油气储层射孔、压裂及生产阶段长效示踪实时监测方法与流程

本发明涉及石油开采，具体涉及油气储层射孔、压裂及生产阶段长效示踪实时监测方法。

背景技术：

1、一直以来，如何经济、高效获取油气井各储层段生产数据是各大油田研究的重点，常规机械测井由于受到以下因素的限制而无法有效获取油气井各段产出数据：(1)无法承受井下高温/酸性环境；(2)大斜度井/水平井条件下设备无法准确下入预定测试位置；(3)单次作业费用昂贵等。为此提出了示踪监测技术，该技术近年来已陆续应用于各大油田油气井动态监测，它无需测试工具入井，根据监测流体的不同，如油、气、水，伴随压裂液向每个压裂段注入唯一标识的示踪剂，在返排及生产阶段进行取样检测，从而定量确定各段油、气、水的产出贡献。示踪监测技术能准确获取油气井各段生产数据，对于油气藏精细化描述、开发动态监测、开发工艺调整等措施具有重要指导意义。

2、但常规示踪监测只能在压裂阶段注入，无法实现射孔、压裂和生产阶段全过程的监测，采用液相示踪剂，监测时间短，不满足长期监测需求；《用于监测多级压裂返排液的示踪剂及监测方法》(cn 103603655 b)公开了一种用于监测多级压裂返排液的示踪剂，该方法仅实现了压裂阶段的示踪监测，且为常规液相示踪剂，监测周期不超过1年；《利用示踪剂监测油井分层或分级压裂后的效果及产能情况的方法》(cn 109931052 a)公布的一种利用示踪剂监测油井分层或分段压裂后的效果及产能情况的方法同样也只针对压裂阶段的监测；同时，常规示踪监测需人工取样，采样频率低；取样后需将样品送至专用实验室进行分析，测试分析等待结果时间长，且取样受人为因素影响。因此，有必要对现有的示踪监测技术进行改进。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种油气储层射孔、压裂及生产阶段长效示踪实时监测方法，以解决现有的示踪监测技术无法实现射孔、压裂和生产阶段全过程动态监测；施工流程复杂，效率低下；监测时间短，无法连续进行动态监测，不满足油气井长期监测需求等难题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种油气储层射孔、压裂及生产阶段长效示踪实时监测方法，包括如下步骤：

4、步骤1：射孔前准备工作；

5、步骤2：第一层段射孔；

6、采用水力喷砂器对第一层段进行射孔，水力喷砂器采用的喷砂液包括石英砂和长效示踪支撑剂的混合物，所述长效示踪支撑剂为惰性，不与石英砂反应，经过激光发生器激发，可发出不同特定波长的荧光，从而实现不同型号示踪剂的识别及检测。

7、步骤3：射孔完成后进行第一层段压裂；

8、一次射孔完成后，采用含长效示踪支撑剂的压裂液进行压裂处理，喷砂液以高速射流形式切割、打磨井筒，形成射孔通道，长效示踪支撑剂进一步延展、支撑裂缝，形成稳定的流动通道；

9、步骤4：一次射孔及压裂完成后，上提管柱拖动至射孔段下一位置，重复射孔和压裂步骤，完成不同层段射孔和压裂，实现各层段产出油或气的唯一标定，射孔时采用与本层段匹配的喷砂液，压裂时采用与本层段匹配的长效示踪支撑剂；

10、采集射孔阶段、压裂阶段以及后续生产阶段注入了长效示踪支撑剂的地层流体，并对采集的地层流体进行实时检测、在线分析，可分别获取射孔阶段、压裂阶段及后续生产阶段采出地层流体中示踪剂变化情况，从而评估各阶段的产能。

11、本发明考虑到整个油气开采过程中收集数据的重要性，而目前的示踪剂监测技术未实现射孔阶段、压裂阶段以及后续生产阶段全过程动态监测，在数据积累和效率上大打折扣，因此设计了一种集射孔、压裂、油气井生产动态监测为一体的水力喷砂射孔加长效示踪支撑剂监测的方法，该方法在水力喷砂射孔时采用包含石英砂和长效示踪支撑剂的混合物作为喷砂液，且示踪支撑剂不与石英砂反应，在实现射孔的同时也实现示踪剂注入，为射孔阶段产出流体监测提供了条件；其次是在压裂阶段注入含长效示踪支撑剂的压裂液，采用的长效示踪支撑剂起到压开地层，支撑及延展压裂裂缝的作用，最大限度优化施工流程，节省作业成本，从而经济、高效地获取油气井各段产出贡献，为油田开发方案优化提供有力的数据支撑。

12、本发明优选一种油气储层射孔、压裂及生产阶段长效示踪实时监测方法，所述步骤1：射孔前准备工作包括：

13、步骤11：在地面管线(4)处安装示踪剂探测分析装置；

14、步骤12：根据储层综合评价数据选择改造层位，确定射孔位置；

15、储层综合评价数据包括优质储层厚度、渗透率、孔隙度、含气(油)饱和度，选择储层厚度大、孔渗性好以及含气(油)饱和度高的层位进行射孔、压裂。

16、步骤13：根据相似油气井的测试数据，计算示踪剂用量，并选择各层段示踪剂；

17、收集相似油气井生产测试数据，包括单井预测产量、返排量、示踪剂浓度最低检出限以及监测周期，确定示踪剂型号及用量m，示踪剂用量m计算公式(1)如下：

18、m＝σ×θ×q×t   (1)

19、其中：σ-用量修正系数；

20、θ-示踪剂浓度最低检出限；

21、q-单井预测产量，m3/d；

22、t-监测周期，d。

23、用量修正系数由监测井预测产量、计划监测周期及返排量共同确定，根据公式(1)计算出本井示踪剂用量m，所注示踪剂种类数视压裂段数n决定(示踪剂型号与各压裂段一一对应)，使用示踪剂型号为gt-1～gt-n，其中n为压裂段数；

24、步骤14：计算喷砂液中石英砂及长效示踪支撑剂配比；

25、石英砂与长效示踪支撑剂配比影响着射孔效率及造缝规模，各射孔/压裂段长效示踪支撑剂含量γ及石英砂含量s的计算公式如(2)、(3)所示：

26、

27、si＝1-γi   (3)

28、其中：γi-第i段长效示踪支撑剂含量，％；

29、a-渗透率修正系数；

30、ki-第i段平均渗透率，μm2；

31、kji-第i段第j簇平均渗透率，μm2；

32、b-孔隙度修正系数；

33、-第i段平均孔隙度；

34、-第i段第j簇平均孔隙度；

35、si-第i段石英砂含量，％。

36、各段、各簇渗透率及孔隙度平均值由测井解释数据求得，渗透率修正系数及孔隙度修正系数根据返排速度确定(单位时间返排量)。

37、步骤15：根据待射孔层位的物性参数，选择适配喷砂器。

38、待射孔层位的物性参数包括岩性、物性，包括孔隙度、渗透率、地层应力，根据地层射孔、压开难度，选择合适水力喷砂器。

39、本发明在地面管线处安装示踪剂探测分析装置，能对射孔阶段、压裂阶段和生产阶段的产出流体进行高频次采样，并对示踪剂浓度进行实时分析以及结果输出，更高效地获取更全面的数据。

40、本发明优选一种油气储层射孔、压裂及生产阶段长效示踪实时监测方法，所述步骤2、步骤3和步骤4中的长效示踪支撑剂根据不同层段的选型分为含gt-1的长效示踪支撑剂、含gt-2的长效示踪支撑剂、含gt-3的长效示踪支撑剂、……含gt-n的长效示踪支撑剂。

41、长效示踪支撑剂是采用荧光示踪剂与支撑剂陶粒组成的核壳结构，能缓慢释放，起到长效监测的作用。

42、在每个层段选择不同的长效示踪支撑剂，能根据地层返排流体中的长效示踪支撑剂进行检测分析，获得不同层段的产出流体数据。

43、本发明优选的一种油气储层射孔、压裂及生产阶段长效示踪实时监测方法，所述步骤2中，射孔的具体步骤为：向井筒中下入水力喷砂射孔管柱，调整射孔管柱使喷砂器喷嘴对准该层段射孔位置，泵入喷砂液进行射孔。

44、进一步地，喷砂射孔时的喷射速度为600～800l/min，所述石英砂的粒径为20～40目。

45、本发明优选一种油气储层射孔、压裂及生产阶段长效示踪实时监测方法，所述步骤2中，同一层段包括多次射孔，一次射孔完成后，上提管柱拖动至本射孔段下一位置，按相同操作再次进行水力喷砂射孔直至该层段全部射孔完成。

46、本发明优选一种油气储层射孔、压裂及生产阶段长效示踪实时监测方法，所述步骤2中射孔完成后还包括射孔检查，射孔检查包括关闭套管闸门，对本段射孔层位进行微注试挤，如果能持续注入则说明套管已射开。

47、本发明优选一种油气储层射孔、压裂及生产阶段长效示踪实时监测方法，所述探测分析装置包括集采组件和分析组件，所述集采组件与所述分析组件连接，所述集采组件实时采集射孔阶段、压裂阶段和生产阶段的返排流体，分析组件实时对返排流体进行检测分析，从而获得各段产能情况。

48、本发明优选一种油气储层射孔、压裂及生产阶段长效示踪实时监测方法，所述探测分析装置在使用前需进行检验，具体检验方法为：安装完成后进行地面流程测试，向地面管线内泵入含有示踪剂的流体，测试集采组件是否正常采集以及分析组件输出的结果是否准确。

49、在地面管线处安装示踪剂实时探测分析装置，能对产出流体进行高频次采样，并对示踪剂浓度进行实时分析以及结果输出。

50、本发明具有如下的优点和有益效果：

51、1、本发明采用的长效示踪支撑剂经过激光发生器激发，可产生不同波长的光，实现不同型号示踪剂的识别与检测，且由陶粒包裹荧光示踪剂组成的核壳结构，具有缓慢释放特性，可实现油气井长期动态监测的需求。

52、2、本发明相较于常规示踪监测技术，水力喷砂射孔结合长效示踪支撑剂技术能实现从射孔、压裂到生产阶段全过程的流体产出监测。

53、3、本发明的监测方法一趟入井即可实现单段射孔、压裂及长效示踪支撑剂注入，最大限度优化施工流程，节省作业成本。

54、4、本发明采用高速携砂流体进行射孔，避免使用射孔弹，提升射孔作业安全，应用范围广阔。

55、5、本发明通过探测分析装置进行高频、实时采集、在线分析，并将示踪剂浓度分析结果输出，避免人工取样随机性大、取样频率低、分析结果等待时间长的弊端，提高监测时效。