示踪剂在分段体积压裂水平井产能评价中的应用

赵政嘉　顾玉洁　才 博　赵安军　王　彬　吴　昊（.中国石油华北油田公司储气库事业部，河北任丘　065；. 中国石油华北油田公司勘探开发研究院，河北任丘　065；. 中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊　065007；. 中国石油华北油田公司，河北任丘　0655）

示踪剂在分段体积压裂水平井产能评价中的应用

赵政嘉1顾玉洁2才 博3赵安军4王彬4吴昊4
（1.中国石油华北油田公司储气库事业部，河北任丘062252；2. 中国石油华北油田公司勘探开发研究院，河北任丘062252；3. 中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊065007；4. 中国石油华北油田公司，河北任丘062552）

水平井分段体积压裂后各段产液贡献不易测试和计算。通过分析示踪剂法测量的原理，进行了示踪剂测试技术优化研究，形成了利用示踪剂评价水平井分段产液贡献率的测量方法。应用该方法在束鹿凹陷致密油体积压裂井束探2x井进行了测试，优选了7种不同示踪剂分别注入7个压裂层段，通过分析在不同时间取得的246个样品，得到了7个层段的产液贡献率，为体积压裂优化设计和产能评价提供了新的方法。

致密油；体积压裂；产能评价；示踪剂；束探2x井

如何评价水平井体积压裂效果和裂缝形态，已成为一项重要的工程问题［1］。评价多产层分层产出情况通常采用多参数（磁定位、自然伽马、温度、压力、失水、密度、流量）生产测井组合仪测井方法［2-4］。对于致密油藏水平井，采用分段体积改造后各层段产出情况无法用上述方法进行准确评价。目前普遍采用裂缝监测等手段，如地面和地下结合的微地震监测方法，但该方法存在信噪比低、费用高、可信性差的缺点［5］。同位素示踪技术是解决这一工程难题的有效方法［6-8］，但将伽马放射性同位素标记后的示踪剂存在一定的放射性，对工程人员存在一定的伤害。为解决上述问题，利用不同液体中示踪剂光强度值的不同的特性，形成一套ZO系列示踪剂监测技术。在分段压裂过程中选择特征各异的液体示踪剂，与措施液一同泵入地层，返排过程中示踪剂被地层流体携带至地面，通过对产出流体中所含示踪剂进行分类、化验分析和计算，得到各层段体积改造后的产液贡献率，并以此对井筒流体通道畅通情况进行分析判断，为体积压裂试采效果评价提供帮助。

1　技术原理

多层压裂产能监测原理是将示踪剂加入压裂液，在压后返排时密集采样监测示踪剂在返排液中的浓度变化（光强度值）。示踪剂的光强度值与产液的产出量成正比，且在产出液中的物理化学性质是稳定的［9］，利用其固定的激发与发射光谱，将油井产出滤液放置比色皿中，设定激发波长与发射波长，在其返排时密集采集样品，监测示踪剂在返排液中的浓度变化（光强度值），据此判断各层段产出情况及贡献大小。

示踪剂随着压裂液注入油井后，首先沿压开裂缝进入地层，通过压裂液驱动，到达压裂缝最远端。压裂结束后，在生产压差作用下，示踪剂伴随地层流体向井筒回流，这时示踪剂的产出曲线会出现峰值，同时由于储层参数的展布和压裂效果的不同，曲线的形状也会有所不同［10-11］。当压裂多层段时，因为每个层段物性差异，压裂效果不同，示踪剂推进距离也存在差异。返排过程中在一定生产压差下，示踪剂伴随返出液向井筒回流，这时示踪剂的产出曲线会出现峰值，由于每个压裂层段储集特征及压裂形成的裂缝存在差异，示踪剂推进距离也存在差异，绘制的曲线形状也会有所不同，有的示踪剂曲线出现多峰响应见图1。

图1　典型的示踪剂产出曲线

2　示踪剂技术参数

ZO系列示踪剂是显光类高分子化合物，具有很好的化学惰性和热稳定性，除具有化学浓度外还具有光强度值（cd），它们具有各自的固定发射光谱和激发光谱，并可同时进行检测。用于跟踪监测油气井分层（段）改造储层效果的ZO系列示踪剂无毒、无辐射，对地层无污染、无伤害。液体高度浓缩，耐酸、耐碱、抗氧化，与压裂液混合具有较高的相容性，对压裂液的性能无影响。示踪剂之间不相互影响，易鉴别、区分，技术参数如下：

（1）耐温200 ℃，耐压150 MPa；

（2）抗剪切性：在120～153 ℃、170 s-1速率下剪切60～90 min，示踪剂性能不变；

（3）检测浓度：ppb级，投加浓度0.01% ～0.015%；

（4）pH值：3～11；

（5）有效期：≥500 d。

3　示踪剂加入流程及用量优化

3.1加入流程

（1）压裂施工时，从混砂车加入示踪剂，不同的层段施工，加入不同的示踪剂，但加入浓度相对统一，现场施工根据不同的施工排量均匀调整加入速度；

（2）也可以在配好的压裂液中加入示踪剂，但示踪剂的浓度要一致，不同的储层要使用含有不同示踪剂的压裂液;

（3）在压裂液返排期间，连续跟踪监测取样、计量，直到返排结束，在下泵合层生产期间，也必须做到跟踪监测、计量，了解正常生产时的被跟踪井出液量的大小，井别不同跟踪取样的要求也不同;

（4）分析、化验、检测返排液;

（5）数据、曲线综合分析处理，综合解释与评价（图2）。

图2　示踪剂投加工艺流程

3.2用量优化

首先利用示踪剂最大稀释体积进行优化，

再利用下式即可求得所投放示踪剂的用量。

式中，Vp为示踪剂最大稀释体积，m3；S为泄油面积，m2；H为油层厚度，m；为孔隙度，%；Sw为含水饱和度，%；a为扫及效率，%；A为示踪剂的注入量，kg；F为示踪剂检测灵敏度，ppb；μ为余量系数（一般取2.5）。束探2x各段示踪剂用量见表1。

表1　束探2x井示踪剂投注各项参数优化表

4　示踪剂的取样

在压裂液返排期间，在排液管线出口（井口）取样，取样要求见表2。

表2　束探2x井取样程序

束探2x井从2013年11月21日21：00时Ø2 mm油嘴放喷，开始取样跟踪监测，直到12月15日跟踪监测结束，历时25 d。本阶段共取样246个，合格246个，阶段累计排液1 425.37 m3，日均57.01 m3。

5　资料分析处理及曲线特征

对现场所取样品首先进行室内筛选预处理，246个样品均符合要求，经过比对、过滤、分离、提纯化验分析；再通过荧光分度计VV-160a专用仪器，对246个样品中每种液体示踪剂的浓度分别进行分析测定，测得246组有效数据。综合评价分析得出束探2x井监测简况见表3，示踪剂产出曲线见图3。

表3　束探2x井监测产出简况

图3　束探2x井压裂后各层段示踪剂产出响应叠加曲线

从示踪剂监测累积回采量而求得的各层段产液贡献率见表4。从日产液贡献率曲线上看，第7段在8～16 d期间贡献率大，第3段在13～20 d期间贡献率最大（图4）。

表4　束探2x井压裂后各段产出状况表

图4　束探2x井压裂后各段产液量日贡献率曲线

6　结论

（1）将示踪剂加入压裂液，利用示踪剂的光强度值与产层的产出液量成正比的原理，通过在措施后返排过程中密集采集产出流体样品，并对产出流体中所含示踪剂进行分类、化验分析和计算方法，可以较为准确地得到各层段改造后的产液贡献率。

（2）各层段间贡献率有一定的差异，表明其储层的缝网导流能力存在一定差异。

（3）示踪剂监测表明，各压裂段均有不同程度的产出，这一信息不仅对各压裂段产出状况进行了评价，同时也证实了井筒上下分布的五级封隔桥塞的生产通道是畅通的，从而消除了多段压裂井效果分析评价时的不确定因素。

（4）通过对分层压裂井各层段示踪剂产出特征曲线的分析而得出的各层（段）的贡献率，对分层（段）压裂效果综合评价，以及今后进一步优化设计、指导施工提供了重要依据。同时，由于该技术应用属于新技术尝试，有待于通过今后进一步应用，不断深化认识，为致密油气井压后评估及方案优化决策提供帮助。

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（修改稿收到日期2015-06-09）

〔编辑朱伟〕

Application of tracer in productivity evaluation for horizontal wells under segmented volume fracturing

ZHAO Zhengjia1, GU Yujie2, CAI Bo3, ZHAO Anjun4, WANG Bin4, WU Hao4
（1. Gas Storage Division of Huabei Oilfield Company, CNPC, Renqiu 062252, China; 2. Research Institute of Petroleum Exploration and Development, Huabei Oilfield Company, CNPC, Renqiu 062252, China; 3. Langfang Branch of Research Institute of Petroleum Exploration and Development, CNPC, Langfang 065007, China; 4. Huabei Oilfield Company, CNPC, Renqiu 062552, China）

It is not easy to test and calculate produced liquid of segments of horizontal wells upon segmented volume fracturing. Optimization research is conducted on tracer testing technology through analysis of the principles of measurement by tracer method, and the measuring method of using tracer to evaluate contribution rate of produced liquid of segments of horizontal wells is developed. The method is applied to testing for Shutan well 2x under tight oil volume fracturing in Shulu Depression, and 7 different types of tracers are selected and injected to 7 fracturing layers. 246 samples are obtained at different times through analysis, and contribution rate of produced liquid of 7 layers are obtained, providing a new method for optimization design and productivity evaluation under volume fracturing.

tight oil; volume fracturing; productivity evaluation; tracer; Shutan well 2x

TE357.1

A

1000 – 7393（ 2015 ） 04 – 0092 – 04

10.13639/j.odpt.2015.04.024

中国石油天然气股份有限公司科技重大专项“致密油气提高单井产量配套技术研究与应用” （编号：2014E-35-08-02）。

赵政嘉，1986年生。2009年毕业于长江大学石油地质勘探专业，现主要从事油气田及储气库地质气藏研究工作，工程师。电话：0317-2711621。E-mail：cqk_zzj@petrochina.com.cn。

引用格式：赵政嘉，顾玉洁，才博，等.示踪剂在分段体积压裂水平井产能评价中的应用［J］.石油钻采工艺，2015，37（4）：92-95.