南海东部深水油田水平井产出剖面 示踪剂监测技术及应用

刘远志，谢日彬，闫正和，陈 琴，付 新

（1.中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东深圳 518000；2.中国石油集团测井有限公司青海分公司，甘肃敦煌 736202）

关键字：南海东部深水油田；水平井；产出剖面测井；缓释型示踪剂

深水油田开发属于高风险、高投资项目，油田的建设首先需要考虑经济效益，因此深水油田开发一般采用浮式生产储油装置和水下井口联合开发的全水下开发模式[1]。这种模式导致油藏工程师无法获取准确的单井产量，更无法进行相关的动态监测作业，为油藏研究带来了严峻挑战。找出一种经济有效的产液剖面监测方法是摆在油藏工程师及测试工程师面前的难题。

基于井间示踪剂监测技术的启发[2-3]，南海东部油田科研人员经过大量分析研究，在水平井段下入缓释型示踪剂[4]的水平井产液剖面监测技术能够有效解决深水油田动态监测的难题，该技术在流花 11-1 油田大位移水平井中试验成功，为国内水平井产液剖面监测开辟了一条新路。

1 示踪剂监测技术原理

水平井示踪剂产出剖面监测是利用分段完井管柱，将不同的油溶性示踪剂和水溶性示踪剂下入水平段，通过监测每段的示踪剂产出浓度，利用各种方法定量解释获得水平井产出剖面的一种方法。

1.1 缓释性示踪剂的缓释机理及制作原理

缓释性示踪剂的制作是通过不溶于地层流体的高分子聚合物与优选出的示踪剂结合，使示踪剂以分子或微晶、微粒的形式均匀分散在各种高分子聚合物骨架材料中，以此来达到溶出和扩散的缓释目的。因此，制成不溶性骨架结构可有效降低示踪剂的扩散速度，不受冲刷速度的影响。

1.2 缓释型示踪剂检测

受高分子骨架影响，缓释型示踪剂的检测较常规示踪剂监测更为复杂，需要经过四大步骤：①利用膜过滤掉不溶物；②对过滤后的样品在真空环境下进行干燥处理，有机溶剂洗脱、氮气吹扫浓缩，初步去除干扰物；③加入衍生试剂及催化剂处理被检测物质，使其更易检测；④优化检测条件，消除干扰，进行色谱质谱检测，确定各种示踪剂的含量。

1.3 水平井示踪剂产出剖面解释

水溶性示踪剂和油溶性示踪剂的检测方法不同，相对于油溶性示踪剂，水溶性示踪剂的释放速度更快，出水点水流会对该点水溶性示踪剂进行冲刷，从而引起水溶性示踪剂的释放，可以根据水溶性的示踪剂浓度判断各水平段的产出量。

油溶性示踪剂的产出剖面解释方法分为达到时间法和冲刷斜率法。到达时间法是将示踪剂安装在水平段的不同位置，为达到准确的测试效果，通常在测试前关井24 h，由于井筒内充满液体，在关井阶段示踪剂发生释放，示踪剂周围形成示踪剂的聚集区；油井开井后，聚集的示踪剂会进入井筒主流道中，并随液流到达取样口；在取样口分析各段示踪剂到达井口的时间，结合油井产量以及井筒体积即可求出各段的产液贡献，该方法对于示踪剂距离较短时存在一定的误差。冲刷斜率法可解决到达时间法难以区分峰值时间的问题[5-6]。

2 示踪剂筛选及管柱结构设计

2.1 示踪剂筛选

为了连续监测有效区分产出液中的原油和地层水，需要筛选出不同的且互相无干扰的油溶性示踪剂和水溶性示踪剂。示踪剂的筛选标准为：地层中背景浓度低、化学性能稳定，生物结构稳定，能够在产出液中实现痕量检测，分析方法简单可靠，安全无毒，灵敏度高；同时使用几种示踪剂，要求示踪剂彼此无反应，取样分析时，彼此无干扰[7-8]。

筛选依据：

（1）样品1、样品2 内标物测试峰值基本重合，说明测试方法准确可靠；

（2）各种示踪剂均无背景浓度或背景浓度极低，且峰值显示较好；

（3）为方便测试，优选出峰时间较为接近的五种分别为：T719、T740、T721、T165a、T169b 作为目标油溶性示踪剂（图1）；

（4）五种示踪剂在1 ppb 检测限下，均可有效检测，且互不干扰。

图1 示踪剂总离子谱

2.2 示踪剂管柱设计

根据示踪剂的缓释机理及解释原理，设计示踪剂管柱应考虑水平井眼扩径问题，将分段位置适当调整。根据实钻井径确定水平段分段位置，可以规避各段示踪剂产出的相互干扰，能够获得各段准确的示踪剂产出剖面[9-10]。

3 现场试验及应用效果分析

根据前期研究成果，为了有效监测大位移井的产出剖面变化，优选出流花11-1 油田大位移水平井进行示踪剂产出剖面监测，根据实际井径变化，将该井水平段分为五段，分别下入五种油溶性示踪剂和五种水溶性示踪剂。

3.1 样品监测结果

示踪剂自2016 年12 月25 日入井以来，截至2017 年8 月底，累计进行4 次示踪剂取样作业。实验室分析化验确定缓释型示踪剂的性能可靠，有效期长，能够进行长期监测，油溶性、水溶性示踪剂监测结果如图2、图3 所示。五种水溶性示踪剂均有产出，且各段示踪剂含量稳定，能够进行解释分析。

图2 单井油溶性示踪剂浓度采样分布

图3 单井水溶性示踪剂浓度采样分布

3.2 水平井产液剖面分析

利用前述示踪剂解释方法对流花11-1 油田大位移水平井产出剖面分析，考虑示踪剂之间的距离较近，到达时间法误差较大，通过冲刷斜率法对该井的示踪剂变化拟合如图4 所示。从第一段示踪剂到第五段示踪剂，其斜率分别为0.027、0.020、0.012、0.04、0.038，计算各段产出比例为20∶14∶9∶29∶28。利用水溶性示踪剂浓度法得到各段的出水比例分别为26∶5∶3∶20∶46。通过解释成果确定各水平段均有产出，第一段和第五段含水较高，中间三段含水相对较低，该解释成果与其距离邻井远近吻合。

4 结论

利用缓释性示踪剂连续监测水平井的产出剖面是一种经济有效的产出剖面测试方法，在流花11-1 油田的应用得到结论如下：

（1）示踪剂水平井产液剖面监测能有效获得水平井产液剖面，该井为国内首次应用，通过分析对比成果，确定该技术能有效获取水平井产出剖面，实现水平井产出剖面长期监测的效果。

（2）利用高分子骨架制作的缓释型示踪剂，能够达到缓释的目的，实现水平井段示踪剂的长期释放与检测。

（3）利用冲刷斜率法进行水平井产出剖面解释的原理可靠，可获取准确的产出剖面，但是到达时间法受示踪剂安装距离短等诸多因素影响，应用范围具有一定的局限性。

（4）该技术在深水油田大位移井试验成功，为深水油田单井液量测试及产出剖面测试开辟了一条新路。