微量物質示蹤劑監測技術在J井區的應用

梁文杰 劉之的 劉洪壯 溫 柔 李 棟 張程晨

(1. 西安石油大學地球科學與工程學院， 西安 710000；2. 陜西省油氣成藏地質學重點實驗室， 西安 710000；3. 中國石油集團測井有限公司生產測井中心， 西安 710077)

上世紀80年代，井間示蹤劑技術伴隨著三次采油技術的進步而得以快速發展[1]。劉同敬等人較早提出了井間示蹤監測半解析方法體系[2]，隨后李明又提出了綜合解釋技術的原理和方法[3]。

1 示蹤劑篩選及用量設計

1.1 示蹤劑篩選原則

表1 J1井組示蹤劑類型選擇

1.2 示蹤劑用量及取樣

示蹤劑用量由所投放地層的非均質性、井距、厚度、孔隙度、含水飽和度、井網外及層間的稀釋作用、地層表面吸附等決定。通過多年研究及大量礦場實驗發現，“最大稀釋體積法”是較為合適微量物質示蹤劑的用量計算方法[10]。監測層的體積和分析方法的最低檢測限度和靈敏度決定微量物質示蹤劑用量[11-12]。其計算方法為[13-14]：

V=πR2HφSw

(1)

A=μVMDJ

(2)

式中：V為最大稀釋體積，m3；H為砂體有效厚度，m；R為平均井距，m；φ為監測層按油層厚度加權平均計算的孔隙度，f；Sw為監測層平均含水飽和度，f；A為示蹤劑用量，kg；μ為經驗保障系數，無因次；MDJ為檢測極限。

本次監測共設計取樣監測采油井16口，均能進行正常取樣測試。根據監測區域地質條件、開發狀況，監測井組的注采井距范圍295.22～790.93 m，油井近期含水變化趨勢正常，注入水推進應該比較均勻，注入水可能會在極短時間內竄流突破，對監測井進行初次取樣擬定在示蹤劑注入24 h后，隨后30 d 內每天取樣1次，監測地層存在裂縫或高滲流通道的可能性；示蹤劑注入30 d后，每2 d取樣1次，直到通知停止取樣。2019年8月19日至2019年11月18日為取樣時長范圍，取樣時間總跨度92 d，示蹤劑注入工藝參數見表2。

表2 示蹤劑注入工藝參數

2 示蹤劑應用

2.1 井組情況

2.2 井組示蹤劑連通性分析

將同一層位的同一種示蹤劑的產出動態情況通過表格進行對比，示蹤劑濃度曲線有明顯幅度波動趨勢時，即確定為見劑井[17]。J1井區各監測井見劑井示蹤劑產出動態情況見表3。

表3 見劑井示蹤劑產出動態情況

示蹤劑Yb見劑突破時間最短7 d，最長19 d，見劑持續時間最短12 d，最長35 d，波峰的中部多數情況為峰值位置，示蹤劑濃度峰值在(0.70～1.86) ng/mL波動，表示示蹤劑Yb的波及通道類型較為豐富。

示蹤劑Er見劑突破時間最短7 d，最長47 d，見劑持續時間最短9 d，最長22 d，波峰的中部多數情況為峰值位置，示蹤劑濃度峰值在(0.44～0.70)ng/mL波動，表示示蹤劑Er的波及通道類型較為豐富。

2.3 示蹤劑推進速度分析

表4 J1井組油井動態監測情況表

圖1 J1井組長層(Yb)與長層(Er)注入水玫瑰圖

圖2 J1井水線前緣推進速度與方向示意圖

2.4 滲流通道特征分析

示蹤劑濃度原始曲線與擬合曲線的符合程度與模型中的地層參數分布于實際情況的差異性相關，原始與擬合濃度曲線符合程度越高，物理模型與地層實際情況的差異性就越小[19]。一般地，示蹤劑產出曲線的濃度峰值隨著監測井區各注采井所在層位的厚度和滲透率差異而出現波動，微裂縫或高滲條帶是示蹤劑突破監測區油井的關鍵，當示蹤劑隨注入水進入這些區域就會出現濃度峰值。通常，峰值個數即為高滲透條帶或微裂縫個數。注入水沿裂縫或高滲透條帶的特征在示蹤劑濃度曲線表現為示蹤劑產出軌跡明朗，波峰多并且峰形清晰，峰值突出，持續時間較短，濃度曲線相對平滑[20]。J5井示蹤劑Yb產出濃度曲線見圖3和J6井示蹤劑Er產出濃度曲線見圖4。計算得到的地層參數與地層實際情況的相符合程度同原始曲線與擬合曲線的相符合程度呈正相關。

圖3 J5井示蹤劑Yb產出濃度曲線

圖4 J6井示蹤劑Er產出濃度曲線

2.5 非均質性分析

表5 水驅速度非均質性分層評價

注采井間示蹤劑產出通道的滲透率參數見表6，可以看出產出通道對應層位的平均滲透率遠大于監測區域的基巖滲透率，因此判定J1井區注采井間的主要連通通道為裂縫和高滲透條帶。綜合表5、表6和表7對主流通道的推進速度、等效厚度和滲透率的評價分析可得出，井組內部主流通道滲透率差異性明顯，對應注采井間水驅速度較快，層間有很強的非均質性，層內非均質矛盾突出。

表6 注采井示蹤劑產出通道厚度系數

表7 注采井示蹤劑產出通道滲透率參數

3 結 語

(1) 微量物質示蹤監測技術能有效判斷層內、層間油水井對應關系。本次微量物質示蹤劑監測的16口取樣井，其中見劑井8口，見劑率50%，因此監測區域內油水井井間動態連通性較好。

(3) 姬塬油田為低滲透油藏，為避免強采強注使油藏儲層物性產生劇烈波動，導致油田后期開發困難甚至產生嚴重后果，建議注水方式采用溫和注水。