水平井暫堵轉向酸壓示蹤劑監測技術研究

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研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

水平井暫堵轉向酸壓示蹤劑監測技術研究

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研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

水平井暫堵轉向酸壓是通過使用暫堵劑臨時封堵壓裂裂縫，強制流體轉向形成新的裂縫來達到最大限度溝通有利儲集體，從而提高儲層動用程度和單井產量的工藝技術。由于缺乏系統的技術評價手段和方法，暫堵轉向是否形成新的裂縫，多次暫堵是否能夠形成多條新裂縫，如何對暫堵轉向酸壓工藝進行優化等疑問一直困擾現場。針對上述問題，采用耐溫耐酸型示蹤劑開展水平井暫堵轉向酸壓示蹤劑產能監測技術研究，研究結果表明通過密集監測返排初期不同示蹤劑濃度變化，可以分析判斷暫堵轉向有效性，解決了油田現場暫堵轉向工藝監測問題，為暫堵轉向酸壓級數與后期產能分析提供可靠參考依據。

暫堵轉向酸壓；示蹤劑監測；水平井；壓裂

由于致密碳酸鹽巖儲層長裸眼段水平井籠統酸壓改造動用程度低，改造效果差，同時機械分段酸壓工具可靠性差，壓后工具留井治理困難，油田現場采用暫堵轉向的分段酸壓技術，提高儲層動用程度和單井產量[1，2]，實現該區域儲層高效經濟動用。但目前暫堵轉向的分段酸壓技術缺乏系統評價手段和方法，暫堵轉向工藝優化缺少可靠依據。筆者使用耐高溫、耐酸型化學示蹤劑進行水平井暫堵轉向酸壓技術研究，形成一套利用示蹤劑評價纖維暫堵轉向酸壓壓裂效果的評價方法。

1 工作原理

水平井暫堵轉向酸壓過程中，在各級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，沿壓開裂縫進入地層[3～6]。上一級壓裂結束，注入暫堵劑，暫堵轉向有效，新的裂縫形成，則下一級酸壓工作液沿著新的裂縫進入地層，壓裂結束后，兩級酸壓工作液將同時返排，井口采集樣品中兩類示蹤劑檢測濃度均較高(圖1)。上一級壓裂結束，注入暫堵劑，暫堵轉向無效，未形成新的裂縫，則下一級酸壓工作液沿著老的裂縫進入地層，將上一級酸壓工作液頂替至地層深部，壓裂結束后，下一級酸壓工作液領先返排，井口采集樣品中下一級示蹤劑檢測濃度遠大于上一級示蹤劑濃度(圖2)。

圖1 暫堵轉向有效 圖2 暫堵轉向無效

2 示蹤劑與膠凝酸配伍性評價

表1 示蹤劑與膠凝酸配伍性試驗結果

酸壓監測用示蹤劑主要性能[7]：①無毒害、無輻射，對地層無污染、無傷害、安全、環保；②熱穩定性好，化學穩定性好，耐酸、堿，抗氧化性好 ，地層吸附小；③監測靈敏度高，達到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后測定膠凝酸黏度。檢測結果如表1所示，在高溫酸性環境條件下示蹤劑質量濃度不變，穩定性良好，加入示蹤劑后膠凝酸黏度無明顯變化，無沉淀產生，示蹤劑與膠凝酸配伍性良好。

3 示蹤劑監測施工參數設計

3.1 示蹤劑濃度和用量設計

考慮示蹤劑最低檢測靈敏度和余量，返出液示蹤劑最低濃度計算公式如下：

cw=μFw

式中：cw為壓裂返排液示蹤劑質量濃度，10-3mg/L；FW為示蹤劑檢測靈敏度，10-3mg/L；μ為余量系數，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

示蹤劑現場施工質量濃度:

式中：cw′為壓裂施工水性示蹤劑配液質量濃度，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向有效性，故返排初期采用密集取樣方式(表2)。

4 暫堵轉向示蹤劑監測解釋方法

暫堵轉向存在成功率問題，壓裂級數越多，成功率越低。故水平井暫堵轉向酸壓改造示蹤劑檢測結果存在多種可能。假設不同級數暫堵分段壓裂情況，根據返排過程中采集樣品中不同示蹤劑濃度變化判斷各級暫堵轉向有效性，做出不同示蹤劑檢測濃度情況對應暫堵分段有效性判斷表格，可依靠監測數據結果直接判斷纖維暫堵轉向有效性。

情況1 壓裂級數二級，暫堵轉向1次，一級壓裂液加入水性示蹤劑W01，二級壓裂液加入水性示蹤劑W02。檢測結果如表3所示。①假設暫堵轉向有效，則所有段產能均動用，一級壓裂液與二級壓裂液同時返排，初期返出液中水性示蹤劑W01和W02質量濃度均較高；②假設暫堵轉向無效，則僅第1段產能動用，二級壓裂液領先一級壓裂液返排，初期返出液中水性示蹤劑W02質量濃度高于W01。

表3 壓裂返出液示蹤劑檢測結果表(二級壓裂)

情況2 壓裂級數三級，暫堵轉向2次，一級壓裂液加入水性示蹤劑W01，二級壓裂液加入水性示蹤劑W02，三級壓裂液加入水性示蹤劑W03。檢測結果如表4所示。①假設1+2次暫堵均有效，則所有段產能均動用，一級、二級和三級壓裂液同時返排，初期返出液中水性示蹤劑W01、W02和W03質量濃度均較高；②假設1+2次暫堵均無效，則僅第1段產能動用，三級壓裂液領先一級和二級壓裂液返排，初期返出液中水性示蹤劑W03質量濃度要高于W01和W02；③假設1次暫堵無效，2次暫堵有效，則第2段產能未動用，二級和三級壓裂液領先一級壓裂液返排，初期返出液中水性示蹤劑W02和W03質量濃度要高于W01；④假設1次暫堵有效，2次暫堵無效，則第3段產能未動用，一級和三級壓裂液領先二級壓裂液返排，初期返出液中水性示蹤劑W01和W03質量濃度要高于W02。

表4 壓裂返出液示蹤劑檢測結果表(三級壓裂)

5 結論與認識

1)示蹤劑監測技術由于新型示蹤劑產品的研發有了長足的發展，已能滿足致密油氣藏分段壓裂改造產出剖面的監測需求。

2)由于測井儀器下入困難，水平裸眼井碳酸鹽巖儲層分段改造后，產出剖面測試困難，示蹤劑監測技術可嵌入到壓裂措施當中，不占用井口時間，是解決該問題的最佳方案。

3)暫堵轉向酸壓改造目前尚無有效方法評價暫堵有效率，通過示蹤劑監測方法可判斷暫堵轉向是否形成新的裂縫，為暫堵轉向酸壓級數優化提供直觀可靠的參考依據。

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2017-01-23

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

[引著格式]鄢宇杰，宋志峰 ，陳定斌，等.水平井暫堵轉向酸壓示蹤劑監測技術研究[J].長江大學學報(自科版), 2017,14(23):80～82.

TE357

A

1673-1409(2017)23-0080-03

[編輯] 帥群