示踪剂验封技术研究与应用

2014-06-19王地举中石化河南油田分公司新疆勘探开发中心新疆焉耆841100

石油天然气学报 2014年2期

王地举 (中石化河南油田分公司新疆勘探开发中心,新疆焉耆 841100)

示踪剂验封技术研究与应用

王地举 (中石化河南油田分公司新疆勘探开发中心,新疆焉耆 841100)

围绕示踪剂验封技术思路、示踪剂筛选及用量、示踪剂投加、取样和检测,开展了示踪剂验封技术研究,创新出示踪剂验封法。该法施工检测简单易行,安全系数高,成本低,无污染,无作业占产,验封成功率高,工艺可靠性强。在双河油田应用32口油井,检测出封隔器密封失效井3口、未失效井29口,示踪剂验封成功率100%。示踪剂验封技术使封隔器密封可靠性判断有了新的依据,进一步提高了验封效果,有助于增进储层认识,减少油井盲目作业。

堵水;封隔器密封验证;示踪剂;硫氰酸钾

化学示踪剂是认识与研究油藏的重要手段之一,在认识储层物性、采油注水工艺等方面都有广泛的应用。近几年,河南油田部分可验封油井完井采取环空打压验封,作业后仍出现生产现状与地质分析不符,封隔器密封可靠性判断难度增加。环空打压验封存在一定缺陷,易产生验封合格假象。根据河南油田实际情况,提出化学示踪剂验封技术并展开研究。

1 可验封堵水管柱结构和验封方法

1.1 管柱结构

双河油田常见可验封堵水管柱结构形式,有泵封一体封上采下、封两头采中间2种,如图1所示。堵水工艺特点为可捞油管桥塞液压坐封、丢手下入,实现封堵下部油层,封堵底水成功率高;随生产管柱下入压缩式封隔器,上提下放,压缩胶筒,机械压重坐封,完井可实现验封,封堵上部油层成功率高;可验封堵低含水油层,提高油井采收率。

1.2 验封方法

为提高作业质量,作业完井时对可验封堵水管柱要采取环空打压验封。方法是调整封隔器至生产管柱要求设计深度,坐封封隔器6t,连接泵车、罐车管线,外排干净,油/套管灌满入井液,环空连续打压(反打压)10min,压力保持8MPa,连续监测几次油管压力或溢流变化,观察封隔器坐封情况。若油管压力或溢流不随注入压力变化而变化,说明封隔器密封;反之,说明封隔器不密封。但是环空打压验封存在缺陷,射孔段以上套管漏失严重,封堵层高渗,验封时环空起压困难,产生验封合格假象。

图1 可验封堵水管柱结构图

2 示踪剂的筛选及用量

2.1 示踪剂验封技术思路

将示踪剂注入到完井环空,打压验封合格后,通过连续取样、跟踪监测被检测油井产出液示踪剂浓度,来确定该井封隔器是否失效。若被检测井产出液中未检测出示踪剂,说明该井压缩式封隔器密封;反之,则说明该井压缩式封隔器不密封。

2.2 示踪剂筛选

筛选条件和方法依据SY/T 5925—1994《油田注水化学示踪剂的选择方法》[2],筛选合适示踪剂用以封隔器验封。双河油田使用化学类示踪剂,经背景值检测、产出液配伍性、高温高压稳定性试验,适合使用的有硫氰酸钾、亚硝酸钠和微量隐现光示踪剂。硫氰酸钾无毒、成本低,分析方法简便、易操作,更易于检测,故选用硫氰酸钾 (KSCN)作为双河油田示踪剂验封所用示踪剂。

2.3 示踪剂验封用量

采用加拿大放化中心推荐的计算示踪剂用量公式:

式中:m为化学示踪剂使用量,kg;α1为示踪剂检测的灵敏度,mg/L;S为井组面积,m2;H为油层平均厚度,m;φ为孔隙度,1;Sw为油层含水饱和度,1。

3 示踪剂验封投加、取样和检测

3.1 示踪剂验封投加方式

环空直接加入,首先被检测油井套管放空,将示踪剂与25L清水混合溶解成溶液,利用加药漏斗直接加入被检测油井油/套环形空间,再用清水顶替示踪剂溶液,使其尽快与油井液面接触并沿井筒内壁向下逐步扩散。

3.2 示踪剂验封取样

现场加示踪剂前,从被检测油井井口处取产出液,以测定示踪剂背景值,做本底参数。待示踪剂溶液投加、清水顶替后,再连续取样。

考虑扩散速率、被检测油井日产液量、动液面等因素,示踪剂验封取样初次见到时间t用下式进行计算:

式中:t1为液面至泵下筛管间的示踪剂扩散时间,d;t2为泵下筛管至井口间的示踪剂抽见时间,d;z为扩散距离,m;vA为示踪剂在产出液中的传递速率,m/d;V为单位长度油管内容积,m3/m;h为被检测油井筛管深度,m;Q为被检测油井实际产液量,m3/d。

3.3 示踪剂检测

1)检测原理在含硫氰酸根离子(SCN-)的水样中加入硫酸铁铵,SCN-和Fe3+发生反应,生成硫氰酸铁络合物,溶液呈红色,在一定浓度范围内,溶液吸光度和SCN-浓度呈线性关系,用可见光分光光度计在470.0nm进行比色测定。

2)溶液配制 ①硫酸铁铵溶液配制,称取36.60g硫酸铁铵试剂溶于100m L体积分数为65%～68%硝酸溶液中,加蒸馏水稀释至1L,摇匀。②硫氰酸钾标准溶液配制,称取0.100g硫氰酸钾,溶于蒸馏水,稀释至1L,摇匀。

3)标准曲线的测定移取0.00、0.10、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00m L质量浓度为100.00mg/L的标准溶液于比色管中,加入5.00m L硫酸铁铵溶液,加水稀释至25m L,摇匀,在470nm下测定溶液的吸光度A(1cm玻璃比色皿中),进行线性回归,即得标准曲线。

4)试验样品的测定取20.0m L被检测井产出液(澄清水样)进行测量,若产出液质量浓度过高(吸光度A＞1.0),则可酌情少取产出液样。若产出液混浊,需进行处理。处理方法为,在产出液样中加入5滴浓度为5mol/L硝酸酸化,搅拌均匀用慢速定量滤纸过滤,然后取样测定,若显色后溶液混浊可用慢速定量滤纸过滤一次,取澄清产出液样进行测定。

4 示踪剂验封技术应用效果

4.1 总体效果

示踪剂验封技术在双河油田应用32口油井,检测出封隔器密封失效井3口、未失效井29口,示踪剂验封成功率100%,减少误判避免盲目作业14井次,节约费用190×104元。

4.2 应用井示例

示例1 双H496井为双河油田核三段4油组5～11层系的一口采油井,井泵冲程为4.8m、冲次为6次/min,泵径为44mm,泵深为1550m。封隔层为核三段4油组7单层第1、2小层,核三段4油组8单层第2小层,核三段4油组9单层第1上小层;生产层为核三段4油组5单层第1小层。该井日产油0.8t,日产水57.2m3,含水率98.7%,动液面635m。投加25kg KSCN示踪剂,如图2所示,初次检测到示踪剂时间为5h,示踪剂浓度达到峰值用时7h,峰值质量浓度为158mg/L,示踪剂共持续存在35h。考虑到被检测油井生产参数、封隔器漏失量、封堵层和生产层物性资料等,为确保示踪剂加入后被检测捕捉到,示踪剂验封取样时间确定为3～4d,取样密度确定为1次/4h。

示例2 双T11-188油井的井泵冲程为4.8m,冲次为6次/min,泵径为44mm,泵深为1800m。封隔层为核三段6油组8单层第1小层15单砂体,核三段8油组9单层第1小层,核三段8油组10单层第1小层,核三段8油组11单层第2小层,核三段9油组1单层第1、2小层,核三段9油组5单层第4小层;生产层为核三段7油组17单层第2层,核三段8油组1单层第2小层。正常日产油1.1t,日产水25.0m3,含水率95.7%,SCN-质量浓度3500mg/L,泵效40.1%。示踪剂验封前日产油1.6t,日产水49.7m3,含水率96.8%,SCN-质量浓度3800mg/L,泵效81.8%。该井生产现状与地质分析不符,对该井进行了示踪剂验封。检测结果显示有示踪剂,当日5h后达到峰值,判断该井最上部Y221-111B封隔器失效。随后上作业动管柱检查发现该井最上部Y221-111B封隔器胶筒损坏。