分層示蹤劑監測技術在河南油田稠油水驅油藏的研究與應用

李新丹，王孟江，常國棟，高申領，趙一潞，任 虹

(中國石化河南油田分公司石油工程技術研究院，河南南陽 473132)

河南油田普通稠油水驅油藏YQ區塊由蒸汽吞吐轉為水驅開發后，因竄流通道發育，水驅效率降低，注采井網歷經多次調整后地層竄流通道復雜，缺乏有效的識別手段。分層示蹤劑監測技術是在注水井不同層位注入一定濃度的示蹤劑，通過監測周圍油井示蹤劑濃度隨時間的變化情況，分析油水井各層的動態連通關系、注水前緣推進速度以及井區儲層孔隙結構和物理參數隨注水驅替的變化情況。該技術能夠有效認識油藏的非均質情況，為油藏后期開發調整提供決策依據[1-4]。

通過室內實驗優選出適用于研究區的示蹤劑，并在現場開展一個井組分層注入示蹤劑監測試驗，分析示蹤劑分層監測結果，試驗取得較好的調剖效果，提高了注水效率。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

BY-1、BY-2分析純，無錫市晶科化工有限公司；RL-1、RL-2、RL-3、LX-1、LX-2、LX-3示蹤劑，廊坊瑞瀾石油技術有限公司。實驗所用地層水均來自于河南油田YQ區塊，油藏溫度為50 ℃，地層水礦化度為4 930 mg/L，地面原油黏度為796.6 mPa·s。

90KV-130型示蹤劑監測儀，思善科技有限公司；DZF-6020型恒溫干燥箱，上海一恒儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 示蹤劑與地層水配伍性實驗

(1)示蹤劑與實驗區塊注入水配伍性實驗。取實驗區塊注入水，分別加入不同種類的示蹤劑(濃度50 μg/L)靜置24 h，觀察不同示蹤劑在地層溫度下(50 ℃)與實驗區塊注入水是否有沉淀產生，評價幾種示蹤劑與實驗區塊注入水的配伍性。

(2)示蹤劑在實驗區塊地層水中背景濃度檢測。取實驗區塊油井產出水，采用示蹤劑監測儀分別檢測幾種示蹤劑在地層水中的背景濃度。

1.2.2 示蹤劑穩定性實驗

(1)示蹤劑自身穩定性實驗。

將示蹤劑配成濃度為50 μg/L的溶液，放入50 ℃恒溫干燥箱中靜置，分別在0，3，5，10，20，30，180 d對示蹤劑濃度進行檢測，通過計算示蹤劑的濃度保留率，分析示蹤劑的穩定性。

(2)示蹤劑抗干擾實驗。

配置濃度為50 μg/L的示蹤劑溶液，分別檢測其濃度值，配置幾種示蹤劑的混合溶液。混合溶液中，每個示蹤劑溶液濃度均為50 μg/L，檢測混合后各個示蹤劑濃度值，觀察示蹤劑濃度變化。

1.2.3 示蹤劑靜態吸附實驗

配制濃度為50 μg/L的示蹤劑溶液，測定濃度C0，稱取巖樣50 g，打散至自然粒徑，按砂液比13(質量比)加入示蹤劑溶液，攪拌均勻，密封瓶口，在地層溫度下振蕩24 h，取出上層液體，離心，過濾，檢測清液中示蹤劑濃度C。計算C/C0，當示蹤劑的吸附率小于20%時，可作為待選示蹤劑。

2 結果與討論

YQ區塊歷經不同開發階段和多次調整措施，地層流體復雜，參照《SY/T5925-2012油田注水化學示蹤劑》的選擇方法，要求優選與地層配伍性好、穩定性好、吸附量小(吸附率小于20%)、檢測靈敏度高(1 μg/L)、相互之間無干擾、施工簡便和安全環保的示蹤劑。本文通過開展示蹤劑與地層水配伍性實驗，示蹤劑穩定性和靜態吸附實驗，優選適合YQ區塊使用的示蹤劑。

2.1 示蹤劑與地層水的配伍性

示蹤劑與YQ區塊注入水的配伍性如表1所示，8種待選示蹤劑與YQ區塊注入水的配伍性良好，溶液澄清透明，無明顯沉淀產生。為進一步篩選示蹤劑，取YQ區塊對應油井產出水，分別檢測幾種示蹤劑在地層水中的背景濃度。如表2所示，LX-1、LX-2和LX-3在地層水中的背景濃度遠低于其他示蹤劑。

表1 示蹤劑與YQ區塊注入水配伍性實驗(50 ℃)

表2 示蹤劑在地層水中背景濃度檢測數據

2.2 示蹤劑穩定性評價

將優選示蹤劑溶液放入50 ℃恒溫干燥箱中靜置，其濃度保留率隨時間變化規律如表3所示。實驗結果顯示，隨著放置時間的增加，三種示蹤劑溶液的濃度保留率變化不大。50 ℃下放置180 d后，LX-1、LX-2和LX-3的濃度保留率依然維持在98.26%，97.38%和98.15%，表明這三種示蹤劑具有較高的穩定性，能夠滿足現場長期監測的需求。

表3 示蹤劑穩定性實驗數據(50 ℃)

為確保現場示蹤檢測數據的可靠性和準確性，對優選出的LX-1、LX-2、LX-3示蹤劑溶液在同一濃度下的抗干擾性進行了定量研究。分別配制濃度為50 μg/L的LX-1、LX-2、LX-3溶液并檢測其濃度值；再配制LX-1、LX-2、LX-3的混合溶液，混合溶液中，三種示蹤劑的濃度均為50 μg/L。單劑溶液和混合溶液抗干擾性能檢測結果如表4所示，在單劑溶液中，三種示蹤劑的檢測濃度值與其配制濃度很接近，說明這三種示蹤劑易檢出，且具有極高的靈敏度。其次，與單劑溶液相比，三種示蹤劑在其混合溶液中的濃度值相同，說明三種示蹤劑具有較強的抗干擾性，在混合之后彼此之間無干擾，能夠滿足現場對油藏分層檢測的需求。

表4 示蹤劑抗干擾實驗數據

2.3 示蹤劑靜態吸附性能評價

性能優良的示蹤劑除了具有較好的配伍性、低背景濃度、高靈敏度和化學穩定性以外，還應滿足在地層表面吸附量少的要求[5-6]。50 μg/L的LX-1、LX-2、LX-3溶液對巖樣的靜態吸附結果如表5所示。實驗結果表明，LX-1、LX-2、LX-3示蹤劑的靜態吸附量均遠低于標準允許的吸附率(吸附率小于20%)，具有優良的現場應用性能。

表5 示蹤劑靜態吸附實驗

綜上所述，優選出適用于YQ區塊的示蹤劑為LX-1、LX-2和LX-3。這三種示蹤劑與YQ區塊地層水配伍性良好，具有較高的化學穩定性和抗干擾性能，且在巖樣表面的吸附率較低，能夠滿足現場分層注入和長期監測的需求[7-8]。

3 現場試驗

3.1 YQ區塊Y21226井組基本情況

Y21226井是2006年在YQ20區塊部署的一口采油井，2015年9月22日轉注，目前分三級四段注水。注水層位：Ⅳ51/Ⅳ52/Ⅳ53/Ⅳ54層，全井日配注40 m3，各層日配注為10/10/10/10 m3。Y21226井對應生產Y2308井、Y2309井、Y2310井和Y21224井4口油井。由于Ⅳ54層在2020年7月射孔開始注水，注示蹤劑層位為Ⅳ51/Ⅳ52/Ⅳ53。

3.2 Y21226井組示蹤劑注入及監測結果

3.2.1 Y21226井組示蹤劑分層注入及監測

Y21226井組分別于2020年8月14至8月16日采取分層注入方式注入示蹤劑LX-1號13 kg、LX-2號8 kg、LX-3號5 kg，監測施工參數如表6所示。Y21224井、Y2308井、Y2309井、Y2310井為監測井。

表6 Y21226井組示蹤劑監測施工參數

3.2.2 Y21226井組示蹤劑監測結果

示蹤劑注水分配率計算方法。每口井日產水量乘以示蹤劑濃度得出每口井的示蹤劑量，相加得出總量，再將每口井的分量除以總量，分別計算出比例，即為注水分配率[9]。

示蹤劑產出曲線的計算方法：示蹤劑產出曲線分析的基本原理是將示蹤劑在井網中的流動看成是由許多個流管中的流動組成的，因此示蹤劑在生產井中產出的濃度應該是從注水井到生產井之間各個流管中示蹤劑濃度的綜合。通過對任意流管中示蹤劑濃度進行積分可得到不同井網條件下示蹤劑濃度，計算結果生成產出曲線的擬合曲線，求得地層的滲透率、孔道半徑及波及體積等地層參數[10-11]。

根據示蹤劑監測結果，利用示蹤劑模擬計算軟件，擬合求出了反應井相關地層參數，數值分析結果見表7。

表7 Y21226井組示蹤劑分層監測數值分析

由監測結果可知，Y21226井組各注水層滲透性的各向差異性較大，地層非均質性嚴重。剖面上，不同層位表現的滲透性分布不同，E3h3Ⅳ53層與E3h3Ⅳ51的Y21224方向為高滲透區域，E3h3Ⅳ52層在Y21224方向和Y2310方向為相對高滲透區域，總的分析表明，在Y21224方向，三種示蹤劑均見到顯示，說明該井方向局部滲透性好于其他區域。由示蹤劑監測情況分析，各個井注水受效不均衡，并將隨著注水量和油井采出程度進一步增加，平面矛盾可能越來越突出。

3.3 Y21226井組調剖試驗及效果

根據Y21226井組示蹤劑分層監測結果(表8)及該井吸水剖面、產液剖面等進行綜合研究，對該井采取調剖措施改善平面及剖面矛盾，盡可能保證均勻驅替，提高水驅效率。

表8 Y21226井調剖方案設計

根據示蹤劑監測結果，選擇與地層滲透率及孔喉半徑相匹配的調剖劑，能大劑量注入實現對地層優勢水竄流通道進行有效封堵。設計不同的調剖段塞，確保調剖劑的封堵強度，以及能進入不同的水滲流通道中并能產生較好的抑制水竄作用。采用大劑量過頂替技術，將調剖劑推至地層深部，擴大調剖半徑。

調剖后啟動壓力提高3.68 MPa，吸水指數下降111.8 m3/(d·MPa)，調剖后注水井注水壓力上升5 MPa，對應油井日產油由調剖前1.5 t上升到3.5 t，含水率由97.1%下降到91.7%。本次調剖措施有效調整了平剖面矛盾，提高了注水效率。

4 結論

(1)優選出適用于YQ區塊的示蹤劑為LX-1、LX-2和LX-3。這三種示蹤劑與YQ區塊注入水配伍性良好，在地層水中的背景濃度較低，具有較高的化學穩定性和抗干擾性能，且在巖樣表面的吸附率較低，能夠滿足在現場試驗井分層注入和長期監測的需求。

(2)開展Y21226井分層示蹤劑監測現場試驗，根據分層監測結果分析油水井之間各層的動態連通關系，計算地層實際滲透率、孔喉半徑和波及體積，為調剖方案設計提供了理論依據。該井調剖措施取得了較好效果，有效調整了平剖面矛盾，提高了注水效率。

(3)應用分層示蹤劑監測技術對監測油井產出曲線特征的合理解釋，得到井間連通及油水井對應受效情況，可有效識別竄流通道，為油田后期的開發調整和措施配置提供可靠依據[12]。