分层示踪剂监测技术在河南油田稠油水驱油藏的研究与应用

李新丹，王孟江，常国栋，高申领，赵一潞，任 虹

(中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院，河南南阳 473132)

河南油田普通稠油水驱油藏YQ区块由蒸汽吞吐转为水驱开发后，因窜流通道发育，水驱效率降低，注采井网历经多次调整后地层窜流通道复杂，缺乏有效的识别手段。分层示踪剂监测技术是在注水井不同层位注入一定浓度的示踪剂，通过监测周围油井示踪剂浓度随时间的变化情况，分析油水井各层的动态连通关系、注水前缘推进速度以及井区储层孔隙结构和物理参数随注水驱替的变化情况。该技术能够有效认识油藏的非均质情况，为油藏后期开发调整提供决策依据[1-4]。

通过室内实验优选出适用于研究区的示踪剂，并在现场开展一个井组分层注入示踪剂监测试验，分析示踪剂分层监测结果，试验取得较好的调剖效果，提高了注水效率。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

BY-1、BY-2分析纯，无锡市晶科化工有限公司；RL-1、RL-2、RL-3、LX-1、LX-2、LX-3示踪剂，廊坊瑞澜石油技术有限公司。实验所用地层水均来自于河南油田YQ区块，油藏温度为50 ℃，地层水矿化度为4 930 mg/L，地面原油黏度为796.6 mPa·s。

90KV-130型示踪剂监测仪，思善科技有限公司；DZF-6020型恒温干燥箱，上海一恒仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 示踪剂与地层水配伍性实验

(1)示踪剂与实验区块注入水配伍性实验。取实验区块注入水，分别加入不同种类的示踪剂(浓度50 μg/L)静置24 h，观察不同示踪剂在地层温度下(50 ℃)与实验区块注入水是否有沉淀产生，评价几种示踪剂与实验区块注入水的配伍性。

(2)示踪剂在实验区块地层水中背景浓度检测。取实验区块油井产出水，采用示踪剂监测仪分别检测几种示踪剂在地层水中的背景浓度。

1.2.2 示踪剂稳定性实验

(1)示踪剂自身稳定性实验。

将示踪剂配成浓度为50 μg/L的溶液，放入50 ℃恒温干燥箱中静置，分别在0，3，5，10，20，30，180 d对示踪剂浓度进行检测，通过计算示踪剂的浓度保留率，分析示踪剂的稳定性。

(2)示踪剂抗干扰实验。

配置浓度为50 μg/L的示踪剂溶液，分别检测其浓度值，配置几种示踪剂的混合溶液。混合溶液中，每个示踪剂溶液浓度均为50 μg/L，检测混合后各个示踪剂浓度值，观察示踪剂浓度变化。

1.2.3 示踪剂静态吸附实验

配制浓度为50 μg/L的示踪剂溶液，测定浓度C0，称取岩样50 g，打散至自然粒径，按砂液比13(质量比)加入示踪剂溶液，搅拌均匀，密封瓶口，在地层温度下振荡24 h，取出上层液体，离心，过滤，检测清液中示踪剂浓度C。计算C/C0，当示踪剂的吸附率小于20%时，可作为待选示踪剂。

2 结果与讨论

YQ区块历经不同开发阶段和多次调整措施，地层流体复杂，参照《SY/T5925-2012油田注水化学示踪剂》的选择方法，要求优选与地层配伍性好、稳定性好、吸附量小(吸附率小于20%)、检测灵敏度高(1 μg/L)、相互之间无干扰、施工简便和安全环保的示踪剂。本文通过开展示踪剂与地层水配伍性实验，示踪剂稳定性和静态吸附实验，优选适合YQ区块使用的示踪剂。

2.1 示踪剂与地层水的配伍性

示踪剂与YQ区块注入水的配伍性如表1所示，8种待选示踪剂与YQ区块注入水的配伍性良好，溶液澄清透明，无明显沉淀产生。为进一步筛选示踪剂，取YQ区块对应油井产出水，分别检测几种示踪剂在地层水中的背景浓度。如表2所示，LX-1、LX-2和LX-3在地层水中的背景浓度远低于其他示踪剂。

表1 示踪剂与YQ区块注入水配伍性实验(50 ℃)

表2 示踪剂在地层水中背景浓度检测数据

2.2 示踪剂稳定性评价

将优选示踪剂溶液放入50 ℃恒温干燥箱中静置，其浓度保留率随时间变化规律如表3所示。实验结果显示，随着放置时间的增加，三种示踪剂溶液的浓度保留率变化不大。50 ℃下放置180 d后，LX-1、LX-2和LX-3的浓度保留率依然维持在98.26%，97.38%和98.15%，表明这三种示踪剂具有较高的稳定性，能够满足现场长期监测的需求。

表3 示踪剂稳定性实验数据(50 ℃)

为确保现场示踪检测数据的可靠性和准确性，对优选出的LX-1、LX-2、LX-3示踪剂溶液在同一浓度下的抗干扰性进行了定量研究。分别配制浓度为50 μg/L的LX-1、LX-2、LX-3溶液并检测其浓度值；再配制LX-1、LX-2、LX-3的混合溶液，混合溶液中，三种示踪剂的浓度均为50 μg/L。单剂溶液和混合溶液抗干扰性能检测结果如表4所示，在单剂溶液中，三种示踪剂的检测浓度值与其配制浓度很接近，说明这三种示踪剂易检出，且具有极高的灵敏度。其次，与单剂溶液相比，三种示踪剂在其混合溶液中的浓度值相同，说明三种示踪剂具有较强的抗干扰性，在混合之后彼此之间无干扰，能够满足现场对油藏分层检测的需求。

表4 示踪剂抗干扰实验数据

2.3 示踪剂静态吸附性能评价

性能优良的示踪剂除了具有较好的配伍性、低背景浓度、高灵敏度和化学稳定性以外，还应满足在地层表面吸附量少的要求[5-6]。50 μg/L的LX-1、LX-2、LX-3溶液对岩样的静态吸附结果如表5所示。实验结果表明，LX-1、LX-2、LX-3示踪剂的静态吸附量均远低于标准允许的吸附率(吸附率小于20%)，具有优良的现场应用性能。

表5 示踪剂静态吸附实验

综上所述，优选出适用于YQ区块的示踪剂为LX-1、LX-2和LX-3。这三种示踪剂与YQ区块地层水配伍性良好，具有较高的化学稳定性和抗干扰性能，且在岩样表面的吸附率较低，能够满足现场分层注入和长期监测的需求[7-8]。

3 现场试验

3.1 YQ区块Y21226井组基本情况

Y21226井是2006年在YQ20区块部署的一口采油井，2015年9月22日转注，目前分三级四段注水。注水层位：Ⅳ51/Ⅳ52/Ⅳ53/Ⅳ54层，全井日配注40 m3，各层日配注为10/10/10/10 m3。Y21226井对应生产Y2308井、Y2309井、Y2310井和Y21224井4口油井。由于Ⅳ54层在2020年7月射孔开始注水，注示踪剂层位为Ⅳ51/Ⅳ52/Ⅳ53。

3.2 Y21226井组示踪剂注入及监测结果

3.2.1 Y21226井组示踪剂分层注入及监测

Y21226井组分别于2020年8月14至8月16日采取分层注入方式注入示踪剂LX-1号13 kg、LX-2号8 kg、LX-3号5 kg，监测施工参数如表6所示。Y21224井、Y2308井、Y2309井、Y2310井为监测井。

表6 Y21226井组示踪剂监测施工参数

3.2.2 Y21226井组示踪剂监测结果

示踪剂注水分配率计算方法。每口井日产水量乘以示踪剂浓度得出每口井的示踪剂量，相加得出总量，再将每口井的分量除以总量，分别计算出比例，即为注水分配率[9]。

示踪剂产出曲线的计算方法：示踪剂产出曲线分析的基本原理是将示踪剂在井网中的流动看成是由许多个流管中的流动组成的，因此示踪剂在生产井中产出的浓度应该是从注水井到生产井之间各个流管中示踪剂浓度的综合。通过对任意流管中示踪剂浓度进行积分可得到不同井网条件下示踪剂浓度，计算结果生成产出曲线的拟合曲线，求得地层的渗透率、孔道半径及波及体积等地层参数[10-11]。

根据示踪剂监测结果，利用示踪剂模拟计算软件，拟合求出了反应井相关地层参数，数值分析结果见表7。

表7 Y21226井组示踪剂分层监测数值分析

由监测结果可知，Y21226井组各注水层渗透性的各向差异性较大，地层非均质性严重。剖面上，不同层位表现的渗透性分布不同，E3h3Ⅳ53层与E3h3Ⅳ51的Y21224方向为高渗透区域，E3h3Ⅳ52层在Y21224方向和Y2310方向为相对高渗透区域，总的分析表明，在Y21224方向，三种示踪剂均见到显示，说明该井方向局部渗透性好于其他区域。由示踪剂监测情况分析，各个井注水受效不均衡，并将随着注水量和油井采出程度进一步增加，平面矛盾可能越来越突出。

3.3 Y21226井组调剖试验及效果

根据Y21226井组示踪剂分层监测结果(表8)及该井吸水剖面、产液剖面等进行综合研究，对该井采取调剖措施改善平面及剖面矛盾，尽可能保证均匀驱替，提高水驱效率。

表8 Y21226井调剖方案设计

根据示踪剂监测结果，选择与地层渗透率及孔喉半径相匹配的调剖剂，能大剂量注入实现对地层优势水窜流通道进行有效封堵。设计不同的调剖段塞，确保调剖剂的封堵强度，以及能进入不同的水渗流通道中并能产生较好的抑制水窜作用。采用大剂量过顶替技术，将调剖剂推至地层深部，扩大调剖半径。

调剖后启动压力提高3.68 MPa，吸水指数下降111.8 m3/(d·MPa)，调剖后注水井注水压力上升5 MPa，对应油井日产油由调剖前1.5 t上升到3.5 t，含水率由97.1%下降到91.7%。本次调剖措施有效调整了平剖面矛盾，提高了注水效率。

4 结论

(1)优选出适用于YQ区块的示踪剂为LX-1、LX-2和LX-3。这三种示踪剂与YQ区块注入水配伍性良好，在地层水中的背景浓度较低，具有较高的化学稳定性和抗干扰性能，且在岩样表面的吸附率较低，能够满足在现场试验井分层注入和长期监测的需求。

(2)开展Y21226井分层示踪剂监测现场试验，根据分层监测结果分析油水井之间各层的动态连通关系，计算地层实际渗透率、孔喉半径和波及体积，为调剖方案设计提供了理论依据。该井调剖措施取得了较好效果，有效调整了平剖面矛盾，提高了注水效率。

(3)应用分层示踪剂监测技术对监测油井产出曲线特征的合理解释，得到井间连通及油水井对应受效情况，可有效识别窜流通道，为油田后期的开发调整和措施配置提供可靠依据[12]。