多级压裂返排液的示踪监测方法与流程

本发明涉及一种多级压裂返排液的示踪检测方法，属于油气井压裂
技术领域：
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背景技术：
：目前，随着水平井的大规模开发，多层多级压裂逐渐成为地层改造的首选工艺。但是，在层位选择的过程中，没有针对性，尤其针对探井而言，都是靠经验来选择分层。因此，对于压裂后的数据采集和分析压裂效果就显得尤为重要。现有技术中，可以通过微地震法、电位法等监测和分析压裂后裂缝发育情况，但这些方法都存在着工艺复杂、成本高等缺点，而且往往由于地层情况复杂、干扰因素多，很难对每层压裂情况进行准确的解释，对于每层压裂后返排液和生产情况这一世界级难题也无法监测。在以往的水平井分层段压裂中，通过压裂返排液仅能了解到压裂返排液量和返排液中是否含有原油及压裂液，而无法具体判断每一层段的压裂效果和出液情况。而化学方法在压裂效果监测方面的应用，由于监测精度低和使用局限性，而往往只能作为辅助手段。因此，研发出一种多级压裂返排液的监测方法，仍是本领域亟待解决的问题之一。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种多级压裂返排液的示踪监测方法。本发明的监测方法能够定量监测每一层段的压裂情况，包括压裂返排液的体积，压裂返排液中压裂液和地层水的量，分析每一层段裂缝的导流能力，绘制每层段的压裂返排液剖面等。为达上述目的，本发明提供一种多级压裂返排液的示踪监测方法，该方法包括以下步骤：在水平井多级压裂作业过程中，向每层段注入示踪剂；在压裂液返排过程中，定期检测压裂返排液中示踪剂的浓度，根据检测到的示踪剂浓度，计算每层段的压裂返排液中压裂液和地层水的量、绘制每层段的压裂返排液剖面，以分析各层段的压裂情况。在上述的方法中，优选地，向每层段注入的示踪剂为不同种类的示踪剂。在上述的方法中，优选地，所述示踪剂包括微量元素络合物；更优选地，所述微量元素包括衫、铱、镨、钆、铒、钬、镝、铥、钕、铯、镱、铈和铕中的一种或几种的组合。与单独使用示踪剂的方法不同，本发明的方法是在压裂液中加入示踪剂，对示踪剂的选择和加入方式都有更高的要求。压裂液对温度、ph值和矿化度等都有严格的要求，条件的改变会导致压裂液性能的降低，影响压裂效果；压裂施工是大型施工，对每个环节的要求都极为严格，不能任意改动，制度化的操作流程保证了施工效率但是缺乏灵活性。采用本发明所提供的示踪剂和加入方式，不会影响压裂液性能和不会改变施工方式。本发明的示踪剂对储层影响小，对原油和地层的吸附性差，对压裂液的稳定性好，而且具有易分析和检测的优点，能够保证示踪剂判别的准确性。在上述的方法中，优选地，注入示踪剂是采用计量泵和混砂车进行，示踪剂与压裂液一起注入。在上述的方法中，优选地，在一个层段中，注入的示踪剂的浓度为0.1-10ppm，以每层段注入的压裂液量计。在本发明中，示踪剂采用在混砂车中实时加入压裂液的方式，不提前混合。因为在压裂施工中，无论是提前配液还是现场配液，每口井的压裂液体系都是固定的，而示踪剂的加入会导致不同层段的压裂液出现差别，本发明选择单独的加入方式不会影响施工。将示踪剂提前配制成一定浓度的示踪剂水溶液，采用计量泵(或微计量泵)将示踪剂水溶液均匀加入到混砂车中，根据示踪剂的设计浓度，计算出示踪剂流量与压裂液流量的对应关系，示踪剂流量随混砂车吸入压裂液量同步调整，以保证入井压裂液中示踪剂的浓度均一，每层段加入不同种类的示踪剂，在压裂液入井前，实时加入对应层位的示踪剂，与压裂液混匀后注入井中。采用这种加入的方式优点在于保证示踪剂浓度均一的前提下，既能够根据现场的实际情况，调整实际用量，很好的应变突发状况，又能够防止管路容器中的液体残留造成层间污染影响检测效果。在本发明中，示踪剂水溶液的浓度可以由本领域技术人员进行常规的调节，只要能够适用于该注入井并满足压裂液与示踪剂的浓度关系即可。在上述的方法中，优选地，检测压裂返排液中示踪剂的浓度的周期为每1-3小时检测一次。检测的方法为对压裂返排液进行取样，然后对压裂返排液样品进行过滤、氧化、稀释和富集等预处理后使用电感耦合等离子体质谱(icp-ms)检测示踪剂浓度。取样间隔越小，即检测周期越短，结果越精确。在上述方法中，过滤分为滤纸过滤和滤膜过滤，用于除掉不溶杂质；氧化处理用于除掉残留的低分子量聚合物；稀释，根据icp-ms对样品的矿化度有要求进行稀释。在上述的方法中，优选地，通过以下公式i及公式ii计算每层段的压裂返排液中压裂液和地层水的量：其中，v’——某时间段压裂返排液总量，单位为m3；vx’——某时间段第x层段的压裂返排液中压裂液的量，单位为m3；v地’——某时间段第x层段的压裂返排液中地层水的量，单位为m3；nx——第x层段示踪剂的使用浓度，单位为ppb(十亿分之)；nx’——某时间段第x层段示踪剂的检测浓度，单位为ppb。在上述公式中，“某时间段”指的是定期检测压裂返排液中示踪剂的浓度的这一时间段。采用本发明提供的方法，通过连续监测能够得到每层段压裂返排液体积随时间变化的曲线，进而得到每层段的压裂返排液剖面(即，每层段的压裂返排液随时间的累计量与时间的曲线，也称为产液剖面)，从中可以分析出各层段压裂返排液结构的变化，对比各层段供液能力等。压裂返排液通常包括两部分，一部分(也是主要的)是来自压裂液破胶后的破胶液，另一部分是可能存在的地层水，这里的“压裂返排液剖面”主要体现第一种。通过各层段压裂返排液体积随时间变化的曲线，以及各层段的压裂返排液剖面，结合实际的返排情况，可以对压裂效果进行评价，分析是否有地层水产出及由哪一层段产出，以及分析产油层段。本发明提供的多级压裂返排液的示踪剂监测方法除可直接测定和计算各层段的压裂返排液量、每层段的压裂返排液中压裂液和地层水的比例等参数，还可以得到每层段的压裂返排液剖面。对被测的井生产及该区块其他井的压裂有重要的指导意义。本发明的方法所判断的压裂情况直观准确，能够定量分析，且误差小，对同层段的压裂工作有重要的指导作用。在利用本发明的方法得到压裂情况后，能够针对不同地层的情况优化设计方案，使得压裂针对性更强，目的性更强，在实际生产中的意义重大。附图说明图1为实施例1的各层段压裂返排液体积随时间变化曲线。图2为图1所示曲线中返排前期中的一段。图3为图1所示曲线中返排中期中的一段。图4为图1所示曲线中返排后期中的一段。图5为实施例1的各层段的压裂返排液剖面。图6为实施例1的某时间段各层段压裂返排液体积随时间变化曲线。具体实施方式为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。实施例1本实施例提供一种多级压裂返排液的示踪剂监测方法。该方法所实施的对象为辽河油田某勘探井多级压裂，压裂分九级，采用本实施例的示踪剂监测方法对其压裂效果进行评价。本实施例的方法包括以下步骤：(1)配制示踪剂水溶液：根据压裂施工方案选择合适的示踪剂种类，设计示踪剂浓度和用量如表1所示；表1用50℃热水将示踪剂配制成质量浓度为5％的示踪剂水溶液，并充分搅拌均匀，共配制9种示踪剂水溶液；将完全溶解的示踪剂水溶液分别倒入9个1m3的液添罐中，定容；(2)将示踪剂注入各层段：在辽河油田某勘探井多级压裂施工中，使用微计量泵将液添罐中的第一种示踪剂水溶液加入混砂车中，随混砂车吸入压裂液的量调节示踪剂水溶液的流量，以保证入井压裂液中示踪剂的浓度均一，使示踪剂随压裂液注入到多级压裂的第一个层段中；该层段压裂施工完毕后进行下一层段的压裂施工，在进行下一层段的压裂施工时，在前50m3压裂液中不加入示踪剂，以防止压裂管柱中残留压裂液造成层间污染，而后采用上述的微计量泵及混砂车使第二种示踪剂水溶液随压裂液注入到该层段中；直到每层段压裂施工结束后(共九层段，每层段所使用的示踪剂种类不同)，测量每个液添罐中剩余示踪剂水溶液的量，计算每层段示踪剂的实际使用量；(3)定期检测压裂返排液中示踪剂的浓度：在压裂液返排过程中，每隔2小时在防喷口处用250ml取样桶取样；对样品进行预处理后，使用电感耦合等离子体质谱(icp-ms)检测样品中示踪剂的浓度，得到每种示踪剂的检测浓度；(4)对压裂效果进行评价：通过以下公式i及公式ii计算每层段的压裂返排液中压裂液和地层水的量：其中，v’——某时间段压裂返排液总量，单位为m3；vx’——某时间段第x层段的压裂返排液中压裂液的量，单位为m3；v地’——某时间段第x层段的压裂返排液中地层水的量，单位为m3；nx——第x层段示踪剂的使用浓度，单位为ppb(十亿分之)；nx’——某时间段第x层段示踪剂的检测浓度，单位为ppb。具体计算结果：由于该井返排周期较长(217天)，监测点多(249个)，这里列举其中一部分数据作为说明。以监测点在4月5日，8:00、16:00以及0:00的数据为例，所使用的油咀尺寸、压力情况以及阶段压裂返排液总量如表2所示。以监测点在4月5日，16:00的数据为例，各层段示踪剂的使用浓度以及8:00-16:00这个时间段各层段示踪剂的检测浓度如表3所示：表2表3第一段第二段第三段第四段第五段第六段第七段第八段第九段使用浓度，ppb100100100100100100100100100检测浓度，ppb12.7289.9483.73212.33612.09611.61614.05615.0005.044其中v’＝28.42m3，根据公式i，得：v1'＝(12.728×28.42m3)/100＝3.617m3,同理v2'＝2.827m3，v3'＝1.061m3，v4'＝3.506m3，v5'＝3.438m3，v6'＝3.301m3，v7'＝3.995m3，v7'＝3.995m3，v8'＝4.263m3，v9'＝1.434m3根据公式ii，得通过计算得到该监测点时，各层段的返排液中压裂液的量和返排液中地层水的量。通过连续监测，能够得到每层段压裂返排液体积随时间变化曲线(如图1-4所示)，进而得到每层段的压裂返排液剖面(如图5所示)。需说明的是：图2、图3和图4所示的曲线分别为图1所示曲线的一部分，其中，图2取自于图1的返排前期，图3取自于图1的返排中期，图4取自于图1的返排后期；但是图2-图4所示曲线相连并不是完整的图1所示的曲线，只是分别选取了前、中、后三个阶段中的一部分。由图2可以看出，在返排开始时，第四段压裂层贡献最大，其次是第八段、第五段和第六段压裂层的表现较为活跃；返排初期，各层段压裂返排液量变化剧烈，互相影响交替上升。由图3可以看出，返排中期，随着压力的降低，各层段的供液能力开始趋于稳定。由图4可以看出，返排后期，在排液量基本不变的情况下，九条曲线大幅降低，说明此时有大量地层水涌出。本实施例监测方法的分析结果不仅在结论上符合实际经验规律，又能清楚地反映出具体的压裂返排液情况。当出现重要情况时，例如压裂返排液中开始见油，通过这一时间段示踪剂检测浓度的变化就可以分析产油层。图6为某时间段各层段压裂返排液体积随时间变化曲线。从“65”监测点开始，压裂返排液出现油花，通过示踪剂浓度变化，分析第一段、第三段、第七段和第九段可能为出油层；在“127”监测点时，油量增加至1.43m3，达到工业油流标准，观察图6发现第一段、第三段和第九段的示踪剂浓度在“126”监测点开始持续下降，第一段的降幅最大，初步认定第一段是主要产油层，而第九段的示踪剂浓度在降低之后又回到高位，不排除是产油层的可能性，第三段的示踪剂浓度从“127”监测点后持续升高，基本排除是产油层的可能。可以通过进一步对各层段示踪剂浓度变化的观察，结合产量的变化来最终确定产油层。根据上述内容可以看出，本发明所提供的多级压裂返排液的示踪监测方法能够实现多级压裂压后返排情况连续分层监测，精确掌握各层段排液情况，初步判断油水层，为该井后期的生产作业提供了参考，为周边后续油井的部署及压裂工艺的选择提供了重要依据，在勘探开发中具有重要的意义。当前第1页12