有效降低了监测成本。解决了现有化学监测方法存在的稳定性差、灵敏度低、测试准确率不高、使用量大、成本过高和放射性污染的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，属水平井专用监测技术领域。
背景技术
测试水平井产液剖面以确定水平井每段的贡献量，对于后续钻井和重复压裂提供技术支持和提高油气资源的开采率具有非常重要的实用价值。目前测试水平井产液剖面广泛使用的化学测试方法多采用示踪剂，往往存在稳定性差、灵敏度低、测试准确率不高、使用量大、成本过高和放射性污染的缺陷，难以承担精准监测水平井产液剖面的重任，不利于降低监测成本、优化水平井密度和水平井最佳经济布局，以及实现油气资源的高效开采。因此，亟需开发一种使用安全方便、监测准确快捷、稳定性强、灵敏度高、使用量小、有效降低成本和彻底避免放射性污染的监测水平井多段压裂产液剖面的方法。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种基于碳点荧光标记物，实现操作安全方便、监测准确快捷、稳定性强、灵敏度高、使用量小、成本低廉和无放射性污染的监测水平井多段压裂产液剖面的方法。以解决现有化学监测方法存在的稳定性差、灵敏度低、测试准确率不高、使用量大、成本过高和放射性污染的问题。
本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：
一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，基于碳点荧光标记物，其特征在于，它是通过包括以下步骤实现的：
S1：对水平井储层进行压裂层段划分，根据所述压裂层段数选取不同的碳点荧光标记物；所述碳点荧光标记物为一种负载碳点的荧光聚合物微球，所述聚合物微球的直径为100nm-1μm，聚合物微球为油、气和水三相中的一种或多种组合，在紫外-可见光下发出荧光；在施加电场或光压的条件下，不同尺寸的碳点荧光标记物发出不同频率的光；
S2：确定压裂施工参数，通过压裂液及地层闭合压力优选支撑剂，将每一压裂层段对应的碳点荧光标记物通过黏附性聚合物黏附在支撑剂上，形成带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂；
S3：向压裂层段进行段塞式加砂，按携砂液和前置液交替注入方式将带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂保留在主裂缝靠近井筒有一定距离的位置；
S4：当加砂完成后，针对水平井储层物性向目标压裂层段注入适量顶替液以将井筒中的携砂液压入裂缝中，防止带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂被返排出来；
S5：通过井口取样，检测各压裂层段中的碳点荧光标记物，确定各压裂层段的产出情况。
一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S1的碳点荧光标记物包括油相、水相和气相的一种或多种组合，每一个压裂层段使用的油相碳点荧光标记物、水相碳点荧光标记物和气相碳点荧光标记物的改性方法或尺寸均不同。
一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S2的带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂的制备包括如下步骤：
步骤一、选择黏附性高聚物，所述黏附性高聚物为：油溶性高聚物、水溶性高聚物和气溶性高聚物中的一种或多种；
步骤二、将碳点荧光标记物与黏附性高聚物进行混合，混合质量比为1:100-100:1，搅拌1h-6h，得到高聚物混合物；
步骤三、再将支撑剂与所述高聚物混合物进行混合，混合质量比为10:1-1:10，搅拌1h-6h，固体产物在50℃-100℃下干燥10h-30h，即得到所述带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂，所述涂层的厚度为10μm-30μm。
一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S2的支撑剂优选为陶粒砂、陶粒、石英砂中的一种或几种的组合。
一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S3的段塞式加砂包括三个阶段：
第一阶段为主体加砂阶段：向所述目标压裂层段段塞加入普通小粒径支撑剂，砂比为3-8%，加砂达到设计砂量的60-70%；然后加普通中粒径支撑剂，砂比为8-15%，加砂达到设计砂量的80-90%。
第二阶段为副体加砂阶段：向所述目标压裂层段段塞加入带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂，砂比为8-15%，占支撑剂加入总量的5-10%；每段泵入带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂不同，但加入量和施工方式一致。
第三阶段为尾追加砂阶段：连续加入普通大粒径支撑剂，砂比为8-15%，直至达到设计总砂量。
一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S4中注入顶替液时，对致密储层采用足量注入顶替液防止井底沉砂，对非致密地层采用适量注入顶替液防止缝内的支撑剂大量回流。
一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S5的井口取样，进行碳点荧光标记物分离，对所述碳点荧光标记物的种类和含量通过特定仪器进行检测、计算，得到所述水平井各压裂层段的产出情况；在整个监测过程中，无需干预或停止生产，取样周期为：返排期每天进行一次取样，生产期初期每周进行一次取样，生产1年后每月进行一次取样；监测时长为1-60个月。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
该监测水平井多段压裂产液剖面的方法，基于碳点荧光标记物，通过本发明包括五个步骤S1-S5，实现将带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂结合段塞式加砂及注入顶替液，使碳点荧光标记物稳定留在主裂缝靠近井筒位置不被返排出来，通过井口取样，实现准确监测水平井的产液剖面，操作安全方便、监测准确快捷、稳定性强、灵敏度高、使用量小、长期跟踪监测无放射性污染，有效降低了监测成本。解决了现有化学监测方法存在的稳定性差、灵敏度低、测试准确率不高、使用量大、成本过高和放射性污染的问题。
附图说明
图1为本发明的工作流程示意图；
图2为本发明的带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂的实物结构示意图；
图3为本发明的带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂的平面结构示意图；
图4为本发明的带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂保留在裂缝中靠近井筒的位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对该监测水平井多段压裂产液剖面的方法的实施方式作进一步详细说明（参见图1-4）：
一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，基于碳点荧光标记物，其特征在于，它是通过包括以下步骤实现的：
S1：对水平井储层进行压裂层段划分，根据所述压裂层段数选取不同的碳点荧光标记物；所述碳点荧光标记物为一种负载碳点的荧光聚合物微球，所述聚合物微球的直径为100nm-1μm，聚合物微球为油、气和水三相中的一种或多种组合，在紫外-可见光下发出荧光；在施加电场或光压的条件下，不同尺寸的碳点荧光标记物发出不同频率的光；
S2：确定压裂施工参数，通过压裂液及地层闭合压力优选支撑剂，将每一压裂层段对应的碳点荧光标记物通过黏附性聚合物黏附在支撑剂上，形成带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂；
S3：向压裂层段进行段塞式加砂，按携砂液和前置液交替注入方式将带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂保留在主裂缝靠近井筒有一定距离的位置；
S4：当加砂完成后，针对水平井储层物性向目标压裂层段注入适量顶替液以将井筒中的携砂液压入裂缝中，防止带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂被返排出来；
S5：通过井口取样，检测各压裂层段中的碳点荧光标记物，确定各压裂层段的产出情况。
一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S1的碳点荧光标记物包括油相、水相和气相的一种或多种的组合，每一个压裂层段使用的油相碳点荧光标记物、水相碳点荧光标记物和气相碳点荧光标记物的改性方法或尺寸均不同。
一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S2的带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂的制备包括如下步骤：
步骤一、选择黏附性高聚物，所述黏附性高聚物为：油溶性高聚物、水溶性高聚物和气溶性高聚物中的一种或多种；
步骤二、将碳点荧光标记物与黏附性高聚物进行混合，混合质量比为1:100-100:1，搅拌1h-6h，得到高聚物混合物；
步骤三、再将支撑剂与所述高聚物混合物进行混合，混合质量比为10:1-1:10，搅拌1h-6h，固体产物在50℃-100℃下干燥10h-30h，即得到所述带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂，所述涂层的厚度为10μm-30μm。
一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S2的支撑剂优选为陶粒砂、陶粒、石英砂中的一种或几种的组合。
一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S3的段塞式加砂包括三个阶段：
第一阶段为主体加砂阶段：向所述目标压裂层段段塞加入普通小粒径支撑剂，砂比为3-8%，加砂达到设计砂量的60-70%；然后加普通中粒径支撑剂，砂比为8-15%，加砂达到设计砂量的80-90%。
第二阶段为副体加砂阶段：向所述目标压裂层段段塞加入带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂，砂比为8-15%，占支撑剂加入总量的5-10%；每段泵入带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂不同，但加入量和施工方式一致。
第三阶段为尾追加砂阶段：连续加入普通大粒径支撑剂，砂比为8-15%，直至达到设计总砂量。
一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S4中注入顶替液时，对致密储层采用足量注入顶替液防止井底沉砂，对非致密地层采用适量注入顶替液防止缝内的支撑剂大量回流。
一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S5的井口取样，进行碳点荧光标记物分离，对所述碳点荧光标记物的种类和含量通过特定仪器进行检测、计算，得到所述水平井各压裂层段的产出情况；在整个监测过程中，无需干预或停止生产，取样周期为：返排期每天进行一次取样，生产期初期每周进行一次取样，生产1年后每月进行一次取样；监测时长为1-60个月。
实施例一
本实施例一中，以在某致密油水平井分段压裂为例，对该监测水平井多段压裂产液剖面的方法进行说明，如附图1所示，包括以下步骤：
S1：对储层进行压裂层段划分，根据水平井的压裂段数选取不同的碳点荧光标记物；
在本实施例一中，压裂改造段数为8段，选取碳点荧光标记物为油相碳点荧光标记物和水相碳点荧光标记物组合，其中，油相碳点荧光标记物8种，水相碳点荧光标记物8种，每一个测试段均选取一种油相碳点荧光标记物和一种水相碳点荧光标记物，各测试段所选取的油相碳点荧光标记物互不相同，水相碳点荧光标记物互不相同。
S2：确定压裂施工参数，通过压裂液及地层闭合压力优选支撑剂，将每一段对应的碳点荧光标记物通过黏附性高聚物黏附在支撑剂上，形成带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂；
在本实施例一中，以低黏压裂液（1-3 mPa·S）进行压裂，压裂最小水平主应力为20MPa左右，选择70/100目石英砂+40/70石英砂作为支撑剂，70/100目石英砂用于支撑微裂缝，40/70石英砂用于支撑主裂缝，采用40/70目石英砂作为载体，将每一种油相碳点荧光标记物分别与油溶性高聚物1:50混合搅拌3小时，组成混合溶液，将每一种水相碳点荧光标记物分别与水溶性高聚物1:50混合搅拌3小时，组成混合溶液；并在每一压裂层段使用的支撑剂与上述混合溶液1:1混合搅拌3小时，随后过滤固体颗粒，得到固体产物。将所得固体产物50℃干燥20小时，得到带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂，（参见图2和图3）。
S3：向压裂层段进行段塞式加砂，按携砂液和前置液交替注入方式将带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂保留在主裂缝靠近井筒有一定距离的位置，（参见图4）；
在本实施例一中，在某层段的主体加砂阶段，向所述目标压裂层段交替注入携砂液和前置液若干次，在携砂液的单次注入过程中，携砂液的砂比保持不变，注入的携砂液的支撑剂包括70/100目的石英砂，达到设计砂量60%；40/70目的石英砂，达到设计砂量85%。副体加砂阶段，向所述目标压裂层段段塞加带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂，占总加支撑剂总量的5%；尾追加砂阶段连续加入20/40目的石英砂10%。
S4：当加砂完成后，针对储层物性向目标压裂层段注入适量顶替液以将井筒中的携砂液压入裂缝中，使带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂不被返排出来；
在本实施例一中，顶替液量为30m3，占总压裂液2.0%。
S5：通过井口取样检测其中的碳点荧光标记物确定各段的产出情况。
在本实施例一中，在水平井井口采集产出液，每次取样量不小于500ml，通过特定仪器检测，测定产出液中各碳点荧光标记物的种类、数量，确定所述水平井各段的产出情况。
实施例二
本实施例二中，以在某页岩油水平井分段压裂为例，对一种基于碳点荧光标记物监测水平井多段压裂产液剖面的方法进行说明，包括以下步骤：
步骤1，在本实施例中，压裂改造段数为12段，选取碳点荧光标记物为油相碳点荧光标记物和水相碳点荧光标记物组合，其中，油相碳点荧光标记物12种，水相碳点荧光标记物12种，每一个测试段均选取一种油相碳点荧光标记物和一种水相碳点荧光标记物，各测试段所选取的油相碳点荧光标记物互不相同，水相碳点荧光标记物互不相同。
步骤2，在本实施例二中，以中黏压裂液为主（5-9mPa·S），少量低黏压裂液（1-3mPa·S）进行压裂，最小水平主应力为47MPa左右，选择70/100目陶粒+40/70陶粒作为支撑剂，70/140目陶粒用于支撑微裂缝，40/70陶粒用于支撑主裂缝，采用40/70目陶粒作为载体，将每一种油相碳点荧光标记物分别与油溶性高聚物1:30混合搅拌4小时，组成混合溶液，将每一种水相碳点荧光标记物分别与水溶性高聚物1:30混合搅拌4小时，组成混合溶液。并在每一压裂段使用的支撑剂将其与上述混合溶液1:1混合搅拌4小时，随后过滤固体颗粒，随后过滤得到固体产物。将所得固体产物50℃干燥30小时，得到带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂。
步骤3，在本实施例二中，在某段加砂过程中的主体加砂阶段，向所述目标压裂层段交替注入携砂液和前置液若干次，在携砂液的单次注入过程中，携砂液的砂比保持不变，注入的携砂液的支撑剂包括70/100目的陶粒，达到设计砂量60%；40/70目的陶粒，达到设计砂量85%。副体加砂阶段，向所述目标压裂层段段塞式加带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂，占总加支撑剂总量的5%。尾追加砂阶段连续加入20/40目的陶粒10%。
步骤4，在本实施例二中，顶替液量为80m3，占总压裂液的3.5%。
步骤5，在本实施例二中，在水平井井口采集产出液，每次取样量不小于500ml，通过特定仪器检测，测定产出液中各碳点荧光标记物的种类、数量，确定所述水平井各段的产出情况。
实施例三
本实施例三中，以在某页岩气水平井分段压裂为例，对一种基于碳点荧光标记物监测水平井多段压裂产液剖面的方法进行说明，包括以下步骤：
步骤1，在本实施例三中，压裂改造段数为23段，选取碳点荧光标记物为水相碳点荧光标记物和气相碳点荧光标记物组合，其中，水相碳点荧光标记物23种，气相碳点荧光标记物23种，每一个测试段均选取一种水相碳点荧光标记物，一种气相碳点荧光标记物，各测试段所选取的水相碳点荧光标记物互不相同，气相碳点荧光标记物互不相同。
步骤2，在本实施例三中，以低黏压裂液为主（1-3 mPa·S），少量中黏压裂液（5-9mPa·S）进行压裂，最小水平主应力为50MPa左右，选择70/140目石英砂+40/70陶粒作为支撑剂，70/140目石英砂用于支撑微裂缝，40/70陶粒用于支撑主裂缝，采用40/70目陶粒作为载体，将每一种水相碳点荧光标记物分别与水溶性高聚物1:30混合搅拌4小时，组成混合溶液，将每一种气相碳点荧光标记物分别与气溶性高聚物1:30混合搅拌4小时，组成混合溶液。并在每一压裂段使用的支撑剂将其与上述混合溶液1:1混合搅拌4小时，随后过滤固体颗粒，随后过滤得到固体产物，将所得固体产物50℃干燥30小时，得到带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂。
步骤3，在本实施例三中，在某段加砂过程中，主体加砂阶段，向所述目标压裂层段交替注入携砂液和前置液若干次，在携砂液的单次注入过程中，携砂液的砂比保持不变，注入的携砂液的支撑剂包括70/140目的石英砂，达到设计砂量60%，40/70目的陶粒，达到设计砂量85%。副体加砂阶段，向所述目标压裂层段段塞加带有加碳点荧光标记物涂层的支撑剂，占总加支撑剂总量的5%。尾追加砂阶段连续加入20/40目的陶粒10%。
步骤4，在本实施例三中，顶替液量为60m3，占总压裂液3.0%。
步骤5，在本实施例三中，在水平井井口采集产出液，每次取样量不小于500ml，气体取样通过安装在井口的气体过滤器进行取样，通过特定仪器检测，测定产出液及气样中各碳点荧光标记物的种类、数量，确定所述水平井各段的产出情况。
以上所述只是本发明的较佳实施例而已，上述举例说明不对本发明的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何的简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，而不背离本发明的实质和范围，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，基于碳点荧光标记物，其特征在于，它是通过包括以下步骤实现的：
S1：对水平井储层进行压裂层段划分，根据所述压裂层段数选取不同的碳点荧光标记物；所述碳点荧光标记物为一种负载碳点的荧光聚合物微球，所述聚合物微球的直径为100nm-1μm，聚合物微球为油、气和水三相中的一种或多种组合，在紫外-可见光下发出荧光；在施加电场或光压的条件下，不同尺寸的碳点荧光标记物发出不同频率的光；
S2：确定压裂施工参数，通过压裂液及地层闭合压力优选支撑剂，将每一压裂层段对应的碳点荧光标记物通过黏附性聚合物黏附在支撑剂上，形成带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂；
S3：向压裂层段进行段塞式加砂，按携砂液和前置液交替注入方式将带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂保留在主裂缝靠近井筒有一定距离的位置；
S4：当加砂完成后，针对水平井储层物性向目标压裂层段注入适量顶替液以将井筒中的携砂液压入裂缝中，防止带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂被返排出来；
S5：通过井口取样，检测各压裂层段中的碳点荧光标记物，确定各压裂层段的产出情况。
2.根据权利要求1所述的一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S1的碳点荧光标记物包括油相、水相和气相的一种或多种组合，每一个压裂层段使用的油相碳点荧光标记物、水相碳点荧光标记物和气相碳点荧光标记物的改性方法或尺寸均不同。
3.根据权利要求1所述的一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S2的带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂的制备包括如下步骤：
步骤一、选择黏附性高聚物，所述黏附性高聚物为：油溶性高聚物、水溶性高聚物和气溶性高聚物中的一种或多种；
步骤二、将碳点荧光标记物与黏附性高聚物进行混合，混合质量比为1:100-100:1，搅拌1h-6h，得到高聚物混合物；
步骤三、再将支撑剂与所述高聚物混合物进行混合，混合质量比为10:1-1:10，搅拌1h-6h，固体产物在50℃-100℃下干燥10h-30h，即得到所述带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂，所述涂层的厚度为10μm-30μm。
4.根据权利要求1所述的一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S2的支撑剂优选为陶粒砂、陶粒、石英砂中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S3的段塞式加砂包括三个阶段：
第一阶段为主体加砂阶段：向所述目标压裂层段段塞加入普通小粒径支撑剂，砂比为3-8%，加砂达到设计砂量的60-70%；然后加普通中粒径支撑剂，砂比为8-15%，加砂达到设计砂量的80-90%；
第二阶段为副体加砂阶段：向所述目标压裂层段段塞加入带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂，砂比为8-15%，占支撑剂加入总量的5-10%；每段泵入带有碳点荧光标记物涂层的支撑剂不同，但加入量和施工方式一致；
第三阶段为尾追加砂阶段：连续加入普通大粒径支撑剂，砂比为8-15%，直至达到设计总砂量。
6.根据权利要求1所述的一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S4中注入顶替液时，对致密储层采用足量注入顶替液防止井底沉砂，对非致密地层采用适量注入顶替液防止缝内的支撑剂大量回流。
7.根据权利要求1所述的一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法，其特征在于，所述的步骤S5的井口取样，进行碳点荧光标记物分离，对所述碳点荧光标记物的种类和含量通过特定仪器进行检测、计算，得到所述水平井各压裂层段的产出情况；在整个监测过程中，无需干预或停止生产，取样周期为：返排期每天进行一次取样，生产期初期每周进行一次取样，生产1年后每月进行一次取样；监测时长为1-60个月。
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| CN202210125359.6A CN116411949A (zh) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | 一种监测水平井多段压裂产液剖面的方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117662126A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-08 | 四川富利斯达石油科技发展有限公司 | 基于量子示踪剂的裂缝闭合压力及产出剖面监测方法 |
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2022
- 2022-02-10 CN CN202210125359.6A patent/CN116411949A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN117662126A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-08 | 四川富利斯达石油科技发展有限公司 | 基于量子示踪剂的裂缝闭合压力及产出剖面监测方法 |
| CN117662126B (zh) * | 2024-01-31 | 2024-04-16 | 四川富利斯达石油科技发展有限公司 | 基于量子示踪剂的裂缝闭合压力及产出剖面监测方法 |
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