分層示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)在河南油田稠油水驅(qū)油藏的研究與應(yīng)用

李新丹，王孟江，常國(guó)棟，高申領(lǐng)，趙一潞，任 虹

(中國(guó)石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南南陽(yáng) 473132)

河南油田普通稠油水驅(qū)油藏YQ區(qū)塊由蒸汽吞吐轉(zhuǎn)為水驅(qū)開(kāi)發(fā)后，因竄流通道發(fā)育，水驅(qū)效率降低，注采井網(wǎng)歷經(jīng)多次調(diào)整后地層竄流通道復(fù)雜，缺乏有效的識(shí)別手段。分層示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)是在注水井不同層位注入一定濃度的示蹤劑，通過(guò)監(jiān)測(cè)周?chē)途聚檮舛入S時(shí)間的變化情況，分析油水井各層的動(dòng)態(tài)連通關(guān)系、注水前緣推進(jìn)速度以及井區(qū)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和物理參數(shù)隨注水驅(qū)替的變化情況。該技術(shù)能夠有效認(rèn)識(shí)油藏的非均質(zhì)情況，為油藏后期開(kāi)發(fā)調(diào)整提供決策依據(jù)[1-4]。

通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出適用于研究區(qū)的示蹤劑，并在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展一個(gè)井組分層注入示蹤劑監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，分析示蹤劑分層監(jiān)測(cè)結(jié)果，試驗(yàn)取得較好的調(diào)剖效果，提高了注水效率。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

BY-1、BY-2分析純，無(wú)錫市晶科化工有限公司；RL-1、RL-2、RL-3、LX-1、LX-2、LX-3示蹤劑，廊坊瑞瀾石油技術(shù)有限公司。實(shí)驗(yàn)所用地層水均來(lái)自于河南油田YQ區(qū)塊，油藏溫度為50 ℃，地層水礦化度為4 930 mg/L，地面原油黏度為796.6 mPa·s。

90KV-130型示蹤劑監(jiān)測(cè)儀，思善科技有限公司；DZF-6020型恒溫干燥箱，上海一恒儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 示蹤劑與地層水配伍性實(shí)驗(yàn)

(1)示蹤劑與實(shí)驗(yàn)區(qū)塊注入水配伍性實(shí)驗(yàn)。取實(shí)驗(yàn)區(qū)塊注入水，分別加入不同種類(lèi)的示蹤劑(濃度50 μg/L)靜置24 h，觀察不同示蹤劑在地層溫度下(50 ℃)與實(shí)驗(yàn)區(qū)塊注入水是否有沉淀產(chǎn)生，評(píng)價(jià)幾種示蹤劑與實(shí)驗(yàn)區(qū)塊注入水的配伍性。

(2)示蹤劑在實(shí)驗(yàn)區(qū)塊地層水中背景濃度檢測(cè)。取實(shí)驗(yàn)區(qū)塊油井產(chǎn)出水，采用示蹤劑監(jiān)測(cè)儀分別檢測(cè)幾種示蹤劑在地層水中的背景濃度。

1.2.2 示蹤劑穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

(1)示蹤劑自身穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。

將示蹤劑配成濃度為50 μg/L的溶液，放入50 ℃恒溫干燥箱中靜置，分別在0，3，5，10，20，30，180 d對(duì)示蹤劑濃度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)計(jì)算示蹤劑的濃度保留率，分析示蹤劑的穩(wěn)定性。

(2)示蹤劑抗干擾實(shí)驗(yàn)。

配置濃度為50 μg/L的示蹤劑溶液，分別檢測(cè)其濃度值，配置幾種示蹤劑的混合溶液?；旌先芤褐?，每個(gè)示蹤劑溶液濃度均為50 μg/L，檢測(cè)混合后各個(gè)示蹤劑濃度值，觀察示蹤劑濃度變化。

1.2.3 示蹤劑靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)

配制濃度為50 μg/L的示蹤劑溶液，測(cè)定濃度C0，稱(chēng)取巖樣50 g，打散至自然粒徑，按砂液比13(質(zhì)量比)加入示蹤劑溶液，攪拌均勻，密封瓶口，在地層溫度下振蕩24 h，取出上層液體，離心，過(guò)濾，檢測(cè)清液中示蹤劑濃度C。計(jì)算C/C0，當(dāng)示蹤劑的吸附率小于20%時(shí)，可作為待選示蹤劑。

2 結(jié)果與討論

YQ區(qū)塊歷經(jīng)不同開(kāi)發(fā)階段和多次調(diào)整措施，地層流體復(fù)雜，參照《SY/T5925-2012油田注水化學(xué)示蹤劑》的選擇方法，要求優(yōu)選與地層配伍性好、穩(wěn)定性好、吸附量小(吸附率小于20%)、檢測(cè)靈敏度高(1 μg/L)、相互之間無(wú)干擾、施工簡(jiǎn)便和安全環(huán)保的示蹤劑。本文通過(guò)開(kāi)展示蹤劑與地層水配伍性實(shí)驗(yàn)，示蹤劑穩(wěn)定性和靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選適合YQ區(qū)塊使用的示蹤劑。

2.1 示蹤劑與地層水的配伍性

示蹤劑與YQ區(qū)塊注入水的配伍性如表1所示，8種待選示蹤劑與YQ區(qū)塊注入水的配伍性良好，溶液澄清透明，無(wú)明顯沉淀產(chǎn)生。為進(jìn)一步篩選示蹤劑，取YQ區(qū)塊對(duì)應(yīng)油井產(chǎn)出水，分別檢測(cè)幾種示蹤劑在地層水中的背景濃度。如表2所示，LX-1、LX-2和LX-3在地層水中的背景濃度遠(yuǎn)低于其他示蹤劑。

表1 示蹤劑與YQ區(qū)塊注入水配伍性實(shí)驗(yàn)(50 ℃)

表2 示蹤劑在地層水中背景濃度檢測(cè)數(shù)據(jù)

2.2 示蹤劑穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

將優(yōu)選示蹤劑溶液放入50 ℃恒溫干燥箱中靜置，其濃度保留率隨時(shí)間變化規(guī)律如表3所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著放置時(shí)間的增加，三種示蹤劑溶液的濃度保留率變化不大。50 ℃下放置180 d后，LX-1、LX-2和LX-3的濃度保留率依然維持在98.26%，97.38%和98.15%，表明這三種示蹤劑具有較高的穩(wěn)定性，能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的需求。

表3 示蹤劑穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(50 ℃)

為確?，F(xiàn)場(chǎng)示蹤檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，對(duì)優(yōu)選出的LX-1、LX-2、LX-3示蹤劑溶液在同一濃度下的抗干擾性進(jìn)行了定量研究。分別配制濃度為50 μg/L的LX-1、LX-2、LX-3溶液并檢測(cè)其濃度值；再配制LX-1、LX-2、LX-3的混合溶液，混合溶液中，三種示蹤劑的濃度均為50 μg/L。單劑溶液和混合溶液抗干擾性能檢測(cè)結(jié)果如表4所示，在單劑溶液中，三種示蹤劑的檢測(cè)濃度值與其配制濃度很接近，說(shuō)明這三種示蹤劑易檢出，且具有極高的靈敏度。其次，與單劑溶液相比，三種示蹤劑在其混合溶液中的濃度值相同，說(shuō)明三種示蹤劑具有較強(qiáng)的抗干擾性，在混合之后彼此之間無(wú)干擾，能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)對(duì)油藏分層檢測(cè)的需求。

表4 示蹤劑抗干擾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.3 示蹤劑靜態(tài)吸附性能評(píng)價(jià)

性能優(yōu)良的示蹤劑除了具有較好的配伍性、低背景濃度、高靈敏度和化學(xué)穩(wěn)定性以外，還應(yīng)滿(mǎn)足在地層表面吸附量少的要求[5-6]。50 μg/L的LX-1、LX-2、LX-3溶液對(duì)巖樣的靜態(tài)吸附結(jié)果如表5所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，LX-1、LX-2、LX-3示蹤劑的靜態(tài)吸附量均遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)允許的吸附率(吸附率小于20%)，具有優(yōu)良的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用性能。

表5 示蹤劑靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)

綜上所述，優(yōu)選出適用于YQ區(qū)塊的示蹤劑為L(zhǎng)X-1、LX-2和LX-3。這三種示蹤劑與YQ區(qū)塊地層水配伍性良好，具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和抗干擾性能，且在巖樣表面的吸附率較低，能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)分層注入和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的需求[7-8]。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 YQ區(qū)塊Y21226井組基本情況

Y21226井是2006年在YQ20區(qū)塊部署的一口采油井，2015年9月22日轉(zhuǎn)注，目前分三級(jí)四段注水。注水層位：Ⅳ51/Ⅳ52/Ⅳ53/Ⅳ54層，全井日配注40 m3，各層日配注為10/10/10/10 m3。Y21226井對(duì)應(yīng)生產(chǎn)Y2308井、Y2309井、Y2310井和Y21224井4口油井。由于Ⅳ54層在2020年7月射孔開(kāi)始注水，注示蹤劑層位為Ⅳ51/Ⅳ52/Ⅳ53。

3.2 Y21226井組示蹤劑注入及監(jiān)測(cè)結(jié)果

3.2.1 Y21226井組示蹤劑分層注入及監(jiān)測(cè)

Y21226井組分別于2020年8月14至8月16日采取分層注入方式注入示蹤劑LX-1號(hào)13 kg、LX-2號(hào)8 kg、LX-3號(hào)5 kg，監(jiān)測(cè)施工參數(shù)如表6所示。Y21224井、Y2308井、Y2309井、Y2310井為監(jiān)測(cè)井。

表6 Y21226井組示蹤劑監(jiān)測(cè)施工參數(shù)

3.2.2 Y21226井組示蹤劑監(jiān)測(cè)結(jié)果

示蹤劑注水分配率計(jì)算方法。每口井日產(chǎn)水量乘以示蹤劑濃度得出每口井的示蹤劑量，相加得出總量，再將每口井的分量除以總量，分別計(jì)算出比例，即為注水分配率[9]。

示蹤劑產(chǎn)出曲線(xiàn)的計(jì)算方法：示蹤劑產(chǎn)出曲線(xiàn)分析的基本原理是將示蹤劑在井網(wǎng)中的流動(dòng)看成是由許多個(gè)流管中的流動(dòng)組成的，因此示蹤劑在生產(chǎn)井中產(chǎn)出的濃度應(yīng)該是從注水井到生產(chǎn)井之間各個(gè)流管中示蹤劑濃度的綜合。通過(guò)對(duì)任意流管中示蹤劑濃度進(jìn)行積分可得到不同井網(wǎng)條件下示蹤劑濃度，計(jì)算結(jié)果生成產(chǎn)出曲線(xiàn)的擬合曲線(xiàn)，求得地層的滲透率、孔道半徑及波及體積等地層參數(shù)[10-11]。

根據(jù)示蹤劑監(jiān)測(cè)結(jié)果，利用示蹤劑模擬計(jì)算軟件，擬合求出了反應(yīng)井相關(guān)地層參數(shù)，數(shù)值分析結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 Y21226井組示蹤劑分層監(jiān)測(cè)數(shù)值分析

由監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，Y21226井組各注水層滲透性的各向差異性較大，地層非均質(zhì)性嚴(yán)重。剖面上，不同層位表現(xiàn)的滲透性分布不同，E3h3Ⅳ53層與E3h3Ⅳ51的Y21224方向?yàn)楦邼B透區(qū)域，E3h3Ⅳ52層在Y21224方向和Y2310方向?yàn)橄鄬?duì)高滲透區(qū)域，總的分析表明，在Y21224方向，三種示蹤劑均見(jiàn)到顯示，說(shuō)明該井方向局部滲透性好于其他區(qū)域。由示蹤劑監(jiān)測(cè)情況分析，各個(gè)井注水受效不均衡，并將隨著注水量和油井采出程度進(jìn)一步增加，平面矛盾可能越來(lái)越突出。

3.3 Y21226井組調(diào)剖試驗(yàn)及效果

根據(jù)Y21226井組示蹤劑分層監(jiān)測(cè)結(jié)果(表8)及該井吸水剖面、產(chǎn)液剖面等進(jìn)行綜合研究，對(duì)該井采取調(diào)剖措施改善平面及剖面矛盾，盡可能保證均勻驅(qū)替，提高水驅(qū)效率。

表8 Y21226井調(diào)剖方案設(shè)計(jì)

根據(jù)示蹤劑監(jiān)測(cè)結(jié)果，選擇與地層滲透率及孔喉半徑相匹配的調(diào)剖劑，能大劑量注入實(shí)現(xiàn)對(duì)地層優(yōu)勢(shì)水竄流通道進(jìn)行有效封堵。設(shè)計(jì)不同的調(diào)剖段塞，確保調(diào)剖劑的封堵強(qiáng)度，以及能進(jìn)入不同的水滲流通道中并能產(chǎn)生較好的抑制水竄作用。采用大劑量過(guò)頂替技術(shù)，將調(diào)剖劑推至地層深部，擴(kuò)大調(diào)剖半徑。

調(diào)剖后啟動(dòng)壓力提高3.68 MPa，吸水指數(shù)下降111.8 m3/(d·MPa)，調(diào)剖后注水井注水壓力上升5 MPa，對(duì)應(yīng)油井日產(chǎn)油由調(diào)剖前1.5 t上升到3.5 t，含水率由97.1%下降到91.7%。本次調(diào)剖措施有效調(diào)整了平剖面矛盾，提高了注水效率。

4 結(jié)論

(1)優(yōu)選出適用于YQ區(qū)塊的示蹤劑為L(zhǎng)X-1、LX-2和LX-3。這三種示蹤劑與YQ區(qū)塊注入水配伍性良好，在地層水中的背景濃度較低，具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和抗干擾性能，且在巖樣表面的吸附率較低，能夠滿(mǎn)足在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)井分層注入和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的需求。

(2)開(kāi)展Y21226井分層示蹤劑監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，根據(jù)分層監(jiān)測(cè)結(jié)果分析油水井之間各層的動(dòng)態(tài)連通關(guān)系，計(jì)算地層實(shí)際滲透率、孔喉半徑和波及體積，為調(diào)剖方案設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。該井調(diào)剖措施取得了較好效果，有效調(diào)整了平剖面矛盾，提高了注水效率。

(3)應(yīng)用分層示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)油井產(chǎn)出曲線(xiàn)特征的合理解釋?zhuān)玫骄g連通及油水井對(duì)應(yīng)受效情況，可有效識(shí)別竄流通道，為油田后期的開(kāi)發(fā)調(diào)整和措施配置提供可靠依據(jù)[12]。