海上油田井間示蹤測試示蹤劑用量設計優化

趙廣淵，郭宏峰，張 博，常 振，夏 禹

（中海油田服務股份有限公司油田生產事業部，天津 300459）

海上油田井間示蹤測試示蹤劑用量設計優化

趙廣淵，郭宏峰，張 博，常 振，夏 禹

（中海油田服務股份有限公司油田生產事業部，天津 300459）

井間示蹤測試中示蹤劑用量設計最常用的方法是總稀釋模型和Brigham-Smith模型。詳細分析了兩種模型的優缺點，總稀釋模型無法控制示蹤劑的產出峰值濃度，而Brigham-Smith模型具有只適用于五點井網和未考慮井組外的稀釋作用兩個局限性，并且模型中的彌散常數和峰值濃度兩個參數具有不確定性。結合海上油田井間示蹤測試的礦場實踐經驗，考慮注采系統完善程度的影響，提出了優化設計模型，并針對井組外注入水的稀釋效應對設計結果進行修正。新的用量設計模型應用于海上油田20余井組的井間示蹤測試，計算簡便，適應性顯著。

井間示蹤測試；示蹤劑用量；優化；海上油田

水驅開發已成為海上油田最廣泛應用的二次采油方法，油田進入高含水期后，油層動用狀況和剩余油分布對開發策略的部署與后期挖潛的調整至關重要。井間示蹤測試技術通過向油層注入示蹤劑跟蹤注入水的運動軌跡，示蹤劑的推進方向及其采出動態，為人們認識油水運動規律和儲層非均質特征提供了直接度量。示蹤劑產出響應曲線作為位置和時間的函數，提供了流體運動的定量描述，因此獲得清晰完整的示蹤劑產出響應曲線是井間示蹤測試成功的關鍵[1，2]。鑒于環保和安全的要求，目前海上油田常用的示蹤劑主要為非放射性化學示蹤劑。較高的用量一般情況下生成的產出響應曲線較為清晰，但會導致測試成本過高，且產出水回注后導致示蹤劑產出曲線模糊不清；用量太低，又使得產出響應曲線峰值不明顯，影響解釋分析的有效性[3]。

本文結合海上油田井間示蹤測試的礦場實踐，對現有的示蹤劑用量設計方法進行了優化，得到的設計方法既能滿足井間示蹤測試要求，又計算簡便。海上油田的應用實例驗證了該設計方法的可靠性及有效性。

1 常用的示蹤劑用量設計模型

1.1 礦場示蹤劑總稀釋模型

這一模型是假設注入的示蹤劑被均勻地稀釋在水驅波及到的全部體積中，估算產出示蹤劑的平均濃度。為保證能在這一濃度下進行檢測，必須注入足量的示蹤劑，可認為峰值濃度遠高于平均濃度。

將油藏的幾何形狀近似為徑向體積，根據相關油藏資料，總稀釋體積Vd可表示為[4]:

式中:R－注采井距；h－油層有效厚度；Sw－含水飽和度；φ－孔隙度。

在總稀釋體積內要求注入的示蹤劑平均濃度為10倍的分析儀器檢測下限，即最小檢測極限（MDL）。所以需要注入示蹤劑的用量Q為:

該模型的優點是計算簡單、方便使用，缺點是無法控制最大的使用量，因此地面最大產出量無法控制，一方面可能導致測試成本較高，另一方面，若產出水中濃度過高的示蹤劑回注到注水井，會影響其他井組的示蹤劑測試。

1.2 Brigham-Smith模型

Brigham-Smith模型可避免總稀釋模型的缺點，給出了五點法井網中示蹤劑的用量計算方法[5]。

式中:G－示蹤劑用量，t；h－油層有效厚度，m；Sw－含水飽和度；φ－孔隙度；Cp－示蹤劑產出濃度的峰值，mg/L；α－孔隙介質的彌散常數，m；L－注采井距，102m。

該模型假設如下:（1）示蹤劑在均質的平面均質油藏中流動；（2）流度比為1；（3）含水飽和度不變；（4）示蹤劑與注入水的混合作用僅由發散流動而引起；（5）不考慮示蹤劑在地層巖石表面的吸附量。

示蹤劑產出峰值濃度一般取分析儀器最低檢測極限的50～100倍，但分析儀器的檢測精度與樣品預處理、檢測方法、標準曲線等有關。彌散常數取決于孔隙介質的特性和驅替過程中流體的黏度比，不同儲層的孔隙結構存在較大差異。因此，在使用該模型設計示蹤劑用量時，孔隙介質的彌散常數和示蹤劑產出峰值濃度兩個參數的取值對示蹤劑用量有較大影響，造成設計結果的不確定性。

2 示蹤劑用量設計模型優化

井間示蹤測試獲得的示蹤劑產出響應曲線，是注入到地層中的示蹤劑被地層水稀釋、混合后，被采出到地面的結果，因此示蹤劑的注入量設計要充分考慮稀釋、混合作用，才能保證測試獲得有效的產出響應曲線。

海上油田的開發多采用甜點布井方式，注采井網不規則（見圖1a）。因此，根據海上油田井間示蹤測試的礦場實踐經驗，提出考慮井網完善程度對稀釋作用的影響的示蹤劑用量設計模型:

式中:T-示蹤劑濃度倍數；Kc-井網校正系數，當受效油井數為1～2，Kc=0.8，當受效油井數為3～8，Kc= 1，當受效油井數＞8，Kc=1.2。

在油田開發過程中，井網可能不規則，注采關系也可能不平衡（見圖1b）。中心井以速率qi注入，而每口生產井分別以速率qpl生產。因此，每口生產井泄油面積不同，接受到注入流體的數量也不同。根據Deppe[6]（1961）近似法，注入流體流入4口井的流量同各井的產量成正比（式5）。

式中:qp-累積產量；流向l井的流體日注入量；qi-注水井日注水量；VT-注進井網的示蹤劑總體積；VTl-流向l井的示蹤劑注入體積。

圖1 不規則和不平衡的示蹤劑注入井網

由于存在井組外部的流量，示蹤劑的濃度被稀釋，并增加了相應的采出體積。所以，由式（4）計算出的示蹤劑用量應根據式（5）來加以修正。

3 現場應用

2015年，在海上A油田首次實施井間示蹤測試，至目前已累積實施達20余井組，使用新的用量設計模型以來，所有井組均達到了測試目的，設計模型使用方便有效，且保證了測試的成功率。

A油田E平臺2015年陸續投產了7口油井，其中部分油井實際生產情況與開發方案設計具有較大的差異。為了分析這些原因，同時明確注入水的驅動方向，為后期油藏分析、配注調整等措施提供依據，對E5井組進行了井間示蹤測試。

E5井測試層垂深為1 675.2 m～1 702.5 m，注水層有效厚度為8.1 m，含水飽和度為50.9%，平均孔隙度29.8%。該井2006年8月投注，注水層位NmIV8，配注量320 m3/d，該井周圍受效油井有E1、E2、E4、E8、E9、E38h、E46h井，共7口井，平均注采井距500 m。

圖2 E5井組受效井示蹤劑產出濃度曲線

圖3 NmIV8層高滲區域滲透率分布圖

取T=20，Kc=1，本井組地層水中示蹤劑背景濃度經化驗為0.023 mg/L~0.089 mg/L，分析儀器的MDL為0.1 mg/L。根據式（4）計算示蹤劑S的用量為Q=1.91 t，根據式（5）中qp/qi=1.5，示蹤劑S用量修正為:1.91× 1.5=2.865 t。

2016年5月，向E5井注入示蹤劑S。現場配制示蹤劑溶液濃度為10%，泵注最大排量20 m3/h，壓力6.8 MPa，泵注示蹤劑溶液結束后頂替15 m3注入水。

2016年11月，E5井組各見劑井的示蹤劑產出濃度曲線峰形完整（見圖2），結束監測。各見劑井示蹤劑產出濃度曲線清晰，利用示蹤劑解釋軟件對示蹤劑產出濃度曲線進行擬合，解釋得到地層高滲透層滲透率、等效厚度和剩余油分布等結果，NmIV8層高滲區域滲透率分布圖和剩余油分布圖（見圖3和圖4）。

圖4 NmIV8層剩余油分布圖

4 結論

（1）總稀釋模型無法控制示蹤劑地面最大產出量，Brigham-Smith模型中彌散常數和示蹤劑產出峰值濃度的不同取值對用量的不確定性影響較大。

（2）優化后的用量設計模型可考慮井網完善程度和井組外流體的稀釋作用。

（3）現場應用表明，優化后的示蹤劑用量設計模型計算簡便，設計的用量滿足測試要求，適應性顯著。

［1］于瑞香，張泰山，周偉生.油田示蹤劑技術［J］.工業水處理，2007，27（8）:12-15.

［2］李臣，方志斌，劉春蘭，等.示蹤劑在砂礫巖油藏開發中的應用［J］.新疆石油地質，2005，26（1）:78-83.

［3］張善，馮向東.井間示蹤測試中示蹤劑用量計算方法［J］.大慶石油地質與開發，2006，25（4）:48-51.

［4］趙培華，張培信，趙志勇，等.油田示蹤技術［M］.北京:石油工業出版社，2005.

［5］Brigham，W E，Smith，D H.Prediction of tracer behavior in five-spot flow［J］.SPE 1145，1965.

［6］Deppe，J C.Injection rate-The effect of mobility ratio,area swept and pattern［J］.SPEJ 1472，1961:81-91.

大港采油三廠少井高效多層系建產

大港采油三廠官1608斷塊官1608-14井、官1608-23井連獲日產40噸以上高產，上套先導井官1608-25井也喜獲工業油流，日產油4.91噸。整個斷塊日產達到105噸，實現多層系高效建產。

采油三廠位于大港油田最南端，已連續開發40多年，地質構造復雜，開采程度高，綜合含水率88.3%，可采出程度達78.2%，進入“雙高”開發產量遞減階段，迫切需要新資源投入來緩解老區上產壓力。

采油三廠通過老區外圍找新區、老區上下找新層，開展成熟區中淺層滾動增儲工作。技術人員對孔東主控斷層精雕細刻，采取塹中塊、塹中塹等疊加模式，發現了官1608儲量潛力區。采油三廠與研究院聯合攻關，重新研究評價計算官1608區塊，共部署新井11口，建產能2.52萬噸，實現多層系、多層段評價產能增儲提效。在實施過程中，為節約井場占地，采油三廠按照“井叢場”模式，分4個井場部署實施。

（摘自中國石油新聞中心2017-04-12）

Optimization of tracer dosage in the process of inter well tracer test in offshore oilfield

ZHAO Guangyuan，GUO Hongfeng，ZHANG Bo，CHANG Zhen，XIA Yu
（Production Optimization Division，China Oilfield Services Limited，Tianjin 300459，China）

The most common design methods of tracer dosage in the process of inter well tracer test are total dilution model and Brigham-Smith model.The advantages and disadvantages of two models are analyzed in detail.Total dilution model can not control the peak concentration value of tracer production.However,Brigham-Smith model can only be used in five-spot well pattern and ignores the dilution effect of water outside the well group.Two parameters of this model,diffusion constant and peak concentration,have uncertainty.Combining the inter well tracer test practical experience in offshore oilfield,an optimized design model is proposed,which considers the effect of completion level of injection-production system.The new model is then corrected based on the dilution effect of water outside the well group.The new dosage design model was used in 20 wells tracer test in offshore oilfield,conveniently calculated and showing its adaptability.

inter well tracer test；tracer dosage；optimization；offshore oilfield

TE353.3

A

1673-5285（2017）04-0051-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.04.014

2017－03-08

趙廣淵，男，采油工程師，主要從事海上油氣田增產工藝技術方面的研究工作，郵箱:zhaogy0806@foxmail.com。