示踪陶粒技术在裂缝监测中的应用

郑彬涛，王磊，马收

（中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营 257000）

示踪陶粒技术在裂缝监测中的应用

郑彬涛，王磊，马收

（中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营 257000）

对低渗油藏进行压裂改造时，纵向上砂砾岩大厚层的起裂位置、滩坝砂薄互层支撑剂的铺置位置往往难以准确获得。示踪陶粒技术将非放射性陶粒加入压裂裂缝中，从而改变中子测井的响应，对比压裂前后中子测井俘获截面响应，就可以直观掌握裂缝起裂位置和支撑裂缝高度。该技术可操作性强，解释精度高，对于获取裂缝形态、陶粒铺置情况及进行压裂改造效果评价具有重要作用。

示踪陶粒；压裂裂缝；监测；裂缝高度；中子测井

随着低渗透油藏探明储量的逐年增多，水力压裂技术得到广泛应用。水力裂缝的形态对于井网布置、增产效果具有重要意义，特别是在砂砾岩、滩坝砂等特殊岩性油藏。砂砾岩纵向上大厚层的起裂与延伸位置以及滩坝砂薄互层油藏多层压裂时支撑剂在纵向上的铺置位置往往难以准确获取，因此，有必要研究压裂裂缝的形态及支撑裂缝的位置，为分析压裂效果与优化设计提供技术支持。目前，国内外油气田开发普遍采用裂缝监测技术了解裂缝的复杂性。对于人工裂缝高度的测量，远井地带常采用地面微地震法和倾斜法，近井筒则采用温度测井、声波测井、微粒放射性示踪剂等方法间接测量支撑剂位置[1-5]，其中放射示踪剂测定的是支撑裂缝高度，其他方法测定的是动态缝高。

1 技术原理

示踪陶粒技术是描述裂缝高度的一种方法，由放射性同位素示踪测井演变而来。放射性同位素示踪测井是利用放射性同位素作为示踪剂来检查酸化、压裂的井段及增产效果[6]。示踪陶粒技术是在陶粒中加入足够数量的具有高中子俘获截面的材料，改变补偿中子或脉冲中子测井的响应，在压裂施工后，采用这种可探测的陶粒进行补偿中子或脉冲中子测井，并与压裂前的测井结果进行对比，示踪陶粒支撑的压裂裂缝井段的俘获截面明显高于压裂前的近井筒测量值，由此可直观得到人工裂缝高度（见图1）。

2 测定方法

示踪陶粒技术关键在于压裂前后进行补偿中子或脉冲中子测井。探测仪包含中子源及远、近端探测器等，利用远端、近端探测器记录每个探测器探测到的数率及其数率之比，探测器的数率比对孔隙度敏感，而对井眼变化不敏感[7]（见图2）。

图1 示踪陶粒探测解释原理

图2 示踪陶粒探测原理示意

探测相应示踪材料的测井响应，进行中子俘获截面计算。压裂后支撑裂缝中有示踪陶粒的位置，其俘获截面明显高于压裂前的测量值，通过俘获截面曲线对比，可以识别示踪陶粒位置，从而确定人工裂缝高度。

测定示踪陶粒对测井工具的规范要求为:1）探测仪包含3He热中子计数器的2个中子探测器，要求有一个15～20Ci的AmBe中子源，最小强度要大于5 Ci；2）能够用Las的格式（或其他可读取的格式）从每个探测器记录原始读数，取样间隔不大于0.25 ft（1 ft= 0.304 8m）；3）测井速度要根据工具直径和储层孔隙度而定，特别是在采用低能中子源条件下，对于大直径（2.750～3.625 in，1 in=2.54 cm）工具，速度一般取30～ 40 ft/min，对于小直径（1.688～2.250 in）工具，速度取10～20 ft/min；4）测井工具的耐压、耐温要超过井下工况的压力、温度，以便工具能连续、稳定地工作并录取数据；5）在测井开始前要对工具进行校正，在压后测井完成后需核对数据的读存；6）压裂前后测井时，井筒内的工作液必须相同，压后自喷状态下不宜测井。

3 现场应用

为了解裂缝垂向形态和支撑剂铺置情况，滨660-斜7井设计采用示踪陶粒技术监测压裂裂缝，压裂前后采用同一套脉冲中子衰减能谱工具串进行测井。压裂施工参数:压裂井段2 961.0～2 979.3 m，射孔井段2 969.3～2 979.3m，加砂量40m3，施工排量5.5m3/min。

根据压裂前后实施的测试，计算了对应俘获截面，测试解释成果见图3。由图可知，压裂前后俘获截面在2 968.0～2 977.0m井段离差较大，说明该段是主要支撑裂缝井段。

图3 滨660-斜7井示踪陶粒测试成果

4 技术优势

地面微地震裂缝监测、井温测井等技术监测的是动态裂缝高度[8-15]，示踪陶粒技术通过测定示踪陶粒在纵向上的铺置情况，确定支撑裂缝的高度。相比而言，其可操作性强、解释精度更高。同时基于室内的物模试验测试，通过中子测井也可以获得物模对应的铺砂浓度、缝宽、导流能力等参数的纵向剖面，然后结合数模工具进行软件参数的微调，以达到使模拟结果更接近实际裂缝形态参数的目的，从而指导压裂设计的优化。

由于示踪陶粒无半衰期，测试不受时间限制，可以在压裂后的任意时间段内进行测试，并且可以动态掌握裂缝闭合后生产一段时间的裂缝形态；使用非放射性的材料既安全又环保，“绿色”更贴近公众和法规的认可度；不需树脂包裹，成本低，因此应用空间广阔。

5 结论

1）示踪陶粒技术通过在压裂过程中将非放射性陶粒加入压裂裂缝中，从而改变中子测井的响应，对比压裂前后的中子测井，就可以获得压裂裂缝的高度。

2）该技术有助于探测储层在压裂改造后的近井地带所加入支撑剂的位置，确定支撑裂缝的高度，验证压裂后储层纵向上改造的覆盖率，加强对压裂地层的认识，对提高低渗透油田储量动用率和采收率具有重要的指导作用。

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（编辑 高学民）

Application of tracing proppant technology in fracturemonitoring

Zheng Bin tao,W ang Lei,M a Shou

(Research Institute of Oil Production Technology,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257000,China)

It isvery difficult toaccurately getthe vertical fracture initiation position of thick bed in glutenite reservoirand the vertical proppant disposal of beach bar thin interbed reservoir.Tracing proppant technology can change neutron logging response by appendingnonradioactive proppant intoartificial fracture in hydraulic fracturing,which can intuitively get fracture initiation position and fractureheightby comparing the capture cross section responseofneutron loggingbefore and after fracturing.This technology has strongmaneuverability and high interpretation accuracy,which plays an important role in getting fracture shape,proppant disposal and evaluatingstimulation effect.

tracing proppant;hydraulic fracture;monitoring;fractureheight;neutron logging

国家科技重大专项“胜利油田薄互层低渗透油田开发示范工程”（2011ZX05051）

TE357.1+4

A

2013-06-20；改回日期：2013-09-02。

郑彬涛，男，1981年生，工程师，2010年毕业于西南石油大学石油工程学院油气田开发工程专业，主要从事油气藏增产研究工作。E-mail:zhengbtao@126.com。

郑彬涛，王磊，马收.示踪陶粒技术在裂缝监测中的应用[J].断块油气田，2013，20（6）:797-798，802.

Zheng Bintao，Wang Lei，Ma Shou.App lication of tracing proppant technology in fracture monitoring[J].Fault-Block Oil&Gas Field，2013，20（6）:797-798，802.

10.6056/dkyqt201306030