示蹤劑驗(yàn)封技術(shù)研究與應(yīng)用

王地舉 (中石化河南油田分公司新疆勘探開發(fā)中心,新疆 焉耆 841100)

示蹤劑驗(yàn)封技術(shù)研究與應(yīng)用

王地舉 (中石化河南油田分公司新疆勘探開發(fā)中心,新疆 焉耆 841100)

圍繞示蹤劑驗(yàn)封技術(shù)思路、示蹤劑篩選及用量、示蹤劑投加、取樣和檢測(cè),開展了示蹤劑驗(yàn)封技術(shù)研究,創(chuàng)新出示蹤劑驗(yàn)封法。該法施工檢測(cè)簡(jiǎn)單易行,安全系數(shù)高,成本低,無污染,無作業(yè)占產(chǎn),驗(yàn)封成功率高,工藝可靠性強(qiáng)。在雙河油田應(yīng)用32口油井,檢測(cè)出封隔器密封失效井3口、未失效井29口,示蹤劑驗(yàn)封成功率100%。示蹤劑驗(yàn)封技術(shù)使封隔器密封可靠性判斷有了新的依據(jù),進(jìn)一步提高了驗(yàn)封效果,有助于增進(jìn)儲(chǔ)層認(rèn)識(shí),減少油井盲目作業(yè)。

堵水;封隔器密封驗(yàn)證;示蹤劑;硫氰酸鉀

化學(xué)示蹤劑是認(rèn)識(shí)與研究油藏的重要手段之一,在認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層物性、采油注水工藝等方面都有廣泛的應(yīng)用。近幾年,河南油田部分可驗(yàn)封油井完井采取環(huán)空打壓驗(yàn)封,作業(yè)后仍出現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)狀與地質(zhì)分析不符,封隔器密封可靠性判斷難度增加。環(huán)空打壓驗(yàn)封存在一定缺陷,易產(chǎn)生驗(yàn)封合格假象。根據(jù)河南油田實(shí)際情況,提出化學(xué)示蹤劑驗(yàn)封技術(shù)并展開研究。

1 可驗(yàn)封堵水管柱結(jié)構(gòu)和驗(yàn)封方法

1.1 管柱結(jié)構(gòu)

雙河油田常見可驗(yàn)封堵水管柱結(jié)構(gòu)形式,有泵封一體封上采下、封兩頭采中間2種,如圖1所示。堵水工藝特點(diǎn)為可撈油管橋塞液壓坐封、丟手下入,實(shí)現(xiàn)封堵下部油層,封堵底水成功率高;隨生產(chǎn)管柱下入壓縮式封隔器,上提下放,壓縮膠筒,機(jī)械壓重坐封,完井可實(shí)現(xiàn)驗(yàn)封,封堵上部油層成功率高;可驗(yàn)封堵低含水油層,提高油井采收率。

1.2 驗(yàn)封方法

為提高作業(yè)質(zhì)量,作業(yè)完井時(shí)對(duì)可驗(yàn)封堵水管柱要采取環(huán)空打壓驗(yàn)封。方法是調(diào)整封隔器至生產(chǎn)管柱要求設(shè)計(jì)深度,坐封封隔器6t,連接泵車、罐車管線,外排干凈,油/套管灌滿入井液,環(huán)空連續(xù)打壓(反打壓)10min,壓力保持8MPa,連續(xù)監(jiān)測(cè)幾次油管壓力或溢流變化,觀察封隔器坐封情況。若油管壓力或溢流不隨注入壓力變化而變化,說明封隔器密封;反之,說明封隔器不密封。但是環(huán)空打壓驗(yàn)封存在缺陷,射孔段以上套管漏失嚴(yán)重,封堵層高滲,驗(yàn)封時(shí)環(huán)空起壓困難,產(chǎn)生驗(yàn)封合格假象。

圖1 可驗(yàn)封堵水管柱結(jié)構(gòu)圖

2 示蹤劑的篩選及用量

2.1 示蹤劑驗(yàn)封技術(shù)思路

將示蹤劑注入到完井環(huán)空,打壓驗(yàn)封合格后,通過連續(xù)取樣、跟蹤監(jiān)測(cè)被檢測(cè)油井產(chǎn)出液示蹤劑濃度,來確定該井封隔器是否失效。若被檢測(cè)井產(chǎn)出液中未檢測(cè)出示蹤劑,說明該井壓縮式封隔器密封;反之,則說明該井壓縮式封隔器不密封。

2.2 示蹤劑篩選

篩選條件和方法依據(jù)SY/T 5925—1994《油田注水化學(xué)示蹤劑的選擇方法》[2],篩選合適示蹤劑用以封隔器驗(yàn)封。雙河油田使用化學(xué)類示蹤劑,經(jīng)背景值檢測(cè)、產(chǎn)出液配伍性、高溫高壓穩(wěn)定性試驗(yàn),適合使用的有硫氰酸鉀、亞硝酸鈉和微量隱現(xiàn)光示蹤劑。硫氰酸鉀無毒、成本低,分析方法簡(jiǎn)便、易操作,更易于檢測(cè),故選用硫氰酸鉀 (KSCN)作為雙河油田示蹤劑驗(yàn)封所用示蹤劑。

2.3 示蹤劑驗(yàn)封用量

采用加拿大放化中心推薦的計(jì)算示蹤劑用量公式:

式中:m為化學(xué)示蹤劑使用量,kg;α1為示蹤劑檢測(cè)的靈敏度,mg/L;S為井組面積,m2;H為油層平均厚度,m;φ為孔隙度,1;Sw為油層含水飽和度,1。

3 示蹤劑驗(yàn)封投加、取樣和檢測(cè)

3.1 示蹤劑驗(yàn)封投加方式

環(huán)空直接加入,首先被檢測(cè)油井套管放空,將示蹤劑與25L清水混合溶解成溶液,利用加藥漏斗直接加入被檢測(cè)油井油/套環(huán)形空間,再用清水頂替示蹤劑溶液,使其盡快與油井液面接觸并沿井筒內(nèi)壁向下逐步擴(kuò)散。

3.2 示蹤劑驗(yàn)封取樣

現(xiàn)場(chǎng)加示蹤劑前,從被檢測(cè)油井井口處取產(chǎn)出液,以測(cè)定示蹤劑背景值,做本底參數(shù)。待示蹤劑溶液投加、清水頂替后,再連續(xù)取樣。

考慮擴(kuò)散速率、被檢測(cè)油井日產(chǎn)液量、動(dòng)液面等因素,示蹤劑驗(yàn)封取樣初次見到時(shí)間t用下式進(jìn)行計(jì)算:

式中:t1為液面至泵下篩管間的示蹤劑擴(kuò)散時(shí)間,d;t2為泵下篩管至井口間的示蹤劑抽見時(shí)間,d;z為擴(kuò)散距離,m;vA為示蹤劑在產(chǎn)出液中的傳遞速率,m/d;V為單位長(zhǎng)度油管內(nèi)容積,m3/m;h為被檢測(cè)油井篩管深度,m;Q為被檢測(cè)油井實(shí)際產(chǎn)液量,m3/d。

3.3 示蹤劑檢測(cè)

1)檢測(cè)原理 在含硫氰酸根離子(SCN-)的水樣中加入硫酸鐵銨,SCN-和Fe3+發(fā)生反應(yīng),生成硫氰酸鐵絡(luò)合物,溶液呈紅色,在一定濃度范圍內(nèi),溶液吸光度和SCN-濃度呈線性關(guān)系,用可見光分光光度計(jì)在470.0nm進(jìn)行比色測(cè)定。

2)溶液配制 ①硫酸鐵銨溶液配制,稱取36.60g硫酸鐵銨試劑溶于100m L體積分?jǐn)?shù)為65%～68%硝酸溶液中,加蒸餾水稀釋至1L,搖勻。②硫氰酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液配制,稱取0.100g硫氰酸鉀,溶于蒸餾水,稀釋至1L,搖勻。

3)標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定 移取0.00、0.10、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00m L質(zhì)量濃度為100.00mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液于比色管中,加入5.00m L硫酸鐵銨溶液,加水稀釋至25m L,搖勻,在470nm下測(cè)定溶液的吸光度A(1cm玻璃比色皿中),進(jìn)行線性回歸,即得標(biāo)準(zhǔn)曲線。

4)試驗(yàn)樣品的測(cè)定 取20.0m L被檢測(cè)井產(chǎn)出液(澄清水樣)進(jìn)行測(cè)量,若產(chǎn)出液質(zhì)量濃度過高(吸光度A＞1.0),則可酌情少取產(chǎn)出液樣。若產(chǎn)出液混濁,需進(jìn)行處理。處理方法為,在產(chǎn)出液樣中加入5滴濃度為5mol/L硝酸酸化,攪拌均勻用慢速定量濾紙過濾,然后取樣測(cè)定,若顯色后溶液混濁可用慢速定量濾紙過濾一次,取澄清產(chǎn)出液樣進(jìn)行測(cè)定。

4 示蹤劑驗(yàn)封技術(shù)應(yīng)用效果

4.1 總體效果

示蹤劑驗(yàn)封技術(shù)在雙河油田應(yīng)用32口油井,檢測(cè)出封隔器密封失效井3口、未失效井29口,示蹤劑驗(yàn)封成功率100%,減少誤判避免盲目作業(yè)14井次,節(jié)約費(fèi)用190×104元。

4.2 應(yīng)用井示例

示例1 雙H496井為雙河油田核三段4油組5～11層系的一口采油井,井泵沖程為4.8m、沖次為6次/min,泵徑為44mm,泵深為1550m。封隔層為核三段4油組7單層第1、2小層,核三段4油組8單層第2小層,核三段4油組9單層第1上小層;生產(chǎn)層為核三段4油組5單層第1小層。該井日產(chǎn)油0.8t,日產(chǎn)水57.2m3,含水率98.7%,動(dòng)液面635m。投加25kg KSCN示蹤劑,如圖2所示,初次檢測(cè)到示蹤劑時(shí)間為5h,示蹤劑濃度達(dá)到峰值用時(shí)7h,峰值質(zhì)量濃度為158mg/L,示蹤劑共持續(xù)存在35h?？紤]到被檢測(cè)油井生產(chǎn)參數(shù)、封隔器漏失量、封堵層和生產(chǎn)層物性資料等,為確保示蹤劑加入后被檢測(cè)捕捉到,示蹤劑驗(yàn)封取樣時(shí)間確定為3～4d,取樣密度確定為1次/4h。

示例2 雙T11-188油井的井泵沖程為4.8m,沖次為6次/min,泵徑為44mm,泵深為1800m。封隔層為核三段6油組8單層第1小層15單砂體,核三段8油組9單層第1小層,核三段8油組10單層第1小層,核三段8油組11單層第2小層,核三段9油組1單層第1、2小層,核三段9油組5單層第4小層;生產(chǎn)層為核三段7油組17單層第2層,核三段8油組1單層第2小層。正常日產(chǎn)油1.1t,日產(chǎn)水25.0m3,含水率95.7%,SCN-質(zhì)量濃度3500mg/L,泵效40.1%。示蹤劑驗(yàn)封前日產(chǎn)油1.6t,日產(chǎn)水49.7m3,含水率96.8%,SCN-質(zhì)量濃度3800mg/L,泵效81.8%。該井生產(chǎn)現(xiàn)狀與地質(zhì)分析不符,對(duì)該井進(jìn)行了示蹤劑驗(yàn)封。檢測(cè)結(jié)果顯示有示蹤劑,當(dāng)日5h后達(dá)到峰值,判斷該井最上部Y221-111B封隔器失效。隨后上作業(yè)動(dòng)管柱檢查發(fā)現(xiàn)該井最上部Y221-111B封隔器膠筒損壞。

圖2 雙H496井KSCN示蹤劑產(chǎn)出曲線

5 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1)示蹤劑驗(yàn)封施工檢測(cè)簡(jiǎn)單易行,安全系數(shù)高,成本低,污染少,驗(yàn)封成功率高,工藝可靠性強(qiáng)。

2)示蹤劑驗(yàn)封技術(shù)使封隔器密封可靠性判斷有了新的依據(jù),在常規(guī)環(huán)空打壓驗(yàn)封的基礎(chǔ)上豐富完善了驗(yàn)封工藝,進(jìn)一步提高了驗(yàn)封效果,增進(jìn)了儲(chǔ)層認(rèn)識(shí),減少了油井盲目作業(yè)。

3)示蹤劑驗(yàn)封技術(shù)適用于無套壓、無溢流、無死油帽、有一定靜液面、產(chǎn)狀發(fā)生變化的可驗(yàn)封稀油油井。

[1]揚(yáng)林,袁光喜,李新華,等.化學(xué)示蹤劑在河南稀油田的應(yīng)用研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)),2005,27(4): 470～471.

[2]SY/T 5925—1994,油田注水化學(xué)示蹤劑的選擇方法[S].

[編輯]帥群

TE355.9

A

1000-9752(2014)02-0146-03

2013-11-01

王地舉(1970-),男,1993年大學(xué)畢業(yè),高級(jí)工程師,長(zhǎng)期從事油氣田開發(fā)管理工作。