南海東部深水油田水平井產(chǎn)出剖面 示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用

劉遠(yuǎn)志，謝日彬，閆正和，陳 琴，付 新

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司，廣東深圳 518000；2.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司青海分公司，甘肅敦煌 736202）

關(guān)鍵字：南海東部深水油田；水平井；產(chǎn)出剖面測(cè)井；緩釋型示蹤劑

深水油田開(kāi)發(fā)屬于高風(fēng)險(xiǎn)、高投資項(xiàng)目，油田的建設(shè)首先需要考慮經(jīng)濟(jì)效益，因此深水油田開(kāi)發(fā)一般采用浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置和水下井口聯(lián)合開(kāi)發(fā)的全水下開(kāi)發(fā)模式[1]。這種模式導(dǎo)致油藏工程師無(wú)法獲取準(zhǔn)確的單井產(chǎn)量，更無(wú)法進(jìn)行相關(guān)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)作業(yè)，為油藏研究帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。找出一種經(jīng)濟(jì)有效的產(chǎn)液剖面監(jiān)測(cè)方法是擺在油藏工程師及測(cè)試工程師面前的難題。

基于井間示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)的啟發(fā)[2-3]，南海東部油田科研人員經(jīng)過(guò)大量分析研究，在水平井段下入緩釋型示蹤劑[4]的水平井產(chǎn)液剖面監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠有效解決深水油田動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的難題，該技術(shù)在流花 11-1 油田大位移水平井中試驗(yàn)成功，為國(guó)內(nèi)水平井產(chǎn)液剖面監(jiān)測(cè)開(kāi)辟了一條新路。

1 示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)原理

水平井示蹤劑產(chǎn)出剖面監(jiān)測(cè)是利用分段完井管柱，將不同的油溶性示蹤劑和水溶性示蹤劑下入水平段，通過(guò)監(jiān)測(cè)每段的示蹤劑產(chǎn)出濃度，利用各種方法定量解釋獲得水平井產(chǎn)出剖面的一種方法。

1.1 緩釋性示蹤劑的緩釋機(jī)理及制作原理

緩釋性示蹤劑的制作是通過(guò)不溶于地層流體的高分子聚合物與優(yōu)選出的示蹤劑結(jié)合，使示蹤劑以分子或微晶、微粒的形式均勻分散在各種高分子聚合物骨架材料中，以此來(lái)達(dá)到溶出和擴(kuò)散的緩釋目的。因此，制成不溶性骨架結(jié)構(gòu)可有效降低示蹤劑的擴(kuò)散速度，不受沖刷速度的影響。

1.2 緩釋型示蹤劑檢測(cè)

受高分子骨架影響，緩釋型示蹤劑的檢測(cè)較常規(guī)示蹤劑監(jiān)測(cè)更為復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)四大步驟：①利用膜過(guò)濾掉不溶物；②對(duì)過(guò)濾后的樣品在真空環(huán)境下進(jìn)行干燥處理，有機(jī)溶劑洗脫、氮?dú)獯祾邼饪s，初步去除干擾物；③加入衍生試劑及催化劑處理被檢測(cè)物質(zhì)，使其更易檢測(cè)；④優(yōu)化檢測(cè)條件，消除干擾，進(jìn)行色譜質(zhì)譜檢測(cè)，確定各種示蹤劑的含量。

1.3 水平井示蹤劑產(chǎn)出剖面解釋

水溶性示蹤劑和油溶性示蹤劑的檢測(cè)方法不同，相對(duì)于油溶性示蹤劑，水溶性示蹤劑的釋放速度更快，出水點(diǎn)水流會(huì)對(duì)該點(diǎn)水溶性示蹤劑進(jìn)行沖刷，從而引起水溶性示蹤劑的釋放，可以根據(jù)水溶性的示蹤劑濃度判斷各水平段的產(chǎn)出量。

油溶性示蹤劑的產(chǎn)出剖面解釋方法分為達(dá)到時(shí)間法和沖刷斜率法。到達(dá)時(shí)間法是將示蹤劑安裝在水平段的不同位置，為達(dá)到準(zhǔn)確的測(cè)試效果，通常在測(cè)試前關(guān)井24 h，由于井筒內(nèi)充滿液體，在關(guān)井階段示蹤劑發(fā)生釋放，示蹤劑周圍形成示蹤劑的聚集區(qū)；油井開(kāi)井后，聚集的示蹤劑會(huì)進(jìn)入井筒主流道中，并隨液流到達(dá)取樣口；在取樣口分析各段示蹤劑到達(dá)井口的時(shí)間，結(jié)合油井產(chǎn)量以及井筒體積即可求出各段的產(chǎn)液貢獻(xiàn)，該方法對(duì)于示蹤劑距離較短時(shí)存在一定的誤差。沖刷斜率法可解決到達(dá)時(shí)間法難以區(qū)分峰值時(shí)間的問(wèn)題[5-6]。

2 示蹤劑篩選及管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 示蹤劑篩選

為了連續(xù)監(jiān)測(cè)有效區(qū)分產(chǎn)出液中的原油和地層水，需要篩選出不同的且互相無(wú)干擾的油溶性示蹤劑和水溶性示蹤劑。示蹤劑的篩選標(biāo)準(zhǔn)為：地層中背景濃度低、化學(xué)性能穩(wěn)定，生物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能夠在產(chǎn)出液中實(shí)現(xiàn)痕量檢測(cè)，分析方法簡(jiǎn)單可靠，安全無(wú)毒，靈敏度高；同時(shí)使用幾種示蹤劑，要求示蹤劑彼此無(wú)反應(yīng)，取樣分析時(shí)，彼此無(wú)干擾[7-8]。

篩選依據(jù)：

（1）樣品1、樣品2 內(nèi)標(biāo)物測(cè)試峰值基本重合，說(shuō)明測(cè)試方法準(zhǔn)確可靠；

（2）各種示蹤劑均無(wú)背景濃度或背景濃度極低，且峰值顯示較好；

（3）為方便測(cè)試，優(yōu)選出峰時(shí)間較為接近的五種分別為：T719、T740、T721、T165a、T169b 作為目標(biāo)油溶性示蹤劑（圖1）；

（4）五種示蹤劑在1 ppb 檢測(cè)限下，均可有效檢測(cè)，且互不干擾。

圖1 示蹤劑總離子譜

2.2 示蹤劑管柱設(shè)計(jì)

根據(jù)示蹤劑的緩釋機(jī)理及解釋原理，設(shè)計(jì)示蹤劑管柱應(yīng)考慮水平井眼擴(kuò)徑問(wèn)題，將分段位置適當(dāng)調(diào)整。根據(jù)實(shí)鉆井徑確定水平段分段位置，可以規(guī)避各段示蹤劑產(chǎn)出的相互干擾，能夠獲得各段準(zhǔn)確的示蹤劑產(chǎn)出剖面[9-10]。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及應(yīng)用效果分析

根據(jù)前期研究成果，為了有效監(jiān)測(cè)大位移井的產(chǎn)出剖面變化，優(yōu)選出流花11-1 油田大位移水平井進(jìn)行示蹤劑產(chǎn)出剖面監(jiān)測(cè)，根據(jù)實(shí)際井徑變化，將該井水平段分為五段，分別下入五種油溶性示蹤劑和五種水溶性示蹤劑。

3.1 樣品監(jiān)測(cè)結(jié)果

示蹤劑自2016 年12 月25 日入井以來(lái)，截至2017 年8 月底，累計(jì)進(jìn)行4 次示蹤劑取樣作業(yè)。實(shí)驗(yàn)室分析化驗(yàn)確定緩釋型示蹤劑的性能可靠，有效期長(zhǎng)，能夠進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，油溶性、水溶性示蹤劑監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖2、圖3 所示。五種水溶性示蹤劑均有產(chǎn)出，且各段示蹤劑含量穩(wěn)定，能夠進(jìn)行解釋分析。

圖2 單井油溶性示蹤劑濃度采樣分布

圖3 單井水溶性示蹤劑濃度采樣分布

3.2 水平井產(chǎn)液剖面分析

利用前述示蹤劑解釋方法對(duì)流花11-1 油田大位移水平井產(chǎn)出剖面分析，考慮示蹤劑之間的距離較近，到達(dá)時(shí)間法誤差較大，通過(guò)沖刷斜率法對(duì)該井的示蹤劑變化擬合如圖4 所示。從第一段示蹤劑到第五段示蹤劑，其斜率分別為0.027、0.020、0.012、0.04、0.038，計(jì)算各段產(chǎn)出比例為20∶14∶9∶29∶28。利用水溶性示蹤劑濃度法得到各段的出水比例分別為26∶5∶3∶20∶46。通過(guò)解釋成果確定各水平段均有產(chǎn)出，第一段和第五段含水較高，中間三段含水相對(duì)較低，該解釋成果與其距離鄰井遠(yuǎn)近吻合。

4 結(jié)論

利用緩釋性示蹤劑連續(xù)監(jiān)測(cè)水平井的產(chǎn)出剖面是一種經(jīng)濟(jì)有效的產(chǎn)出剖面測(cè)試方法，在流花11-1 油田的應(yīng)用得到結(jié)論如下：

（1）示蹤劑水平井產(chǎn)液剖面監(jiān)測(cè)能有效獲得水平井產(chǎn)液剖面，該井為國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用，通過(guò)分析對(duì)比成果，確定該技術(shù)能有效獲取水平井產(chǎn)出剖面，實(shí)現(xiàn)水平井產(chǎn)出剖面長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的效果。

（2）利用高分子骨架制作的緩釋型示蹤劑，能夠達(dá)到緩釋的目的，實(shí)現(xiàn)水平井段示蹤劑的長(zhǎng)期釋放與檢測(cè)。

（3）利用沖刷斜率法進(jìn)行水平井產(chǎn)出剖面解釋的原理可靠，可獲取準(zhǔn)確的產(chǎn)出剖面，但是到達(dá)時(shí)間法受示蹤劑安裝距離短等諸多因素影響，應(yīng)用范圍具有一定的局限性。

（4）該技術(shù)在深水油田大位移井試驗(yàn)成功，為深水油田單井液量測(cè)試及產(chǎn)出剖面測(cè)試開(kāi)辟了一條新路。