张宝龙

中国石油辽河油田分公司，辽宁盘锦 124010

火驱是稠油油藏提高采收率的重要技术之一。已在新疆、辽河、胜利等油田开展现场应用，并取得了较好的效果[1-4]，同时也出现了诸如平面上燃烧波及面积小，纵向上燃烧不均匀等问题，其中燃烧程度、火线方向、推进速度及燃烧波及体积等技术参数是非常重要的。现主要采用井底测温、采出流体分析、数值模拟、取芯井分析以及效果预测等方法判识火驱火线方向、波及体积，而这些方法都存在局限性，如流体分析、温控监测等方法，仅在火驱效果较好时才适用；取芯井分析虽然直接，但费用昂贵无法大规模使用[5-8]。采用气体示踪剂技术，可直接判识火线方向、注气速度、波及体积，并与生产动态数据、采出流体分析相结合，可为火驱现场跟踪预测提供技术支持。

1 监测井区地质概况

辽河油区杜66断块区构造上位于辽河断陷盆地西部凹陷西斜坡中段曙光油田西北部。开发目的层为古近系沙河街组沙四上段杜家台油层。杜66火驱先导试验区位于杜66北块开发区西北部油层发育构造高部位，目的层走向平缓，地层倾角一般为5°～10°。储层岩性主要为含砾砂岩及不等粒砂岩，分选中等偏差；属于中高孔、中高渗储层。油层产状主要为薄～中厚层状，油藏类型为层状边水油藏。为曙一区杜家台油层。埋深808～1 298 m，分为杜Ⅰ、杜Ⅱ、杜Ⅲ三套油层组，平均厚度分别为14.6、21.7、6.6 m的 30个小层，分上、下2套层系开发，火烧层位在杜Ⅰ～杜Ⅱ4上层系，是典型砂岩稠油薄互层油藏。该区探明含油面积9.41 km2，石油地质储量5 935.2×104t。油藏温度42.3 ℃，20 ℃原油密度为0.900 1～0.950 4 g/cm3，50 ℃时地面脱气原油黏度为325～2 846 mPa·s，为普通稠油。三井组重点监测井静态数据见表1。

表1 三井组重点监测井静态数据

2 气体示踪剂现场应用

2.1 气体示踪剂筛选

经过大量室内试验，筛选出2种适用于曙光油田杜66块火驱先导试验区的气体示踪剂QT-1、QT-2。其物性均无色、无味、无腐蚀性，在标准状况下为气体，易液化，便于注入；化学性质稳定，800 ℃高温仍然稳定，在油藏岩石表面吸附量很小，在水中溶解度极低，检测灵敏度高，无生物毒性，气体示踪剂可同时检测分析。

2.2 示踪剂用量设计

示踪剂的注入量，从根本上来讲，取决于被评价储层的体积、本底和分析仪器的最低检测限，当本底数值较大时，示踪剂的注入量主要由能否掩盖本底数值来决定。 为了确保监测采油井全部见剂，且具有足够高的峰值浓度，在经济条件允许范围内采用保守算法，尽量增大示踪剂的用量，以确保测试的成功。

首先计算注入地层的最大稀释体积：

Vp=πγ2hφSw

(1)

式中，Vp为最大稀释体积，m3；γ为井组内注入井与采出井间的最大距离，m；h为注入井射孔厚度，m；Sw为井组含水饱和度；φ为井组平均孔隙度。

其次，计算示踪剂投加量：

A=μ·MDL·Vp

(2)

式中，A为气体示踪剂用量，kg；MDL为最低检测浓度，可以是仪器的定量分析检测限，也可以是最大本底浓度，一般取两者中的最大值；μ为保障系数，一般取50～100，特殊情况下可取至1 000。3井组气体示踪剂用量详见表2。

表2 3井组气体示踪剂种类及用量表

2.3 注入装置

用常规的泵车、注入泵不能实现气体示踪剂的注入，必须采用专用注入装置。该装置主要由电动液压泵、转换阀、油箱、进出液管路、储能器组、截止阀、撬装底盘、电控柜组成，在全密闭状态下工作，注入速度为10～30 L/min，注入压力随机调整，操作简便，安全可靠，该装置获得实用新型专利。

2.4 注入工艺

气体示踪剂注入施工前根据气体示踪剂注入量将钢瓶中的气体示踪剂倒入气体示踪剂注入装置上的一只或几只储能器内，由注入管线连接到注入井井口，打开注入阀、开启电动液压泵，液压油充入储能器底部，压力升高，气体示踪剂注入井下，注完气体示踪剂，转动转换阀将顶替液直接注入井下，停泵后放压，恢复注入井原有生产状态，恢复正常注气生产。

2.5 气体示踪剂分析检测与解释

由于采出气样中气体示踪剂的含量很低，通常只有10-9～10-11g/L，且干扰成分较多，主要为石油气，直接测定浓度，大量的石油气会掩蔽示踪剂浓度，给示踪剂浓度分析带来很大误差，从而影响最终驱替效果的判断，若稀释样品，则造成示踪剂浓度检测不出，因此采用常规的分析方法无法准确分析气体示踪剂的浓度，因此采用预处理后再进行分析的方法，大大提高了检测下限。分析流程为：采样-试样预处理(净化、富集)- 气相色谱法分析。

1)试样分析

气体示踪剂浓度采用安捷伦7890B气相色谱仪进行分析。将富集、净化后的气样注入气相色谱仪中，采用特制的色谱柱、ECD检测器，在优化出的色谱分析条件下进行样品浓度分析，可实现多种气体示踪剂的同时分析，分析下限可以达到10-15g/L。色谱分离柱：柱长3 m，柱内填充进口固体吸附剂Poropak Q填料。检测器：电子捕获检测器(ECD),色谱条件：柱温：85 ℃；进样温度：100 ℃；检测器温度：250 ℃；载气：N2(99.99%)；载气流速：25 mL/min；进样量：0.8 mL。

2)气体示踪剂解释方法

通过建立不同井网体系示踪剂流动地质模型，与中国石油大学(北京)合作开发了一套气体示踪解释软件。通过对气体示踪剂监测结果进行拟合计算，可得到诸如注采井间的连通情况、井间主流通道参数、储层的非均质性等资料，为下步方案实施及措施调整提供依据。

2.6 现场实施

2015年8月21日在曙1-46-033、曙1-46-035、曙1-46-K037三井组分别注入气体示踪剂QT-1和QT-2，相关油井每天取样2次，监测取样时间自2015年8月22日至2015年11月22日，共取样5 900个，分析试样5 900个。

3 监测结果与讨论

从表3、图1可以看出，曙1-46-K037井组，仅有曙1-46-036、曙1-46-新38、曙1-45-36油井见到气体示踪剂显示，其他监测井末见，突破时间介于9～13 d，推进速度为10～12.7 m/d，曙1-46-036、曙1-46-新38监测井气体示踪剂峰值浓度在400 mg/L左右，曙1-45-36井气体示踪剂峰值浓度为90 mg/L左右，从推进速度看该井组差异不大。从表3、图2可以看出，曙1-46-035井组，只有曙1-046-035、曙1-46-034、曙1-45-35三口监测井见到气体示踪剂产出，其他井均末见到，突破时间介于6～33 d，曙1-046-035、曙1-46-034监测井气体示踪剂峰值浓度在500 mg/L左右，曙1-45-35井气体示踪剂峰值浓度为38 mg/L左右，推进速度为3.6～14.2 m/d，该井组推进速度差异较大。从表3、图3可以看出：曙1-46-033井组，只有曙1-46-032、曙1-46-034监测井见到气体示踪剂，其他井均末见到气体示踪剂显示，突破时间介于11～21 d，气体示踪剂峰值浓度低于200 mg/L，推进速度为4.8～8.0 m/d，该井组推进速度差异较大。

3井组的平均突破时间为14.3 d，除曙1-45-35井外，其他见剂井示踪剂突破时间均小于1个月，属于典型的早-中期见剂，表明注采井间明显存在较强气窜通道。

由表3可知，3井组内部各油井方向注入气推进速度差异较小，气窜速度非均质性总体较弱。有利于平面上火线均匀推进，火驱效果明显。根据常用的界限，突进系数<2，非均质程度弱； 2<突进系数<3，非均质程度中等；突进系数>3，非均质程度强，从表3可以看出：

1)示踪剂波及体积介于360～1 242 m3之间，平均产出示踪剂的波及体积为650 m3，波及体积偏小，依据以下判别标准，见剂油井与对应气井之间存在裂缝-大孔道型气窜通道的可能性较大。

2)示踪剂突进通道渗透率介于(2 814～5 812)×10-3μm2，平均渗透率为3 814×10-3μm2，处于大孔道发育初期的范围。从主渗通道厚度大小来看，厚度较小,平均突破层厚度为51.7 cm，表明井间存在厚度较薄的高渗透层。

3)高渗通道的突进系数介于4～8之间，表明层内非均质性强；从见剂情况来看,见剂井较少，气窜方向性较强，表明油层平面非均质也较强。

表3 杜66块火驱现场气体示踪剂推进速度与方向

图1 曙1-46-K037井组气体示踪剂采出曲线

图2 曙1-46-035井组气体示踪剂采出曲线

图3 曙1-46-033井组气体示踪剂采出曲线

4 结论与建议

1)通过对杜66块火驱3井组气体示踪监测，明确了火线的推进方向、注气推进速度，确定了示踪剂突破通道的等效厚度、渗透率、波及体积、等定量化解释参数，绘制了火驱火线波及体积及方向示意图，并对油层非均质程度进行了评价。

2)从见剂方向和气窜推进速度来看，见剂井主要为一线井，说明监测区一线井气窜较为严重，注入气推进速度在3.6～14.2 m/d，平均注入气推进速度为8.7 m/d。见剂井中有4口井气窜速度都在10 m/d以上，占见剂井的50%。表明3井组平面上气窜通道比较发育；从气驱速度非均质性评价，井组内部各油井方向注入气推进速度差异较大，气窜速度非均质性总体较强，不利于平面上火线均匀推进。

3)从示踪剂解释软件拟合结果来看，气体示踪剂产出的体积偏小，说明3井组示踪剂波及区域较小，气体通道所占比例很小，整体火驱开发效果一般；井间主流通道渗透率大，属大孔道发育初期，高渗通道的厚度较小，分析井间气窜通道可能受大孔道控制，建议采取大孔道的封堵和调整注气参数等措施保证火线的均匀推进。