水平井压裂后返排示踪检测方法与流程

本发明涉及油气井压后评估技术，具体是一种水平井压裂后返排示踪检测方法。

背景技术：

压裂技术作为提高油气井增储上产的重要技术举措，其在油气田的勘探开发中发挥着日益重要的作用，而压裂效果则在很大程度上取决于对地层情况的认识和了解。如何认识和了解地层情况，这就需要对油气井进行压后评估。

目前，对于直井的压后评估主要是通过示踪技术实现的。而水平井则由于其井况的特殊性，以及存在的多级分段压裂技术举措，无法简单的依照直井的示踪技术进行压后评估，这也就无法确定水平井的B靶点液体是否返排出井筒、井筒是否畅通等等，带来一系列技术难题。此外，现有同位素、微量物质示踪技术所用的示踪剂需要特定的人员检测、投放，成本高昂，而价格低廉的无机盐示踪剂或者荧光染料等由于加注、投放技术的不足，无法实现示踪剂浓度在压裂液中的精确加注，进而导致以此为基准的压后评估存在较大的技术误差，不够稳定和可靠。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述现有技术的不足、以及水平井的特殊性，提高一种检测结果稳定、准确、可靠的水平井压裂后返排示踪检测方法。

本发明所采用的技术方案是，一种水平井压裂后返排示踪检测方法，包括下列顺序步骤：

步骤1.在施工需求的压裂液中加注示踪剂，得示踪压裂液；

步骤2.将步骤1所得的示踪压裂液在直井中进行压裂和返排试验，记录压裂施工参数、返排参数并对示踪返排液按一定的间隔时间采样，分别检测不同时间段所采集的各样品中的示踪浓度，获得示踪返排液中示踪浓度随时间变化的基准数据；

步骤3.采用与步骤2相同示踪浓度的示踪压裂液对水平井进行压裂施工，记录施工参数、返排参数并对示踪返排液按一定的间隔时间采样；分别检测不同时间段所采集的各样品中的示踪浓度，根据下式获得所检测样品对应的当前时间段示踪压裂液的实际返出量：

式中，Q_x为所检测样品对应的当前时间段示踪压裂液的实际返出量；

C₁为当前时间段所采集样品中的示踪检测浓度；

Q为截止当前时间段水平井返出的返排液总量；

C₂为直井返排试验中的、对应当前时间段的示踪返排液所含示踪浓度的基准值；

接着，根据下式获得所检测样品对应的当前时间段水平井所返出示踪段的返排率：

式中，η为所检测样品对应的当前时间段水平井所返出示踪段的返排率；

Q₁为当前时间段所对应压裂时间的示踪压裂液入地量。

所述示踪剂为胭脂红示踪剂；步骤1中的示踪剂在施工所需压裂液中的加注包括下列具体步骤：

1).根据设计的胭脂红浓度和示踪压裂液体积，按下式计算出所需的胭脂红重量：W＝C_x×V₁；

式中，W为胭脂红重量；C_x为胭脂红浓度；V₁为示踪压裂液体积；

2).根据示踪压裂液体积和设计的施工排量，按下式计算出示踪压裂液的泵注时间：T＝V₁/Q₁；

式中，T为示踪压裂液的泵注时间；Q₁为施工排量；

3).根据恒速交联泵的排量和泵注时间，按下式计算出需要配制胭脂红示踪剂的清水体积：V₂＝Q₂×T＝Q₂V₁/Q₁；

式中，V₂为需要配制胭脂红示踪剂的清水体积；Q₂为恒速交联泵的排量；

4).将步骤1)计算出的胭脂红均匀地溶解在步骤3)计算出的清水中，获得胭脂红示踪剂；采用恒速交联泵将胭脂红示踪剂泵入到混砂车的压裂液中，以此精确地获得示踪压裂液中的示踪剂浓度。

步骤2所述直井为匹配水平井的同层位直井，所述直井中压裂和返排试验是在直井的单层中进行试验应用。

步骤2中获得的示踪浓度随时间变化的基准数据以曲线图表示。

步骤3中获得的返排率以曲线图表示。

本发明的有益效果是：

1.本发明以直井试验获取的数据为基准值，进而针对水平井的特殊性实现单级的定量检测，使水平井单独层段压裂液的返排实现定量化的检测，进而使检测结果稳定、准确、可靠，实用性强；

2.本发明以成本低廉的胭脂红示踪剂进行示踪压裂液的配制，经济性好；而且，压裂液中的示踪剂加注可靠、有效地实现了精准化，使示踪剂在压裂液中实现充分的混合溶解，达到高效利用，这种精确计量和高效利用的特性能够有利于保障示踪检测结果的稳定性、准确性和可靠性。

附图说明

图1为某水平井压裂返排液的取样样品。

图2为图1所示某级样品和总液返排率随时间变化的曲线图。

具体实施方式

本发明是一种水平井压裂后返排示踪检测方法，它包括下列顺序步骤：

步骤1.在施工需求的压裂液中加注示踪剂，该示踪剂为胭脂红示踪剂，以此得到示踪压裂液；加注操作包括下列具体步骤：

1).根据设计的胭脂红浓度和示踪压裂液体积，按下式计算出所需的胭脂红重量：W＝C_x×V₁；式中，W为胭脂红重量；C_x为胭脂红浓度；V₁为示踪压裂液体积；

2).根据示踪压裂液体积和设计的施工排量，按下式计算出示踪压裂液的泵注时间：T＝V₁/Q₁；式中，T为示踪压裂液的泵注时间；Q₁为施工排量；

3).根据恒速交联泵的排量和泵注时间，按下式计算出需要配制胭脂红示踪剂的清水体积：V₂＝Q₂×T＝Q₂V₁/Q₁；式中，V₂为需要配制胭脂红示踪剂的清水体积；Q₂为恒速交联泵的排量；

4).将步骤1)计算出的胭脂红均匀地溶解在步骤3)计算出的清水中，获得胭脂红示踪剂；采用恒速交联泵将胭脂红示踪剂泵入到混砂车的压裂液中，以此精确地获得示踪压裂液中的示踪剂浓度；

步骤2.将步骤1所得的示踪压裂液在匹配水平井的同层位直井的单层中进行压裂和返排试验应用，以此获得示踪返排液中的示踪浓度随着时间变化的基准数据，具体的：

1).记录示踪压裂液中的示踪初始浓度；

2).进行加砂压裂施工，待加砂压裂结束后，记录关井时间；

3).待达到设计要求的关井时间后，开井排液，使井筒内的液体全部返出井筒，整个过程中，认真观察返排液中的示踪液是否返出，一旦返出便取样记录，之后每隔1小时取一次样，直至地面无液体返出，分别检测不同时间段所采集的各样品中的示踪浓度，根据每个样品的采集时间和浓度数据，绘制示踪浓度随着返排时间变化的基准数据曲线图，以此获得示踪返排液中示踪浓度随时间变化的基准数据；

步骤3.采用与步骤2相同示踪浓度的示踪压裂液对水平井进行压裂施工，以定量获取某一级压裂液开始返出的时间及返排率，具体的：

1).采用与步骤2直井试验的相同示踪浓度的示踪压裂液；

2).将示踪压裂液注入水平井中，记录示踪压裂液注入的时间和加砂压裂完毕后的关井时间；

3).待达到设计要求的关井时间后，开井排液后，使井筒内的液体全部返出井筒，整个过程中，认真观察返排液中的示踪液是否返出，一旦示踪液返出，则记录开始返出的时间，以及总的返排量，并取样，之后每隔1小时取样并记录该时间段的返排量；

4).分别检测不同时间段所采集的各样品中的示踪浓度，根据下式获得所检测样品(即很多样品中的某一级样品)对应的当前时间段(即前述所检测样品的采集时间段)的示踪压裂液实际返出量：

式中，Q_x为所检测样品对应的当前时间段(即该样品的采集时间段)示踪压裂液的实际返出量；C₁为当前时间段所采集样品(即该样品)中的示踪检测浓度；Q为截止当前时间段水平井返出的返排液总量；C₂为直井返排试验中的、对应当前时间段的示踪返排液所含示踪浓度的基准值，例如所检测样品的采集时间为第三级样品、它的采集时间是从开始采集后的第三个时间段，则C₂为直井返排试验中的第三个时间段所采集样品的示踪浓度基准值；

基于上式所获得的数据，接着，根据下式获得所检测样品对应的当前时间段水平井所返出示踪段的返排率：

式中，η为所检测样品对应的当前时间段水平井所返出示踪段的返排率；Q₁为当前时间段所对应压裂时间的示踪压裂液入地量，例如，当前时间段为开始采集后的第三个时间段，则Q₁为示踪压裂液从开始注入起、第三个时间段的入地量；其它变量如上式所示。

5).根据获得的实时返排率数据，绘制水平井压裂示踪段随着时间变化的返排率曲线图。

下面结合直井A井和水平井B井的现场试验情况，对本发明作进一步说明。

1.直井单层应用

主要目的是确定示踪剂在地层中不同时间的返排液中的吸附量，为水平井定量判断各级随时间的返排率提供理论依据。

现场选取了直井A井作为单层试验井，其压裂目的层是蓬莱镇组气藏，采用示踪剂精确加注方法，设计和现场胭脂红示踪剂浓度为1250ppm。检测结果：胭脂红浓度会随着返排时间的变化而降低，3h后浓度降低幅度变小，对于水平井施工结束至开井排液通常都需要3h，所以无论胭脂红加在水平段哪一级，胭脂红在地层中停留的时间均在3h以上，因此，水平井试验胭脂红示踪剂，可近似认为不同时间胭脂红浓度损失率均为20％。A井压返液中胭脂红浓度的检测结果见表1所示。

表1 A井压返液中胭脂红浓度检测结果

2.水平井应用

水平井现场选取了B水平井，该井的目的层为蓬莱镇组气藏，示踪目的是获得泥质含量高的层段(第一级)的压后的排液情况，设计胭脂红浓度与直井相同，为1250ppm。

现场因第一级施工限压下排量低，入地胭脂红液体22.7m³，遂将剩余的胭脂红浓溶液加入到第二级，总共入地胭脂红液体116m³，使用胭脂红145kg。

开井排液后4.5h胭脂红示踪剂液体开始返出，此时开始取样，以后每小时取样一次并记录阶段返排量，直至施工结束后次日10:00，因火焰太高，无法取样为止，所取样品的1～10号样(2014-8-13-22：00至次日10:00)如图1所示。对样品进行检测胭脂红浓度，计算获得该井胭脂红示踪液体随着时间的返排率，开井返排12小时，第1、2级的总体返排率达到54.72％，如图2所示。

以上具体技术方案仅用以说明本发明，而非对其限制；尽管参照上述具体技术方案对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本发明依然可以对上述具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。