水平井暫堵轉(zhuǎn)向酸壓示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

鄢宇杰，宋志峰，陳定斌，王立靜

(中石化西北油田分公司石油工程技術(shù)研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

水平井暫堵轉(zhuǎn)向酸壓示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

鄢宇杰，宋志峰，陳定斌，王立靜

(中石化西北油田分公司石油工程技術(shù)研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

水平井暫堵轉(zhuǎn)向酸壓是通過使用暫堵劑臨時(shí)封堵壓裂裂縫，強(qiáng)制流體轉(zhuǎn)向形成新的裂縫來達(dá)到最大限度溝通有利儲(chǔ)集體，從而提高儲(chǔ)層動(dòng)用程度和單井產(chǎn)量的工藝技術(shù)。由于缺乏系統(tǒng)的技術(shù)評(píng)價(jià)手段和方法，暫堵轉(zhuǎn)向是否形成新的裂縫，多次暫堵是否能夠形成多條新裂縫，如何對(duì)暫堵轉(zhuǎn)向酸壓工藝進(jìn)行優(yōu)化等疑問一直困擾現(xiàn)場(chǎng)。針對(duì)上述問題，采用耐溫耐酸型示蹤劑開展水平井暫堵轉(zhuǎn)向酸壓示蹤劑產(chǎn)能監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，研究結(jié)果表明通過密集監(jiān)測(cè)返排初期不同示蹤劑濃度變化，可以分析判斷暫堵轉(zhuǎn)向有效性，解決了油田現(xiàn)場(chǎng)暫堵轉(zhuǎn)向工藝監(jiān)測(cè)問題，為暫堵轉(zhuǎn)向酸壓級(jí)數(shù)與后期產(chǎn)能分析提供可靠參考依據(jù)。

暫堵轉(zhuǎn)向酸壓；示蹤劑監(jiān)測(cè)；水平井；壓裂

由于致密碳酸鹽巖儲(chǔ)層長(zhǎng)裸眼段水平井籠統(tǒng)酸壓改造動(dòng)用程度低，改造效果差，同時(shí)機(jī)械分段酸壓工具可靠性差，壓后工具留井治理困難，油田現(xiàn)場(chǎng)采用暫堵轉(zhuǎn)向的分段酸壓技術(shù)，提高儲(chǔ)層動(dòng)用程度和單井產(chǎn)量[1，2]，實(shí)現(xiàn)該區(qū)域儲(chǔ)層高效經(jīng)濟(jì)動(dòng)用。但目前暫堵轉(zhuǎn)向的分段酸壓技術(shù)缺乏系統(tǒng)評(píng)價(jià)手段和方法，暫堵轉(zhuǎn)向工藝優(yōu)化缺少可靠依據(jù)。筆者使用耐高溫、耐酸型化學(xué)示蹤劑進(jìn)行水平井暫堵轉(zhuǎn)向酸壓技術(shù)研究，形成一套利用示蹤劑評(píng)價(jià)纖維暫堵轉(zhuǎn)向酸壓壓裂效果的評(píng)價(jià)方法。

1 工作原理

水平井暫堵轉(zhuǎn)向酸壓過程中，在各級(jí)酸壓工作液中加入一定濃度的不同種類示蹤劑，示蹤劑隨著工作液注入油井后，沿壓開裂縫進(jìn)入地層[3～6]。上一級(jí)壓裂結(jié)束，注入暫堵劑，暫堵轉(zhuǎn)向有效，新的裂縫形成，則下一級(jí)酸壓工作液沿著新的裂縫進(jìn)入地層，壓裂結(jié)束后，兩級(jí)酸壓工作液將同時(shí)返排，井口采集樣品中兩類示蹤劑檢測(cè)濃度均較高(圖1)。上一級(jí)壓裂結(jié)束，注入暫堵劑，暫堵轉(zhuǎn)向無效，未形成新的裂縫，則下一級(jí)酸壓工作液沿著老的裂縫進(jìn)入地層，將上一級(jí)酸壓工作液頂替至地層深部，壓裂結(jié)束后，下一級(jí)酸壓工作液領(lǐng)先返排，井口采集樣品中下一級(jí)示蹤劑檢測(cè)濃度遠(yuǎn)大于上一級(jí)示蹤劑濃度(圖2)。

圖1 暫堵轉(zhuǎn)向有效 圖2 暫堵轉(zhuǎn)向無效

2 示蹤劑與膠凝酸配伍性評(píng)價(jià)

表1 示蹤劑與膠凝酸配伍性試驗(yàn)結(jié)果

酸壓監(jiān)測(cè)用示蹤劑主要性能[7]：①無毒害、無輻射，對(duì)地層無污染、無傷害、安全、環(huán)保；②熱穩(wěn)定性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸、堿，抗氧化性好 ，地層吸附小；③監(jiān)測(cè)靈敏度高，達(dá)到10-3mg/L；④示蹤劑之間不相互影響。

考察示蹤劑與膠凝酸配伍性[8，9]：在含20%HCl的膠凝酸中加入水性示蹤劑W01～W06，配制成含50mg/L水劑的膠凝酸，150℃恒溫靜置加熱，48h后測(cè)定膠凝酸黏度。檢測(cè)結(jié)果如表1所示，在高溫酸性環(huán)境條件下示蹤劑質(zhì)量濃度不變，穩(wěn)定性良好，加入示蹤劑后膠凝酸黏度無明顯變化，無沉淀產(chǎn)生，示蹤劑與膠凝酸配伍性良好。

3 示蹤劑監(jiān)測(cè)施工參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 示蹤劑濃度和用量設(shè)計(jì)

考慮示蹤劑最低檢測(cè)靈敏度和余量，返出液示蹤劑最低濃度計(jì)算公式如下：

cw=μFw

式中：cw為壓裂返排液示蹤劑質(zhì)量濃度，10-3mg/L；FW為示蹤劑檢測(cè)靈敏度，10-3mg/L；μ為余量系數(shù)，1。

示蹤劑最大稀釋體積為：

Vwp=SHφSwa

式中：Vwp為水性示蹤劑最大稀釋體積，m3；S為泄油面積，m2；H為油層厚度，m；φ為孔隙度，%；Sw為含水飽和度，%；α為掃及效率，%。

示蹤劑用量：

式中：Aw為水性示蹤劑用量，m3；Qw為水性示蹤劑有效濃度，mg/L。

表2 樣品采集頻率表

示蹤劑現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量濃度:

式中：cw′為壓裂施工水性示蹤劑配液質(zhì)量濃度，10-3mg/L；Vw為壓裂液注入量，m3。

3.2 樣品采集

由于需要通過返排初期示蹤劑濃度變化判斷暫堵轉(zhuǎn)向有效性，故返排初期采用密集取樣方式(表2)。

4 暫堵轉(zhuǎn)向示蹤劑監(jiān)測(cè)解釋方法

暫堵轉(zhuǎn)向存在成功率問題，壓裂級(jí)數(shù)越多，成功率越低。故水平井暫堵轉(zhuǎn)向酸壓改造示蹤劑檢測(cè)結(jié)果存在多種可能。假設(shè)不同級(jí)數(shù)暫堵分段壓裂情況，根據(jù)返排過程中采集樣品中不同示蹤劑濃度變化判斷各級(jí)暫堵轉(zhuǎn)向有效性，做出不同示蹤劑檢測(cè)濃度情況對(duì)應(yīng)暫堵分段有效性判斷表格，可依靠監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果直接判斷纖維暫堵轉(zhuǎn)向有效性。

情況1 壓裂級(jí)數(shù)二級(jí)，暫堵轉(zhuǎn)向1次，一級(jí)壓裂液加入水性示蹤劑W01，二級(jí)壓裂液加入水性示蹤劑W02。檢測(cè)結(jié)果如表3所示。①假設(shè)暫堵轉(zhuǎn)向有效，則所有段產(chǎn)能均動(dòng)用，一級(jí)壓裂液與二級(jí)壓裂液同時(shí)返排，初期返出液中水性示蹤劑W01和W02質(zhì)量濃度均較高；②假設(shè)暫堵轉(zhuǎn)向無效，則僅第1段產(chǎn)能動(dòng)用，二級(jí)壓裂液領(lǐng)先一級(jí)壓裂液返排，初期返出液中水性示蹤劑W02質(zhì)量濃度高于W01。

表3 壓裂返出液示蹤劑檢測(cè)結(jié)果表(二級(jí)壓裂)

情況2 壓裂級(jí)數(shù)三級(jí)，暫堵轉(zhuǎn)向2次，一級(jí)壓裂液加入水性示蹤劑W01，二級(jí)壓裂液加入水性示蹤劑W02，三級(jí)壓裂液加入水性示蹤劑W03。檢測(cè)結(jié)果如表4所示。①假設(shè)1+2次暫堵均有效，則所有段產(chǎn)能均動(dòng)用，一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)壓裂液同時(shí)返排，初期返出液中水性示蹤劑W01、W02和W03質(zhì)量濃度均較高；②假設(shè)1+2次暫堵均無效，則僅第1段產(chǎn)能動(dòng)用，三級(jí)壓裂液領(lǐng)先一級(jí)和二級(jí)壓裂液返排，初期返出液中水性示蹤劑W03質(zhì)量濃度要高于W01和W02；③假設(shè)1次暫堵無效，2次暫堵有效，則第2段產(chǎn)能未動(dòng)用，二級(jí)和三級(jí)壓裂液領(lǐng)先一級(jí)壓裂液返排，初期返出液中水性示蹤劑W02和W03質(zhì)量濃度要高于W01；④假設(shè)1次暫堵有效，2次暫堵無效，則第3段產(chǎn)能未動(dòng)用，一級(jí)和三級(jí)壓裂液領(lǐng)先二級(jí)壓裂液返排，初期返出液中水性示蹤劑W01和W03質(zhì)量濃度要高于W02。

表4 壓裂返出液示蹤劑檢測(cè)結(jié)果表(三級(jí)壓裂)

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1)示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)由于新型示蹤劑產(chǎn)品的研發(fā)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，已能滿足致密油氣藏分段壓裂改造產(chǎn)出剖面的監(jiān)測(cè)需求。

2)由于測(cè)井儀器下入困難，水平裸眼井碳酸鹽巖儲(chǔ)層分段改造后，產(chǎn)出剖面測(cè)試?yán)щy，示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)可嵌入到壓裂措施當(dāng)中，不占用井口時(shí)間，是解決該問題的最佳方案。

3)暫堵轉(zhuǎn)向酸壓改造目前尚無有效方法評(píng)價(jià)暫堵有效率，通過示蹤劑監(jiān)測(cè)方法可判斷暫堵轉(zhuǎn)向是否形成新的裂縫，為暫堵轉(zhuǎn)向酸壓級(jí)數(shù)優(yōu)化提供直觀可靠的參考依據(jù)。

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2017-01-23

鄢宇杰(1986-)，男，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事儲(chǔ)層改造工作，yyjie007@163.com。

[引著格式]鄢宇杰，宋志峰 ，陳定斌，等.水平井暫堵轉(zhuǎn)向酸壓示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(23):80～82.

TE357

A

1673-1409(2017)23-0080-03

[編輯] 帥群