示蹤劑在分段體積壓裂水平井產(chǎn)能評價中的應(yīng)用

趙政嘉　顧玉潔　才 博　趙安軍　王　彬　吳　昊（.中國石油華北油田公司儲氣庫事業(yè)部，河北任丘　065；. 中國石油華北油田公司勘探開發(fā)研究院，河北任丘　065；. 中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院，河北廊坊　065007；. 中國石油華北油田公司，河北任丘　0655）

示蹤劑在分段體積壓裂水平井產(chǎn)能評價中的應(yīng)用

趙政嘉1顧玉潔2才 博3趙安軍4王彬4吳昊4
（1.中國石油華北油田公司儲氣庫事業(yè)部，河北任丘062252；2. 中國石油華北油田公司勘探開發(fā)研究院，河北任丘062252；3. 中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院，河北廊坊065007；4. 中國石油華北油田公司，河北任丘062552）

水平井分段體積壓裂后各段產(chǎn)液貢獻不易測試和計算。通過分析示蹤劑法測量的原理，進行了示蹤劑測試技術(shù)優(yōu)化研究，形成了利用示蹤劑評價水平井分段產(chǎn)液貢獻率的測量方法。應(yīng)用該方法在束鹿凹陷致密油體積壓裂井束探2x井進行了測試，優(yōu)選了7種不同示蹤劑分別注入7個壓裂層段，通過分析在不同時間取得的246個樣品，得到了7個層段的產(chǎn)液貢獻率，為體積壓裂優(yōu)化設(shè)計和產(chǎn)能評價提供了新的方法。

致密油；體積壓裂；產(chǎn)能評價；示蹤劑；束探2x井

如何評價水平井體積壓裂效果和裂縫形態(tài)，已成為一項重要的工程問題［1］。評價多產(chǎn)層分層產(chǎn)出情況通常采用多參數(shù)（磁定位、自然伽馬、溫度、壓力、失水、密度、流量）生產(chǎn)測井組合儀測井方法［2-4］。對于致密油藏水平井，采用分段體積改造后各層段產(chǎn)出情況無法用上述方法進行準(zhǔn)確評價。目前普遍采用裂縫監(jiān)測等手段，如地面和地下結(jié)合的微地震監(jiān)測方法，但該方法存在信噪比低、費用高、可信性差的缺點［5］。同位素示蹤技術(shù)是解決這一工程難題的有效方法［6-8］，但將伽馬放射性同位素標(biāo)記后的示蹤劑存在一定的放射性，對工程人員存在一定的傷害。為解決上述問題，利用不同液體中示蹤劑光強度值的不同的特性，形成一套ZO系列示蹤劑監(jiān)測技術(shù)。在分段壓裂過程中選擇特征各異的液體示蹤劑，與措施液一同泵入地層，返排過程中示蹤劑被地層流體攜帶至地面，通過對產(chǎn)出流體中所含示蹤劑進行分類、化驗分析和計算，得到各層段體積改造后的產(chǎn)液貢獻率，并以此對井筒流體通道暢通情況進行分析判斷，為體積壓裂試采效果評價提供幫助。

1　技術(shù)原理

多層壓裂產(chǎn)能監(jiān)測原理是將示蹤劑加入壓裂液，在壓后返排時密集采樣監(jiān)測示蹤劑在返排液中的濃度變化（光強度值）。示蹤劑的光強度值與產(chǎn)液的產(chǎn)出量成正比，且在產(chǎn)出液中的物理化學(xué)性質(zhì)是穩(wěn)定的［9］，利用其固定的激發(fā)與發(fā)射光譜，將油井產(chǎn)出濾液放置比色皿中，設(shè)定激發(fā)波長與發(fā)射波長，在其返排時密集采集樣品，監(jiān)測示蹤劑在返排液中的濃度變化（光強度值），據(jù)此判斷各層段產(chǎn)出情況及貢獻大小。

示蹤劑隨著壓裂液注入油井后，首先沿壓開裂縫進入地層，通過壓裂液驅(qū)動，到達壓裂縫最遠端。壓裂結(jié)束后，在生產(chǎn)壓差作用下，示蹤劑伴隨地層流體向井筒回流，這時示蹤劑的產(chǎn)出曲線會出現(xiàn)峰值，同時由于儲層參數(shù)的展布和壓裂效果的不同，曲線的形狀也會有所不同［10-11］。當(dāng)壓裂多層段時，因為每個層段物性差異，壓裂效果不同，示蹤劑推進距離也存在差異。返排過程中在一定生產(chǎn)壓差下，示蹤劑伴隨返出液向井筒回流，這時示蹤劑的產(chǎn)出曲線會出現(xiàn)峰值，由于每個壓裂層段儲集特征及壓裂形成的裂縫存在差異，示蹤劑推進距離也存在差異，繪制的曲線形狀也會有所不同，有的示蹤劑曲線出現(xiàn)多峰響應(yīng)見圖1。

圖1　典型的示蹤劑產(chǎn)出曲線

2　示蹤劑技術(shù)參數(shù)

ZO系列示蹤劑是顯光類高分子化合物，具有很好的化學(xué)惰性和熱穩(wěn)定性，除具有化學(xué)濃度外還具有光強度值（cd），它們具有各自的固定發(fā)射光譜和激發(fā)光譜，并可同時進行檢測。用于跟蹤監(jiān)測油氣井分層（段）改造儲層效果的ZO系列示蹤劑無毒、無輻射，對地層無污染、無傷害。液體高度濃縮，耐酸、耐堿、抗氧化，與壓裂液混合具有較高的相容性，對壓裂液的性能無影響。示蹤劑之間不相互影響，易鑒別、區(qū)分，技術(shù)參數(shù)如下：

（1）耐溫200 ℃，耐壓150 MPa；

（2）抗剪切性：在120～153 ℃、170 s-1速率下剪切60～90 min，示蹤劑性能不變；

（3）檢測濃度：ppb級，投加濃度0.01% ～0.015%；

（4）pH值：3～11；

（5）有效期：≥500 d。

3　示蹤劑加入流程及用量優(yōu)化

3.1加入流程

（1）壓裂施工時，從混砂車加入示蹤劑，不同的層段施工，加入不同的示蹤劑，但加入濃度相對統(tǒng)一，現(xiàn)場施工根據(jù)不同的施工排量均勻調(diào)整加入速度；

（2）也可以在配好的壓裂液中加入示蹤劑，但示蹤劑的濃度要一致，不同的儲層要使用含有不同示蹤劑的壓裂液;

（3）在壓裂液返排期間，連續(xù)跟蹤監(jiān)測取樣、計量，直到返排結(jié)束，在下泵合層生產(chǎn)期間，也必須做到跟蹤監(jiān)測、計量，了解正常生產(chǎn)時的被跟蹤井出液量的大小，井別不同跟蹤取樣的要求也不同;

（4）分析、化驗、檢測返排液;

（5）數(shù)據(jù)、曲線綜合分析處理，綜合解釋與評價（圖2）。

圖2　示蹤劑投加工藝流程

3.2用量優(yōu)化

首先利用示蹤劑最大稀釋體積進行優(yōu)化，

再利用下式即可求得所投放示蹤劑的用量。

式中，Vp為示蹤劑最大稀釋體積，m3；S為泄油面積，m2；H為油層厚度，m；為孔隙度，%；Sw為含水飽和度，%；a為掃及效率，%；A為示蹤劑的注入量，kg；F為示蹤劑檢測靈敏度，ppb；μ為余量系數(shù)（一般取2.5）。束探2x各段示蹤劑用量見表1。

表1　束探2x井示蹤劑投注各項參數(shù)優(yōu)化表

4　示蹤劑的取樣

在壓裂液返排期間，在排液管線出口（井口）取樣，取樣要求見表2。

表2　束探2x井取樣程序

束探2x井從2013年11月21日21：00時?2 mm油嘴放噴，開始取樣跟蹤監(jiān)測，直到12月15日跟蹤監(jiān)測結(jié)束，歷時25 d。本階段共取樣246個，合格246個，階段累計排液1 425.37 m3，日均57.01 m3。

5　資料分析處理及曲線特征

對現(xiàn)場所取樣品首先進行室內(nèi)篩選預(yù)處理，246個樣品均符合要求，經(jīng)過比對、過濾、分離、提純化驗分析；再通過熒光分度計VV-160a專用儀器，對246個樣品中每種液體示蹤劑的濃度分別進行分析測定，測得246組有效數(shù)據(jù)。綜合評價分析得出束探2x井監(jiān)測簡況見表3，示蹤劑產(chǎn)出曲線見圖3。

表3　束探2x井監(jiān)測產(chǎn)出簡況

圖3　束探2x井壓裂后各層段示蹤劑產(chǎn)出響應(yīng)疊加曲線

從示蹤劑監(jiān)測累積回采量而求得的各層段產(chǎn)液貢獻率見表4。從日產(chǎn)液貢獻率曲線上看，第7段在8～16 d期間貢獻率大，第3段在13～20 d期間貢獻率最大（圖4）。

表4　束探2x井壓裂后各段產(chǎn)出狀況表

圖4　束探2x井壓裂后各段產(chǎn)液量日貢獻率曲線

6　結(jié)論

（1）將示蹤劑加入壓裂液，利用示蹤劑的光強度值與產(chǎn)層的產(chǎn)出液量成正比的原理，通過在措施后返排過程中密集采集產(chǎn)出流體樣品，并對產(chǎn)出流體中所含示蹤劑進行分類、化驗分析和計算方法，可以較為準(zhǔn)確地得到各層段改造后的產(chǎn)液貢獻率。

（2）各層段間貢獻率有一定的差異，表明其儲層的縫網(wǎng)導(dǎo)流能力存在一定差異。

（3）示蹤劑監(jiān)測表明，各壓裂段均有不同程度的產(chǎn)出，這一信息不僅對各壓裂段產(chǎn)出狀況進行了評價，同時也證實了井筒上下分布的五級封隔橋塞的生產(chǎn)通道是暢通的，從而消除了多段壓裂井效果分析評價時的不確定因素。

（4）通過對分層壓裂井各層段示蹤劑產(chǎn)出特征曲線的分析而得出的各層（段）的貢獻率，對分層（段）壓裂效果綜合評價，以及今后進一步優(yōu)化設(shè)計、指導(dǎo)施工提供了重要依據(jù)。同時，由于該技術(shù)應(yīng)用屬于新技術(shù)嘗試，有待于通過今后進一步應(yīng)用，不斷深化認識，為致密油氣井壓后評估及方案優(yōu)化決策提供幫助。

［1］ MAYERHOFER M J, CIPOLLA C L, WARPINSKI N R, et al. What is Stimulated Rock Volume?［J］. SPE 119890, 2008.

［2］李治平，萬怡奴，張喜亭.低滲透氣藏氣井產(chǎn)能評價新方法研究［J］.天然氣工業(yè)，2007，27（4）：84-87.

［3］位云生，賈愛林，何東博，等.致密氣藏分段壓裂水平井產(chǎn)能評價新思路［J］.鉆采工藝，2012，35（1）：32-34.

［4］王代國，孔繁征.杭錦旗區(qū)塊一疊系氣層產(chǎn)能影響因素分析［J］.長安大學(xué)學(xué)報：地球科學(xué)版，2003，25（3）：38-40.

［5］MAYERHOFER. M J, LOLON E P, YOUNGBLOOD J E, et al. Integration of microseismic fracture mapping results with numerical fracture network production modeling in the barnett shale［R］. SPE 102103, 2006.

［6］OLSON J E, DAHI T A. Modeling simultaneous growth of multiple hydraulic fractures and their interaction with natural fractures［R］. SPE 119739, 2009.

［7］趙安軍，胡金堂，趙政嘉，等.阿爾塔拉凹陷壓裂控縫高及診斷技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2010， 32（5）：79-81.

［8］CIPOLLA C L, LOLON E P, CERAMICS C, et al. Fracture design considerations in horizontal wells drilled in unconventional gas reservoirs［R］. SPE 119366, 2009.

［9］王鴻勛，張士誠.水力壓裂設(shè)計數(shù)值計算方法［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1998.

［10］米卡爾 J 埃克諾米德斯，肯尼斯 G 諾爾特.油藏增產(chǎn)措施［M］. 3版.張保平，蔣闐，劉立云，等譯.北京：石油工業(yè)出版社，2003.

［11］蔣廷學(xué)，賈長貴，王海濤，等.頁巖氣網(wǎng)絡(luò)壓裂設(shè)計方法研究［J］.石油鉆探技術(shù)，2011，39（3）：36-40

（修改稿收到日期2015-06-09）

〔編輯朱偉〕

Application of tracer in productivity evaluation for horizontal wells under segmented volume fracturing

ZHAO Zhengjia1, GU Yujie2, CAI Bo3, ZHAO Anjun4, WANG Bin4, WU Hao4
（1. Gas Storage Division of Huabei Oilfield Company, CNPC, Renqiu 062252, China; 2. Research Institute of Petroleum Exploration and Development, Huabei Oilfield Company, CNPC, Renqiu 062252, China; 3. Langfang Branch of Research Institute of Petroleum Exploration and Development, CNPC, Langfang 065007, China; 4. Huabei Oilfield Company, CNPC, Renqiu 062552, China）

It is not easy to test and calculate produced liquid of segments of horizontal wells upon segmented volume fracturing. Optimization research is conducted on tracer testing technology through analysis of the principles of measurement by tracer method, and the measuring method of using tracer to evaluate contribution rate of produced liquid of segments of horizontal wells is developed. The method is applied to testing for Shutan well 2x under tight oil volume fracturing in Shulu Depression, and 7 different types of tracers are selected and injected to 7 fracturing layers. 246 samples are obtained at different times through analysis, and contribution rate of produced liquid of 7 layers are obtained, providing a new method for optimization design and productivity evaluation under volume fracturing.

tight oil; volume fracturing; productivity evaluation; tracer; Shutan well 2x

TE357.1

A

1000 – 7393（ 2015 ） 04 – 0092 – 04

10.13639/j.odpt.2015.04.024

中國石油天然氣股份有限公司科技重大專項“致密油氣提高單井產(chǎn)量配套技術(shù)研究與應(yīng)用” （編號：2014E-35-08-02）。

趙政嘉，1986年生。2009年畢業(yè)于長江大學(xué)石油地質(zhì)勘探專業(yè)，現(xiàn)主要從事油氣田及儲氣庫地質(zhì)氣藏研究工作，工程師。電話：0317-2711621。E-mail：cqk_zzj@petrochina.com.cn。

引用格式：趙政嘉，顧玉潔，才博，等.示蹤劑在分段體積壓裂水平井產(chǎn)能評價中的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2015，37（4）：92-95.