CN110273678A - 一种基于贴片示踪技术的井筒及地层找水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于贴片示踪技术的井筒及地层找水方法，将不同种类的化学贴片示踪剂贴在油管之间安装的示踪短节表面，对应不同的压裂段下放安装在指定层位，各压裂段的地层水经过不同种类的化学贴片示踪剂后单向流至油管出井，通过检测出井液中的示踪剂种类及含量得到各压裂段的产水数据，判断主力产水段。采用本方法进行油井找水，不需要封隔器卡封，大大降低作业风险，确保作业及后期井筒安全；依托现有生产流程，不需另设作业条件找水；依据产液贡献模型构建合理解释***，求解出初期放喷的各段产液贡献及稳态后的各段产水贡献，可对压裂各段的产水情况实现动态示踪，在相当长生产周期内均可井口采样确定主力产水，方便高效。

Description

一种基于贴片示踪技术的井筒及地层找水方法

技术领域

本发明属于井下找水技术领域，具体涉及一种基于贴片示踪技术的井筒及地层找水方法。

背景技术

井筒找水与油田开发效益水平息息相关，井筒不同面临不同的找水技术方案。其中，水平井具有比直井更长的完井层段，通过扩大油层泄油面积提高油井产量，单井产量可以达到直井的3倍以上。采用注水开发及底水驱动的水平井见水不可避免，见水后形成注水井与生产井的地下大循环，含水量不断增加，降低了油井的生产能力，导致在地下形成一些死油区，缩短油井寿命，增加生产成本，大大降低油田开发的经济效益。因此，水平井找水直接影响着水平井的规模应用。

目前国内外定向井及水平井找水测试工艺技术主要有产液剖面测试、脉冲中子氧活化测井、机械找水管柱测试。其中产液剖面测试需要解决测井工艺、传感系列选择及资料评价三个方面的问题，存在测井仪器无法下入指定层位、测试数据不准确等问题；脉冲中子活化测井主要由遥测短节、中子发生器及探测器等工具组成，存在的问题是精度低，只能判断出水层；机械找水管柱测试包括智能找水及智能找水、堵水一体化工艺，测试过程均需要封隔器卡封过程，存在作业风险大问题，改变井筒原始压力***问题。

发明内容

本发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于贴片示踪技术的井筒及地层找水方法，适用于不同类型的井筒，能够提高找水的精度与时效，不需要封隔器卡封，不会改变井筒原始压力，减少作业风险，从而确保安全生产。

本发明的发明内容如下：

一种基于贴片示踪技术的井筒及地层找水方法，包括以下步骤：

S1、示踪剂加入，根据油井井况及压裂段数筛选化学贴片示踪剂，将化学贴片示踪剂贴在油管之间的示踪短节上随油管下入指定层位；

S2、示踪剂溶出，待油管下井后，关井，化学示踪剂贴片浸入目标介质中不断溶出并达到饱和；

S3、示踪剂扩散，开井测试，地层水进入井筒流经各压裂段的化学贴片示踪剂后，经油管单向流设备进入油管将含有目标示踪剂的产液带出井筒；

S4、示踪剂检测，检测不同出水时间段的井口产出液中出井示踪剂的种类、含量，分析各压裂段出水情况。

采用上述找水法，在关井的过程中，化学示踪剂贴片浸入目标介质中，一段时间后即会溶出达到极限，在贴片周围示踪剂释放浓度接近饱和浓度，即溶出过程结束。示踪剂的溶出量的多少取决于接触面积和接触时间，等同于产水量。生产过程中，地层水从射孔段进入井筒，流经化学贴片示踪剂，则溶出的示踪剂不断扩散入地层水中；在经过压裂段的油管处设置单向流设备阀，则混合有示踪剂的地层水从单向流设备进入油管，经井筒出口排出。单向流设备的设置，保证水流无其他过流通道，在井筒中不会因为串层而引起找水偏差。井口采样分析，确定样品中示踪剂的种类和含量。示踪原理确保所见即所得，将井下各段产水及时变信息准确无误的携带出井，经解释***呈现。

进一步地，所述目标介质在井中满足单向流物理模型，即各压裂段的目标介质向井口方向逐一经过前方压裂段并经油管单向汇流出井，要求S1中地层的压裂段数、化学贴片示踪剂的种类及油管之间的示踪短节数量一致，安装时分别呈一一对应关系，保证不同压裂段的化学贴片示踪剂的组分不同；当段数较多，化学贴片示踪剂种类不足以满足一一对应的关系时，可以将相邻压裂段进行合并，使用同一种化学贴片示踪剂。

进一步地，所述化学贴片示踪剂包括微量元素示踪剂或卤化物型示踪剂及其它具有示踪作用的剂体。所述微量元素示踪剂包括稀土元素示踪剂。优选地，所述示踪剂贴片可由卤化芳香族化合物、环烷烃或脂肪类化合物组成；所述卤化物包括氟化物，氯化物，溴化物和碘化物。示踪剂具有以下优势：示踪剂中的组分非常惰性，不与井下物质发生化学反应，但是与目标介质物理亲和，具有PPB甚至PPT级的痕量示踪能力，具有稳定的饱和度，并且具有抗酸抗碱效果。保证示踪剂在目标物质中溶出的准确性及流动过程中的稳定性，不会因为反应损失造成溶出含量数据的失真。

进一步地，根据压裂段的位置在油管之间安装示踪短节，所述示踪短节为与油管大小匹配的空心短节筒，通过节箍连接在油管之间。

进一步地，所述示踪短节外表面设置沿短节筒周向均匀间隔分布的凹槽，化学贴片示踪剂贴合在凹槽内，示踪短节外部安装具有防旋转作用的筛网。保护设置有贴片的示踪短节工具顺利下入井下设定位置，并且在井中不会因为局部水流过大而造成化学贴片示踪剂被损坏。

进一步地，所述S2中，关井时间为24-48小时，保证达到示踪剂的溶出饱和度。

进一步地，所述S3中，所述单向流设备安装在油管的近人工井底处或所有产层上部。动液面高度远高于井深度，保证液体经井筒后在单向流设备汇入井筒排出，而无其他过流通道。所述单向流设备可选择ICV阀或者单向筛管。

进一步地，所述S4中，开井后初期放喷时密集取样，此时样品对应为示踪剂溶出饱和阶段的样品，绘制不同示踪剂在不同出水时间段对应的含量变化图得到各示踪剂含量峰值出现的时间，通过不同示踪剂含量峰值的时间差判断压裂各段的流速，结合各压裂段产液流动的井筒体积得到各段的产液流量，即可判定初期放喷的各段产液贡献。

进一步地，流量稳定后间隔取样，此时样品对应为示踪剂溶出饱和阶段后的扩散样品，检测同一出水时间段样品中的不同种出井示踪剂的含量，根据目标介质在井中满足单向流物理模型和不同压裂段产液流经示踪剂的种类和浓度的不同，结合不同示踪剂在目标介质中的扩散速率、作业位置可换算得到各压裂段的产水所能溶解的不同示踪剂的对应含量，通过统计一定时间段的不同压裂段对应的示踪剂量从而求解稳态后的各段产水贡献，找到主力产水段，建立稳态各段产水剖面关系模型。进一步地，稳态后的统计的时间段应不低于10天，其中每天取至少两个样品，以保证数据具有代表性。

由于采用了上述方案，本发明的有益效果为：

1)本发明不需下封隔器卡封，可以降低作业风险保证了作业的安全性。在油井较长、分段级数较多的情况下，封隔器数量越多，将导致管柱结构越复杂、下入管柱的阻力越大、通过性越低，显著增加完井作业风险，而且对井眼和井眼准备要求高，成本高，降低了综合开发效益；

2)本发明的找水方法适用于不同类型的井筒，可在生产方正常生产的井筒条件、温度压力条件下找水，不需要另设作业条件，能够快速得到测试结果，操作简便；压力稳定可以避免压力及井筒变化造成串层变化引起的找水错误及误差；示踪原理确保所见即所得，将井下各段产水及时变信息准确无误的携带出井，经解释***呈现；

3)本发明充分考虑了不同示踪剂在目标介质中的溶出速率及溶出饱和时间，井筒采用单向流设计，构建油井单向流模型，保证所有液体在产层最下端进入油管，使得不会发生串层变化引起误差；构建初期放喷各段产液贡献模型，得到该段样品中不同示踪剂在不同时间的含量变化图中的峰值时间差从而反推不同压裂段的流速，提供了判断不同压裂段性质的依据，使得可以较为全面地评价主力产水段，保证测试理论的准确性与可行性；构建稳态生产后各段产水贡献模型，排除产出水流经不同示踪剂时产生溶解扩散的影响，使得可以准确判断主力产水段，并且可在生产过程中连续检测分析，对压裂各段的产水情况实现动态示踪；该方法不仅可以在初期确定水层，也可以在相当长的生产周期内，如2-3年，随时井口采样，确定主力产水，方便高效；

4)油嘴调整的变化会导致各段产水的变化，每次油嘴调整后，均可在井口采样，分析、解释数据后，给出油嘴调整对各段产水的影响，辅助甲方确定优化生产制度。

附图说明

附图1是本发明的井筒找水方法示意图；

图1中，1为化学贴片示踪剂、2为油管、3为节箍、4为示踪短节、5为单向阀、6为射孔段。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

结合图1，针对某水平井实施一种基于贴片示踪技术的井筒及地层找水方法，包括以下步骤：

S1、示踪剂加入，根据油井井况及压裂段数筛选化学贴片示踪剂1，根据油井特点，包括含油性、温度、压力、产液量等特征，选择与油井匹配的化学贴片示踪剂1，确保化学贴片示踪剂在该条件下的稳定性，在前述条件下根据压裂段数选择与段数一致的不同种类数的化学贴片示踪剂1；在油管2之间通过节箍3安装示踪短节4，在油管靠近人工井底处安装单向阀5。所述示踪短节4如图所示，所述示踪短节4为与油管大小匹配的空心短节筒，示踪短节4外表面设置沿短节筒周向均匀间隔分布的凹槽，化学贴片示踪剂1贴合在凹槽内，示踪短节4外部通过销钉铆接安装防旋转的筛网；

S2、示踪剂溶出，将S1中安装好示踪短节的油管2下入水平段，不增加作业流程，将下管过程嵌入在生产方检泵或下泵抽汲作业流程中，保证各示踪短节4所在位置与各压裂段的位置相对应，关井24-48小时，保证化学贴片示踪剂1浸入目标介质中不断溶出并达到饱和；

S3、示踪剂扩散，开井测试，地层水通过射孔段6进入井筒，溶出的示踪剂混合入地层水中，流经各压裂段的化学贴片示踪剂1后，经油管单向阀5进入油管2，将含有目标示踪剂的产液带出井筒；

S4、示踪剂检测，检测不同出水时间段的产出液中示踪剂的种类、含量，由于施行了关井操作，因此开井后井液处于放喷状态，此时每10分钟取一个样品，通过多次采样绘制不同示踪剂在不同出水时间段对应的含量变化图结合各压裂段产液流动井筒体积构建放喷初期的各段产液贡献模型，得到各示踪剂含量峰值出现的时间，判断压裂各段的流速，为分析压裂段性质提供依据；通过示踪剂含量比较初步判定主力产水段。

在稳态生产后，构建稳态生产后各段产水贡献模型，整个稳态测试时间持续在15天左右，每天至少取两个样进行分析，确定水平井单向流稳态各段产水剖面，或者确定某一或某些时间点的地层高产水段。根据产水情况，生产方随时确定治理方案或确定优化的生产制度。在稳定化生产时，取示踪剂扩散阶段的样品，所述S4中，分别测得同一出水时间段中的不同种出井示踪剂的含量，例如包括三个压裂段，以间隔单向阀的距离排序，从大到小依次为A、B、C三段，分别对应各自段的示踪剂D、E、F。根据单向出水特点，A段产水出井需分别经过D、E、F三种示踪剂，B段产水出井需分别经过E、F两种示踪剂，C段产水出井需经过F一种示踪剂。根据同一时间出水的各示踪剂的含量以及事先测得不同示踪剂在目标介质中的溶出速率，从F示踪剂开始反推，可分别换算得到A段产水中溶解的D、E、F三种示踪剂、B段产水溶解的E、F两种示踪剂、C段产水中溶解的F示踪剂的含量，根据相邻压裂段的不同示踪剂含量的差值及各压裂段流经的示踪剂数量换算又可得到A、B、C段不同压裂段流经各自的D、E、F示踪剂时扩散的示踪剂量，统计一定生产时间段的含量总值并比较，进而可准确判断产水位置，并通过判断该值的大小可得到各产水层的产量，从而构建示踪剂含量与各压裂段产水对应总产水量关系，实现水平井单向流稳态各段产水剖面分析。

在长时间生产过程中，压裂段的出水位置可能会出现变化，特别是油嘴调整的变化会导致各段产水的变化，该方法不仅可以在初期确定水层，也可以在相当长的生产周期内，如2-3年，随时井口采样，确定主力产水，方便高效；

采用本发明的井筒找水方法，解决目前找水方法技术成本高，作业风险高，找水效率低下等问题本技术不需下封隔器卡封，不需要另设作业条件，可以避免压力及井筒变化造成串层变化引起的找水错误及误差；能够快速得到测量结果，操作简便；所得结果准确性高，实时性与可行性强。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种基于贴片示踪技术的井筒及地层找水方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、示踪剂加入，根据油井井况及压裂段数筛选化学贴片示踪剂，将化学贴片示踪剂贴在油管之间的示踪短节上随油管下入指定层位；

S2、示踪剂溶出，待油管入井后，关井，化学示踪剂贴片浸入目标介质中不断溶出并达到饱和；

S3、示踪剂扩散，开井测试，地层水进入井筒流经各压裂段的化学贴片示踪剂后，经油管单向流设备进入油管将含有目标示踪剂的产液带出井筒；

S4、示踪剂检测，检测不同出水时间段的井口产出液中出井示踪剂的种类、含量，分析各压裂段出水情况。

2.根据权利要求1所述的找水方法，其特征在于，所述目标介质在井中满足单向流物理模型，即各压裂段的目标介质向井口方向逐一经过前方压裂段并经油管单向汇流出井，要求S1中地层的压裂段数、化学贴片示踪剂的种类及油管之间的示踪短节数量一致，安装时分别呈一一对应关系，保证不同压裂段的化学贴片示踪剂的组分不同；当段数较多，化学贴片示踪剂种类不足以满足一一对应的关系时，可以将相邻压裂段进行合并，使用同一种化学贴片示踪剂。

3.根据权利要求2所述的找水方法，其特征在于，根据压裂段的位置在油管之间安装示踪短节，所述示踪短节为与油管大小匹配的空心短节筒，通过节箍连接在油管之间。

4.根据权利要求3所述的找水方法，其特征在于，所述示踪短节外表面设置沿短节筒周向均匀间隔分布的凹槽，化学贴片示踪剂贴合在凹槽内，示踪短节外部安装具有防旋转作用的筛网。

5.根据权利要求1所述的找水方法，其特征在于，所述S2中，关井时间为24-48小时。

6.根据权利要求1所述的找水方法，其特征在于，所述S3中，所述单向流设备安装在油管的近人工井底处或者所有产层上部。

7.根据权利要求1所述的找水方法，其特征在于，所述S4中，开井后初期放喷时密集取样，此时样品对应为示踪剂溶出饱和阶段的样品，绘制不同示踪剂在不同出水时间段对应的含量变化图得到各示踪剂含量峰值出现的时间，通过不同示踪剂含量峰值的时间差判断压裂各段的流速，结合各压裂段产液流动的井筒体积得到各段的产液流量，即可判定初期放喷的各段产液贡献。

8.根据权利要求1所述的找水方法，其特征在于，所述S4中，流量稳定后间隔取样，此时样品对应为示踪剂溶出饱和阶段后的扩散样品，检测同一出水时间段样品中的不同种出井示踪剂的含量，根据目标介质在井中满足单向流物理模型和不同压裂段产液流经示踪剂的种类和浓度的不同，结合不同示踪剂在目标介质中的扩散速率、作业位置可换算得到各压裂段的产水所能溶解的不同示踪剂的对应含量，通过统计一定时间段的不同压裂段对应的示踪剂量从而求解稳态后的各段产水贡献，找到主力产水段，建立稳态各段产水剖面关系模型。

9.根据权利要求8所述的找水方法，其特征在于，稳态后统计的时间段应不低于10天，其中每天取至少两个样品。

10.根据权利要求1-9任一项所述的找水方法，其特征在于，所述找水方法适合生产初期及2-3年内的长生产周期内的水层确定，可随时井口采样，确定主力产水。