BY系列示踪剂应用情况介绍.ppt

BY系列感光示踪剂监测技术介绍,濮阳市汇金石油工程技术服务有限公司2013.1,汇报提纲,第一部分井间示踪监测原理第二部分示踪剂的物理、化学特性第三部分BY系列和常规示踪剂的室内实验第四部分BY系列示踪剂在缝洞油藏的应用情况,第一部分井间示踪监测原理,1、示踪监测原理,井间示踪测试过程图,在监测井单元的注水井中投加示踪剂；按照制定的取样制度，在周围生产油井中取样、制样；在特定实验室进行分析，获取样品中的示踪剂含量；综合分析监测井的示踪剂采出曲线和动静态等相关资料，明确注入流体的运动方向、推进速度、波及情况等信息。,2、井间示踪监测解释储层连通状况的原理,井间示踪分析正问题,井间示踪分析反问题,示踪剂求解地层参数就是正反问题的结合利用。,第一部分井间示踪监测原理,这类示踪剂是最早的示踪剂品种，最开始它主要适用于寻找井间的连通性，常见的品种有胭脂红、柠檬兰，它们都是红色或蓝色微细结晶粉末极易溶于水中。优点：在低温油藏（小于60）用于判别储层具有直观性。缺点：用作示踪监测时难以量化检测，用量极大。,（1）染料类示踪剂,第二部分示踪剂的物理、化学特性,1、国内各种示踪剂的物理化学特性,（2）化学类示踪剂,硝酸铵（NH4NO3）无色结晶体，相对密度1.725（25）,分子量为79.97，具有较好的溶水性。优点：其NO3-粒子的稳定性较好，易检测。较经济；缺点：与地层水反映后有亚硝酸盐产生，在地层水含细菌丰富时可成为其食物，在遇打击时会爆炸，购买时必有公安部门的许可证，并按相关要求进行保管使用、运输，用量大。硫氰酸铵(NH4SCN)无色单斜晶系片状或柱状结晶体，有较好的溶水性，分子量为76.12，比重1.305，其具有较好的溶水性。优点：其SCN-粒子的稳定性较好，吸附量较小，易检测，检测精度高于硝酸铵。缺点：温度大于70，易变质成硫尿，长时间存放易潮解。它同时也是土壤的除锈剂，故在外排时必须达国家标准。用量少于硝酸铵，但同在一个级别，价格较高。,第二部分示踪剂的物理、化学特性,溴化钠（钾）（NaBr），无色吸湿性立方系晶体，相对密度2.75g/cm3，分子量为102.88，水中溶解度大于90%；优点：其Br-与地层水物质很少交换，吸附量较小，检测精度高于硫氰酸铵。缺点：溴化钠（钾）的价格远高于上述两种化学示踪剂，检测过程较繁琐。碘化钾（KI），无色或白色吸湿立方粒状晶体,相对密度3.13g/cm3，分子量为165.99，有潮解性，水中溶解度大于99%。优点：检测精度极高为上三种的千分之一，地层中无此类物质。缺点：其价格是化学示踪剂中最高的（约20万元/吨）。工业尿素（CO(NH2)2），白色吸湿立方粒状晶体，有潮解性，水中溶解度大于95%，密度1.335，分子量为60.06，含氮量为46%。优点：易检测。较经济；缺点：在地层水含细菌丰富时可成为其食物，遇热易分解，用量大。,（2）化学类示踪剂,第二部分示踪剂的物理、化学特性,（3）放射同位素类示踪剂,常见的放射类示踪剂：氚水（HTO），是较低级别的重水之一，在很多工业领域得予应用，在油田井间监测中更多的是应用其核物理量的可靠性，检测的灵敏性，是射线示踪剂，射线能量5.7KeV,射程0.0055，国家允许排放标准1.11104Bq/L。优点：检测精度极高，使用量极小，施工方便，经济可行。缺点：具有放射对人体有或多或小的损害，半衰期很长（12.4年）极不易在地层中消除，对后期水处理有碍，使用受国家严格控制。碘I135，是碘的氚化物质，是射线示踪剂，射线能量30KeV1.5MeV,半衰期70天射线能量大于氚水10倍以上，穿透能力较大，国家允许排放标准1.11104Bq/L。优点：监测响应好，可以在线检测。缺点：放射性过强，对后期水处理有碍，同时对吸水剖面的测试也有一定干扰，使用受国家严格控制。,第二部分示踪剂的物理、化学特性,（4）微量物质类示踪剂,微量物质类示踪剂是近十年发展起来的示踪品种，此类示踪剂的共同特点是；检测技术精度提高，安全环保、无放射性，施工方便。,BY-1(C28H20N305)感光类示踪剂是近几年发展起来的示踪剂品种，其是惰性感光物质与二酮三吡咯合成改进后的高分子化合物，具有化学成份浓度和物质光度双重特性，以及较好的化学惰性，检测极限高。优点：成份浓度和物质光度双重技术特性，施工方便，经济可行，用量不大。缺点：地层的吸附量较大比其它微量物质高出15-25%。,第二部分示踪剂的物理、化学特性,BY系列感光类示踪剂的主要特性,化学稳定和高检测灵敏度；一般不易被岩层和油层吸附，小于1nm的分子直径（相对二十烷烃更小）容易通过各种岩层孔隙；合适的水中溶解度和相对较轻的质量，使其比无机盐类更容易和注入水的水头保持同步。,含有示踪结构的水溶性低分子量聚合物载体，保证了在高温、高压的地层中，长时间运行下，示踪功能性的稳定。,第二部分示踪剂的物理、化学特性,螯合微量物质（Mg、Ti、Al等）类示踪剂：是一个比较大的示踪剂家族，它是地层及所含流体中没有或含量极微的物质种类，其具有很高的检测极限值，可应用品种多。优点：示踪剂的检测极限高，可应用品种多，施工方便，经济可行，用量极少。缺点：必须具备HR-ICP-SM仪器，这类示踪剂的购买、运输、保存都有较严格的要求，排出水的离子含量必须小于国家环保要求，检测技术要求高，单井费用高。,第二部分示踪剂的物理、化学特性,钆（Gd）的热中子俘获截面特别大，天然Gd有7种核素，其原子质量、丰度和俘获辐射核反应截面列于表1。155Gd和157Gd俘获辐射核反应截面特别大，钆元素的中子特性主要决定于这两个核素。Gd原子核截面的加权平均值高达4900010-24cm2。,质量相同的钆，热中子俘获截面是淡水的8456倍。在1g淡水中加入大约0.12mg钆则可使俘获截面增加到45c.u.对孔隙度大于30%的地层寿命测井可做定量解释。,钆（Gd157），地层及所含流体中没有或含量极微的物质种类，检测极限值达到10-13g/ml；优点：示踪剂的检测极限高，可采用在采油井井口采样与井下检测相结合，分小层算出钆示踪剂采出量和钆示踪可动水孔隙度。缺点：检测技术要求高，仪器、设备昂贵。,第二部分示踪剂的物理、化学特性,示踪剂的检测极限决定了示踪剂的性能、技术指标和单井使用量。表中显示了各种示踪剂的检测极限具体情况。,2、各种示踪剂的监测极限,第二部分示踪剂的物理、化学特性,NF普通隐现光，A吸收，RF共振隐现光，P磷光，VR碰撞震动弛豫，IC内转换，ISC系统间交叉，RE化学反应,隐现光物质能量跃迁图,1、示踪剂光度与浓度的关系研究,第三部分BY系列和常规示踪剂的室内实验,If=2.3IoLC,式中：If隐现光强度（单位立体角内的光通量，cd坎德拉）Io激发光强度（cd）摩尔吸光系数（L/(molcm）C溶液中隐现光物质的浓度（ppb）L液池厚度(mm)光量子产率（）,隐现光物质浓度与光强度关系式,隐现光的产生是化学物质能从外界吸收并储存能量（如光能、化学能等）而进入激发态，当其从激发态再回复到基态时，过剩的能量可以电磁辐射的形式放射（即发光）。,1、示踪剂光度与浓度的关系研究,采用蒸馏水配置了BY-1、BY-2、BY-3显光示踪剂从0.0001ppm到1ppm达到15种不同浓度的测试样品，得到光度与浓度的对应关系。,BY-1,BY-2,BY-3,第三部分BY系列和常规示踪剂的室内实验,2、示踪剂热稳定与矿化度适应试验,第三部分BY系列和常规示踪剂的室内实验,热稳定试验数据统计表,配制浓度0.002ppm的BY-1示踪剂和普通显光物示踪剂，在25-140条件下，分别放置72小时后测试其光强度。试验表明BY-1示踪剂热稳定性较好，而普通显光物示踪剂在100以上温度下，稳定性逐渐变差。,第三部分BY系列和常规示踪剂的室内实验,2、示踪剂热稳定与矿化度适应试验,化度影响试验数据统计表,配制浓度0.002ppm的BY-1示踪剂和普通显光物示踪剂，分别矿化度为0.5104-20104的盐水相混合，静置一周后，测试光强度，结果显示矿化度对BY-1示踪剂的影响较小,第四部分BY系列示踪剂的应用情况,我公司在塔河油田已成功的在塔河的六区、七区、八区、十二区应用了BY系列示踪剂监测，证实、修正缝洞油藏体的连通状况，并根据监测的结果对注水压锥、注水波及状况和注水强度等提出建议。经过甲乙双方的共同工作，在以下方面取得了共识。,1.单井注水强度由开始试注的200-500m3/d，下调至0-150m3/d，注水推进速度大幅下降。部分油井的含水上升有所好转。2.注水段塞的间隔、水量得到调整，注采反应或直接水淹情况减少。3.在注水压锥的同时，有目的性的将示踪监测的范围扩大以证实缝洞油藏的连通范围。,第四部分BY系列示踪剂的应用情况,4.在参考砂岩油藏的经验做法的监测上，力求缝洞油藏的示踪剂监测的具体操作方法。将背景值的取样天数、频率加大将示踪剂注入后的前1-15天取样密度加大到一到三、四个针对缝洞油藏流体的流动阻力较小、推进速度快的特点与甲方密切配合做到仪器、人员管理到现场。每3-7天提供一次监测数据以让甲方根据监测情况采取调整措施。,第四部分BY系列示踪剂的应用情况,5.经过示踪剂监测验证了部分油藏的连通情况、对部分油藏的现状提出了连通的依据,TK730监测井组中的TK632井示踪剂响应，认为两井处于同一缝洞体系,现状缝洞图,原缝洞图,第四部分BY系列示踪剂的应用情况,S67单元内的TK603CH监测井组中的TK602、S67、TK666、TK643四口油井有示踪剂响应，认为处于同一缝洞体系,现状缝洞图,原缝洞图,第四部分BY系列示踪剂的应用情况,BY系列示踪剂在常规油田与特低渗油田也进行了广泛的应用，并取得了很好的应用效果，经过几年的研究试验评价已有5个品种可以用于现场。1、针对大孔道、裂缝等具有很好的识别能力，并能提供水线推进速度；2、通过数值解析能够估算主渗流层厚度、渗透率、平均喉道半径等参数；3、通过示踪剂数值模拟可以反演注入水平面水驱前缘推进情况，为剩余油挖潜与评价提供依据；4、可以对监测井组水驱效果进行评价，为方案调整提供依据。,1、示踪剂产出主要参数,（1）水驱方向与速度,当监测浓度值连续大于背景值80%以上，认为示踪剂突破，注水井至见示踪剂的油井的方向就是水驱方向。,V=L/t,V水驱速度；L井距；t示踪剂突破时间,（2）注入水的分配,根据示踪剂在各对应油井的产出量，对注入水在单井中产出量进行劈分。,F=(Ai/Ai)（1-S）100%其中：F注入水分配的比例，%；Ai单井的示踪剂产出量，g；S未产出与吸附、滞留比例，f。,华北油田阿31-301井组注水水量分配图,阿31-242示踪剂产出拟合,第四部分BY系列示踪剂的应用情况,2、示踪剂储层裂缝研究,（1）超低渗透储层裂缝示踪剂响应特征示踪剂产出曲线表现出较快速突破、迅速上升、又迅速回落。产生这种曲线的油井在平面上具有明显的方向性，并且不局限于一线井网。要因分析：对示踪剂见剂时间早，峰值高，认为是由于示踪剂在裂缝中没有充分扩散，并在裂缝中迅速通过所致，如缝-低渗二元并联驱替实验的结果。,第四部分BY系列示踪剂的应用情况,两井组注采层位均为延8；2008年6月转注以来，两井组对应部分油井快速进入中或高含水，而部分油井未见效；示踪剂监测显示具有明显裂缝响应特征。认为井组东西向裂缝发育，且东侧导流能力一般好于西侧；北东向裂缝有效延伸长度有限，多数不超过两个井距。,西263-5、263-7井示踪剂响应与裂缝展布,（2）示踪剂裂缝参数计算,结合区域特征，确定裂缝主脊,第四部分BY系列示踪剂的应用情况,依据示踪剂的峰值到达时间判断注入水的在裂缝中的流速；,裂缝宽度计算经验公式：K=a106W2K是裂缝的渗透率(mD)；a是与岩石相关的系数（5.88.37）；W是裂缝宽度(cm),通过曲线拟合计算注水井与示踪剂井间平均渗透率，并依据经验公式计算缝宽。,V=L/t,V裂缝中注入水流速；L井距；t示踪剂突破时间,可确定流入裂缝区域的流量份数，示踪剂随注入体积变化的响应曲线(TCR)的一阶矩为裂缝系统的平均体积，最频值体积为大部分直接传导路径的体积。,1/a图解法找到同指数递减最佳吻合的示踪剂尾部直线的斜率；Ce指数开始点Ve上的实测示踪剂浓度；为一阶矩计算裂缝系统的平均体积。,第四部分BY系列示踪剂的应用情况,可将监测井组的流动单元划分为高速流动区、注水主渗区、注水波及区三种类型。,3、储层流场特征研究,同一流动单元内部具有相同的储渗能力或渗流特征，好的流动单元通常见效快、见水快。,监测井组流动单元划分表,西263-5,西263-7,第四部分BY系列示踪剂的应用情况,（3）示踪剂储层主要储集空间类型划分,由于裂缝与孔隙储层在示踪剂响应上的明显差异性，因此把监测区域的储集类型划分为以下三种。,裂缝型储层示踪剂响应表现为高值快速起降，并具有明显方向性孔隙型储层示踪剂响应表现为中低值起峰，指数特征衰减下降，无明显方向性孔隙裂缝型储层裂缝特征不明显但渗透率变化大的区域。,示踪剂不同储集空间响应模式图,裂缝型储层,孔隙型储层,孔隙裂缝型储层,第四部分BY系列示踪剂的应用情况,四、第四部分BY系列示踪剂的应用情况,长庆五厂塬27-103、塬29-101、塬29-103、塬31-101井组,监测井组水驱方向图,监测井组第5、15天示踪推进反演图,实例,第四部分BY系列示踪剂的应用情况,监测井示踪剂预测裂缝走向趋势图,塬29-103监测井组中的塬29-104和塬29-101监测井组中的塬29-100井示踪剂推进速度快,分别达到56.4m/d、20.4m/d塬28-100井也高达95.8m/d，示踪剂曲线高起快落，另外塬27-103井组中的塬29-104井，塬31-101井组中的塬32-102井也表现出类似特征，只是由于注水参数及动态的变化，使得以上两井的水线推进速度要低于前面两井组的水驱速度，根据这些示踪剂响应的表现，认为监测区域存在微裂缝的特征，他们的具体表现是：产出曲线具有高起快落特征，水线推进速度快，油井与注水井呈北东或南西向分布，因此认为井组内的该井与注水井存在北东南西走向裂缝，并且这些微裂缝已为注水影响所开启，导致区域平面非均质性增强，动态上表现为部分油井高度水淹，部分油井基本不见效。,塬27-103、塬29-101、塬29-103、塬31-101井组区域裂缝展布,实例,庄36块庄159-60注水井组生产井位图,1、延长油田庄36块庄159-60注水井组,该井组2009年初新投，生产井含水差异大；2009年