南海東部深水油田水平井產出剖面 示蹤劑監測技術及應用

劉遠志，謝日彬，閆正和，陳 琴，付 新

（1.中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳 518000；2.中國石油集團測井有限公司青海分公司，甘肅敦煌 736202）

關鍵字：南海東部深水油田；水平井；產出剖面測井；緩釋型示蹤劑

深水油田開發屬于高風險、高投資項目，油田的建設首先需要考慮經濟效益，因此深水油田開發一般采用浮式生產儲油裝置和水下井口聯合開發的全水下開發模式[1]。這種模式導致油藏工程師無法獲取準確的單井產量，更無法進行相關的動態監測作業，為油藏研究帶來了嚴峻挑戰。找出一種經濟有效的產液剖面監測方法是擺在油藏工程師及測試工程師面前的難題。

基于井間示蹤劑監測技術的啟發[2-3]，南海東部油田科研人員經過大量分析研究，在水平井段下入緩釋型示蹤劑[4]的水平井產液剖面監測技術能夠有效解決深水油田動態監測的難題，該技術在流花 11-1 油田大位移水平井中試驗成功，為國內水平井產液剖面監測開辟了一條新路。

1 示蹤劑監測技術原理

水平井示蹤劑產出剖面監測是利用分段完井管柱，將不同的油溶性示蹤劑和水溶性示蹤劑下入水平段，通過監測每段的示蹤劑產出濃度，利用各種方法定量解釋獲得水平井產出剖面的一種方法。

1.1 緩釋性示蹤劑的緩釋機理及制作原理

緩釋性示蹤劑的制作是通過不溶于地層流體的高分子聚合物與優選出的示蹤劑結合，使示蹤劑以分子或微晶、微粒的形式均勻分散在各種高分子聚合物骨架材料中，以此來達到溶出和擴散的緩釋目的。因此，制成不溶性骨架結構可有效降低示蹤劑的擴散速度，不受沖刷速度的影響。

1.2 緩釋型示蹤劑檢測

受高分子骨架影響，緩釋型示蹤劑的檢測較常規示蹤劑監測更為復雜，需要經過四大步驟：①利用膜過濾掉不溶物；②對過濾后的樣品在真空環境下進行干燥處理，有機溶劑洗脫、氮氣吹掃濃縮，初步去除干擾物；③加入衍生試劑及催化劑處理被檢測物質，使其更易檢測；④優化檢測條件，消除干擾，進行色譜質譜檢測，確定各種示蹤劑的含量。

1.3 水平井示蹤劑產出剖面解釋

水溶性示蹤劑和油溶性示蹤劑的檢測方法不同，相對于油溶性示蹤劑，水溶性示蹤劑的釋放速度更快，出水點水流會對該點水溶性示蹤劑進行沖刷，從而引起水溶性示蹤劑的釋放，可以根據水溶性的示蹤劑濃度判斷各水平段的產出量。

油溶性示蹤劑的產出剖面解釋方法分為達到時間法和沖刷斜率法。到達時間法是將示蹤劑安裝在水平段的不同位置，為達到準確的測試效果，通常在測試前關井24 h，由于井筒內充滿液體，在關井階段示蹤劑發生釋放，示蹤劑周圍形成示蹤劑的聚集區；油井開井后，聚集的示蹤劑會進入井筒主流道中，并隨液流到達取樣口；在取樣口分析各段示蹤劑到達井口的時間，結合油井產量以及井筒體積即可求出各段的產液貢獻，該方法對于示蹤劑距離較短時存在一定的誤差。沖刷斜率法可解決到達時間法難以區分峰值時間的問題[5-6]。

2 示蹤劑篩選及管柱結構設計

2.1 示蹤劑篩選

為了連續監測有效區分產出液中的原油和地層水，需要篩選出不同的且互相無干擾的油溶性示蹤劑和水溶性示蹤劑。示蹤劑的篩選標準為：地層中背景濃度低、化學性能穩定，生物結構穩定，能夠在產出液中實現痕量檢測，分析方法簡單可靠，安全無毒，靈敏度高；同時使用幾種示蹤劑，要求示蹤劑彼此無反應，取樣分析時，彼此無干擾[7-8]。

篩選依據：

（1）樣品1、樣品2 內標物測試峰值基本重合，說明測試方法準確可靠；

（2）各種示蹤劑均無背景濃度或背景濃度極低，且峰值顯示較好；

（3）為方便測試，優選出峰時間較為接近的五種分別為：T719、T740、T721、T165a、T169b 作為目標油溶性示蹤劑（圖1）；

（4）五種示蹤劑在1 ppb 檢測限下，均可有效檢測，且互不干擾。

圖1 示蹤劑總離子譜

2.2 示蹤劑管柱設計

根據示蹤劑的緩釋機理及解釋原理，設計示蹤劑管柱應考慮水平井眼擴徑問題，將分段位置適當調整。根據實鉆井徑確定水平段分段位置，可以規避各段示蹤劑產出的相互干擾，能夠獲得各段準確的示蹤劑產出剖面[9-10]。

3 現場試驗及應用效果分析

根據前期研究成果，為了有效監測大位移井的產出剖面變化，優選出流花11-1 油田大位移水平井進行示蹤劑產出剖面監測，根據實際井徑變化，將該井水平段分為五段，分別下入五種油溶性示蹤劑和五種水溶性示蹤劑。

3.1 樣品監測結果

示蹤劑自2016 年12 月25 日入井以來，截至2017 年8 月底，累計進行4 次示蹤劑取樣作業。實驗室分析化驗確定緩釋型示蹤劑的性能可靠，有效期長，能夠進行長期監測，油溶性、水溶性示蹤劑監測結果如圖2、圖3 所示。五種水溶性示蹤劑均有產出，且各段示蹤劑含量穩定，能夠進行解釋分析。

圖2 單井油溶性示蹤劑濃度采樣分布

圖3 單井水溶性示蹤劑濃度采樣分布

3.2 水平井產液剖面分析

利用前述示蹤劑解釋方法對流花11-1 油田大位移水平井產出剖面分析，考慮示蹤劑之間的距離較近，到達時間法誤差較大，通過沖刷斜率法對該井的示蹤劑變化擬合如圖4 所示。從第一段示蹤劑到第五段示蹤劑，其斜率分別為0.027、0.020、0.012、0.04、0.038，計算各段產出比例為20∶14∶9∶29∶28。利用水溶性示蹤劑濃度法得到各段的出水比例分別為26∶5∶3∶20∶46。通過解釋成果確定各水平段均有產出，第一段和第五段含水較高，中間三段含水相對較低，該解釋成果與其距離鄰井遠近吻合。

4 結論

利用緩釋性示蹤劑連續監測水平井的產出剖面是一種經濟有效的產出剖面測試方法，在流花11-1 油田的應用得到結論如下：

（1）示蹤劑水平井產液剖面監測能有效獲得水平井產液剖面，該井為國內首次應用，通過分析對比成果，確定該技術能有效獲取水平井產出剖面，實現水平井產出剖面長期監測的效果。

（2）利用高分子骨架制作的緩釋型示蹤劑，能夠達到緩釋的目的，實現水平井段示蹤劑的長期釋放與檢測。

（3）利用沖刷斜率法進行水平井產出剖面解釋的原理可靠，可獲取準確的產出剖面，但是到達時間法受示蹤劑安裝距離短等諸多因素影響，應用范圍具有一定的局限性。

（4）該技術在深水油田大位移井試驗成功，為深水油田單井液量測試及產出剖面測試開辟了一條新路。