CN1699998B - 用于油田监测中的常量物质示踪剂及该示踪剂在油藏动态监测中的使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于油田监测过程中的常量物质示踪剂及该示踪剂在油藏动态监测中的使用方法。旨在提供无放射性、稳定性好、种类多、测量精度高、测样快的该示踪剂，其特征在于：上述示踪剂是镧系元素，是镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及钪和钇共17种元素中的任一种或多种；该17种元素中的任一种或多种用作油田的示踪剂是分别合成其水溶性络合物；该水溶性络合物选自该油田地层水中不含的元素或含量很少的元素制成，使用的络合剂为乙二胺四乙酸：EDTA，EDTA钠盐，乙二胺羟乙基三乙酸，二乙三胺五乙酸，氨三乙酸：NTA和TBP-EDTA体系，P350-EDTA体系中的任一种或多种。并利用示踪剂解释软件对测试结果处理，得到油藏各种动态参数，对油田开发具有重大的意义。
Description
技术领域
本发明涉及用于油田监测中的常量物质示踪剂及该示踪剂在油藏动态监测中的使用方法。
背景技术
国内外油田用于井间测试的示踪剂技术近年来取得长足的发展，50年代主要化学示踪剂有四种无机盐类，染料，卤代烃和醇类，采用气相色谱检测法分析，用量大，稳定性差；70年代发展放射性同位素示踪剂，主要是利用该放射性同位素示踪剂放出β射线后含氘化合物，该示踪剂用量少，检测灵敏度高，与地层配伍性好，但具有放射性，污染环境；80年代发展非放射性稳定同位素示踪剂技术，避免了放射性，但由于示踪剂品种少，测试需要通过原子反应堆激活，测试工艺复杂，费用高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺点，提供用于油田监测中的常量物质示踪剂及该示踪剂在油藏动态监测中的使用方法，更具体地说，提供了17种示踪剂，并利用示踪模拟软件，形成完整的示踪测试技术。所用的示踪模拟软件已由他人在其他文献中公开了，此处不再叙述。
本发明通过是以下技术方案实现的：
一种用于油田监测过程中的常量物质示踪剂，其特征在于：上述示踪剂是镧系元素，所述镧系元素是镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu及钪Sc和钇Y共计17种元素中的任一种或多种。
如以上所述的常量物质示踪剂，其特征在于：上述17种元素中的任一种或多种用作油田示踪剂是将上述17种元素分别合成其水溶性络合物。
如以上所述的常量物质示踪剂，其特征在于：上述水溶性络合物是选自该油田地层水中不含的元素或含量很少的元素制成的乙二胺四乙酸：EDTA，EDTA钠盐，乙二胺羟乙基三乙酸：HEDTA，二乙三胺五乙酸：DTPA，氨三乙酸：NTA和TBP-EDTA体系，P350-EDTA体系中的任一种或多种络合物。
如以上所述的常量物质示踪剂，其特征在于：上述EDTA水溶性络合物中加入EDTA二钠盐或EDTA四钠盐或EDTA五钠盐中的一种或一种以上及掩蔽剂，上述或下述其他水溶性络合物体系中加入其相应络合物的钠盐。
如以上所述的常量物质示踪剂，其特征在于：上述水溶性络合物是选自该油田地层水中不含的元素或含量很少的元素制成TBP，P350 中性络合体系；P204(HDEHP，D2EHPA)酸性络合体系，P204[C4H9CH(C2H3)CH2O]2P(O)OH，P215[C6H13CH(CH3)O]2P(O)OH，P507，P406和P229；P507 及其他酸性磷络合体系中的任一种或多种。
上述P350和P204等是市场上能买得到的络合剂，由于其很复杂，因此仅写出P350和P204等，其他类似的情况，也是如此，就不再一一说明了，实际上它们分别都是一种很复杂的络合物，特此说明。
如以上所述的常量物质示踪剂，其特征在于：上述其他酸性磷络合体系是：P507；酸性磷酸脂类或膦酸脂类；上述酸性磷酸脂类或膦酸脂类是(iso-C8H17O)2P(O)OH、(sec-C8H17O)2P(O)OH、i-C8H17PO(OC8H17-i)OH、C6H5P(O)(OC8H17i)OH、cyc-C6H11PO(OC8H17-I)OH、(iso-C8H17)2P(O)OH、(n-C8H17)2P(O)OH、iso-C8H17OP(O)(OH)2、iso-C18H37OP(O)(OH)2、iso-C8H17OP(O)(OH)2、iso-C18H37P(O)(OH)2其中的任一种或多种；
如以上所述的常量物质示踪剂，其特征在于：上述其他酸性磷络合体系是羟基膦酸类；上述羟基膦酸类是C6H5P(O)(OC8H17n)OH、C6H5P(O)(OC8H17i)OH、C6H5P(O)(OC8H17S)OH、o-CH3C6H4PO(OC8H17n)OH、cyc-C6H11PO(OC8H17n)OH、cyc-C6H11P(O)(OC8H17i)OH、cyc-C6H11P(O)(OC8H17S)OH其中的任一种或多种。
如以上所述的常量物质示踪剂，其特征在于：上述水溶性络合物是指包括伯胺N1923的伯胺类RNH2；仲胺类RR’NH；叔胺类RR’R”N；包括N263季铵盐的季铵盐类的各种胺类和季铵盐类中的任一种或多种。
如以上所述的常量物质示踪剂，其特征在于：上述水溶性络合物是环烷酸及羟酸类中的任一种或多种。
如以上所述的任一种常量物质示踪剂的使用方法，其特征在于： 动态监测测试技术实施有以下步骤：
1)油田注入水的产出水进行分析，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的元素或含量很少的制成的示踪剂；
2)设计实施方案；
3)计算加入的示踪剂用量：依据井组最远井距，储层厚度，孔隙度，含水率，仪器最低检测限和地层物性，放大5-100倍，计算并确定示踪剂用量；
4)利用泵车或其他设备在注水井井口加入；
5)注入流体相匹配的液体或气体：首先加入3-5米3前置液；
6)加入设计的示踪剂：配3-10米3注入液；
7)按制定的取样制度，在监测井取样，取样周期为10天至360天或360-460天；
8)对样品进行标准化的处理；
9)利用ICP-MS进行对应分析；
10)绘制示踪剂产出曲线；
11)利用常规示踪剂数模软件进行模拟计算；
12)完成综合分析测试报告。
上述前置液的作用主要是防止各种示踪剂在地层中的吸附，为了减少各种示踪剂在地层中的吸附、脱附而造成的损失，并考虑到地层的岩石性，在不同的络合体系中加入不同的(或相应的)络合物的钠盐和掩蔽剂，例如在EDTA络合物体系中加入EDTA二钠盐或EDTA四 钠盐或EDTA五钠盐中的一种或一种以上及掩蔽剂等。其他的就不再一一叙述了。
本发明设计的示踪剂共计17种，镧系元素(镧La，铈Ce，镨Pr，钕Nd，钷Pm，钐Sm，铕Eu，钆Gd，铽Tb，镝Dy，钬Ho，铒Er，铥Tm，镱Yb，镥Lu)和钪Sc，钇Y共计17个元素。该17个元素用作油田示踪剂的特征在于将上述17种元素合成水溶性络合物以适应不同油藏的需要。
本发明涉及的络合剂包括以下六类：
1)络合剂体系：
主要：乙二胺四乙酸(EDTA)，EDTA二纳，乙二胺羟乙基三乙酸(HEDTA)，二乙三胺五乙酸(DTPA)，氨三乙酸(NTA)和TBP-EDTA体系，P350-EDTA体系。
2)TBP，P350中性综合体系；
3)P204(HDEHP，D2EHPA)酸性络合体系，P204[C4H9CH(C2H3)CH2O]2P(O)OH，P215[C6H13CH(CH3)O]2P(O)OH，P507，P406和P229
4)P507及其他酸性磷络合体系：
a)P507；
b)酸性磷(膦)酸脂类如(iso-C8H17O)2P(O)OH、(sec-C8H17O)2P(O)OH
c)i-C8H17PO(OC8H17-i)OH、C6H5P(O)(OC8H17i)OH、cyc-C6H11PO(OC8H17-I)OH、(iso-C8H17)2P(O)OH、(n-C8H17)2P(O)OH、iso-C8H17OP(O)(OH)2、iso-C18H37OP(O)(OH)2、iso-C8H17OP(O)(OH)2、iso-C18H37P(O)(OH)2等；
d)羟基膦酸类如C6H5P(O)(OC8H17n)OH、C6H5P(O)(OC8H17i)OH、C6H5P(O)(OC8H17S)OH、o-CH3C6H4PO(OC8H17n)OH、cyc-C6H11PO(OC8H17n)OH、cyc-C6H11P(O)(OC8H17i)OH、cyc-C6H11P(O)(OC8H17S)OH等；
5)胺和季铵盐体系
a)伯胺RNH2如伯胺N1923；
b)仲胺RR’NH；
c)叔胺RR’R”N；
d)季铵盐如季铵盐N263。
6)环烷酸及羟酸类体系。
本发明的示踪剂的制备方法或合成方法如下：
原材料：
稀土氧化物钐(Sm2O3)纯度99％上海跃龙有色金属有限公司生产；
络合剂EDTA(C10H10N2O8)含量≥99.0％济南华幸化工集团试剂有限公司生产；
盐酸AR北京北化精细化学品有限公司生产；
浓氨水AR北京北化精细化学品有限公司生产
Sm2O3溶解
将50mg Sm2O3放入烧杯(300～500毫升)中用少量水(二次重蒸水)润湿，再加入盐酸(1∶1)50～80ml将Sm2O3全部溶解，得SmCl3溶液。
SmCl3溶液蒸干
在电炉上(100V左右)蒸除多余的盐酸至净干，再加入水100毫升(此时PH值应在3以上)
EDTA转型
先将250gEDTA在研体中研成粉末，放进3升烧杯中，用480毫升氨水(28％AR按1∶1)中和，慢慢加入并加以不断搅拌，再加20毫升盐酸(1∶1)中和余下的氨水，溶解完成后先用广泛PH试纸(1～14)试验其PH，PH值应在7～8，否则用盐酸调PH至7～8，最后加入水至2500毫升即可。
SmCl3-EDTA络合物制备
(1)按体积配比1∶1进行
(2)由SmCl3需求量称出EDTA的量，再由EDTA浓度转换成所需要的EDTA体积数。
(3)操作
用盛有SmCl3溶液的滴液漏斗向盛有EDTA溶液的烧杯(400～800毫升均可)中慢慢滴入并不断搅拌，SmCl3加完后，混合液PH应在5～7，否则加以调节。然后在水浴保持50℃温度10分钟。完成后，放置冷却至室温，此溶液存入塑料瓶(500毫升)即可使用。
与现有技术相比，本发明的示踪剂具有以下有益效果或优点：
1)无放射性；
2)稳定性好；
3)种类多(17种)：
4)加入量少；
5)测量精度高；
6)配伍性好；
7)测样快。
通过以上工作，可以取得以下的研究成果：
1、确定油水井动态特征
2、确定不同层段的注入方向、速度；
3、确定注入流体的波及参数；
4、确定油层的平面上、纵向上的非均质性；
5、确定高渗透通道和裂缝走向；
6、确定动用储量及不同阶段油层油水分布；
7、计算渗透率；
8、研究相应油藏动态特征和综合分析。
本发明所提供的示踪剂近年来在我国大庆油田、辽河油田、华北油田、长庆油田、胜利油田、新疆油田、江苏油田和中原油田得到广泛的应用并取得良好的业绩。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1
**油田北一、二排井间示踪监测水/聚驱动态特征及剩余油饱和 度分布研究。
示踪测试北1-3-43井组，北1-321-P47井组和北1-330-P44井组共计十种示踪剂取得的研究成果：
本实施例中所用示踪剂如下：(其他实施例中所用示踪剂可参考本实施例中的选用，另外选择)
北1-321-P47 水驱 上层段示踪剂Sm 下层段示踪剂Tb
聚合物驱 上层段示踪剂Pr 下层段示踪剂La
北1-330-P44 水驱 上层段示踪剂Ho 中层段示踪剂La
下层段示踪剂Nd
聚合物驱 上层段示踪剂Lu 中层段示踪剂Sm
下层段示踪剂Er
北1-3-43 混注 示踪剂Dy
取得的研究成果：
1)分析不同井距条件下的水驱动态特征；
2)分析水/聚两驱条件下的动态特征；
3)确定水/聚两驱条件下注入流体的波及体积和范围；
4)确定油层的非均质性；
5)确定水/聚两驱有效动用状况；
6)计算剩余油饱和度及分布。
实施例2
在**油田十三区中分抗盐聚合物实验区井间示踪监测水/聚驱动态特征及剩余油分布研究。
在杏13-D2-P39，杏13-22-P38和杏13-D3-P37三井组投加五种示踪剂取得的研究成果：
1)确定多期河道切割叠加形成的大面积河道砂在水/聚条件下的连通性；
2)河道砂平面非均质性；
3)判断油层内薄夹层在水/聚条件下是否起作用；
4)水/聚两驱动态特征；
5)剩余油饱和度及分布；
6)从监测角度评价杏南油田工业性注聚适应性。
实施例3
**油田上乌尔河五三东区4井组示踪监测使用六种示踪剂取得的研究成果：
1)确定油水井小层连通性，水淹层位；
2)确定流体推进方向、速度、波及参数；
3)确定裂缝走向、大小；
4)去顶平面、纵向非均质性；
5)了解压力场分布；
6)确定孔道大小，为调剖堵水剂筛选及用量提供参数。
本发明提供的示踪剂种类多、稳定性好，施工简单，测试精度高，具有很大的推广价值，对进一步提高油田开发水平具有重要的意义。
Claims (4)
1.常量物质示踪剂的使用方法，其特征在于：上述示踪剂是镧系元素，所述镧系元素是镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu及钪Sc和钇Y共计16种元素中的任一种或多种，动态监测测试技术实施有以下步骤：
1)对油田注入水、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的元素或含量很少的上述16种元素中的任一种或多种元素制成的示踪剂；
2)设计实施方案；
3)计算加入的示踪剂用量：依据井组最远井距，储层厚度，孔隙度，含水率，仪器最低检测限和地层物性，再放大5-100倍，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注水井井口加入；
5)注入流体相匹配的液体或气体：首先加入3-5米3前置液，前置液的作用是防止各种示踪剂在地层中的吸附，减少各种示踪剂在地层中的吸附、脱附而造成的损失，并考虑到地层的岩石性，在不同的络合体系中加入不同的或相应的络合物的钠盐和掩蔽剂；
6)加入设计的示踪剂：配3-10米3注入液；
7)按制定的取样制度，在监测井取样，取样周期为10天至360天或360-460天；
8)对样品进行标准化的处理；
9)利用ICP-MS进行对应分析；
10)绘制示踪剂产出曲线；
11)利用常规示踪剂数模软件进行模拟计算；
12)完成综合分析测试报告，确定油水井动态特征，确定不同层段的注入方向、速度，确定注入流体的波及参数，确定油层的平面上、纵向上的非均质性，确定高渗透通道和裂缝走向，确定动用储量及不同阶段油层油水分布，计算渗透率，研究相应油藏动态特征和综合分析。
2.如上述权利要求1所述的常量物质示踪剂的使用方法，上述16种元素中的任一种或多种用作油田的示踪剂时将上述16种元素分别合成其水溶性络合物。
3.如上述权利要求2所述的常量物质示踪剂的使用方法，其特征在于：上述水溶性络合物使用的络合剂为：乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠盐、乙二胺羟乙基三乙酸、二乙三胺五乙酸、氨三乙酸、以及P350-乙二胺四乙酸体系中的任一种或多种。
4.如上述权利要求2所述的常量物质示踪剂的使用方法，其特征在于：上述水溶性络合物是TBP、P350中性络合体系、P204酸性络合体系、P215酸性络合体系、P507酸性磷络合体系、以及P406酸性磷络合体系中的任一种或多种。
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