Q∕SY 127-2007 水驱油田井间示踪技术规范

1、Q/SY 1272005Q/SY 1272005Q/SY中国石油天然气集团公司企业标准Q/SY 127200 7水驱油田井间示踪技术规范Specification on inter-well tracer of water-flooding oilfield2007-09-29 实施2 0 0 7 一 0 9 一 2 9 发 而中国石油天然气集团公司 发布目 次 TOC o 1-5 h z MW 111醐i2规范性引用文件13 术语和定义14选择示踪剂的基本原则15示踪剂用通计算26采样监测67示踪剂的注人68示踪剂的质址控制B9放射性示踪剂的防护和施工过程中的监测B10样品采集、油水分离、储

2、存和分析9H井间示踪测试结果9附录A （资料性附录）有效示踪物质吸附特性实验方法11附录B （资料性附录）示踪剂分配系数测定方法15附录C （资料性附录美国制定的放射性同位索在非限制区域中的最大允许排放浓度 18#考嫌19Q/SY 1272005 #Q/SY 1272005 II本标准的附录A、附录B和附录C为资料性附录。本标准由中同石油天然气股份冇限公司勘探与生产分公司提出。本标准由中国石汕天然气股份有限公司勘探与生产专业标准化技术委员会归口。本标准负责起草单位：中国石油天然气股份有限公司大庆汕m有限责任公司。本标准参加起草单位：中国石油天然气股份冇限公司大港油田分公司、辽河油田分公4、中国

3、原 子能科学院。本标准主要起草人：冯宝俊、刘英杰、张庆珍、啓雅萍、张培信。Q/SY 1272005 Q/SY 1272005 水驱油田井间示踪技术规范1范围本标准规定了中国石汕天然气股份有限公司及所属的各汕in分（子）公司应川水驱汕并间示踪 技术的基本原则和要求。本标准适用于中国石油天然气股份有限公司及所属的各油田分（子）公司。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡注u期的引用文件.其随后所有的 修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而.鼓励根据本标准达成协议的各方面 研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件.其最新版本适用于本标

4、准。GB/T 602化学试剂杂质测定用标准溶液的制备（iB/T 603化学试剂试验方法中所用制剂及制品的制备GB 119301989操作开放型放射性物质的辐射防护规定GB 188712002电离辐射防护与辐射源安全基本标准3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。1井间示踪测试 inter-well tracer test并-间示踪测试是研究注采井间注人流体运动规律和汕层特征的一种测试方法。该方法是向注入井 注人能够与已注人流体相溶.且溶解了示踪剂的携带流体.然后再用注入流体驱替注人的示踪剂段 塞，从而跟踪注人流体的运动轨迹。根据生产井示踪剂开采动态反馈的信息.研究注人流体的运动规 律和汕层的地

5、质特征。3.2示踪剂tracer示踪剂是并间示踪测试中同注入流体一起注人.并同注人流体一起在油层屮运动.跟踪注入流体 运动轨迹的化学剂。示踪剂可分为两大类.即放射性示踪剂和非放射性示踪剂.习惯称后者为化学示踪剂。3.3有效示踪物质 effective tracer material在井间示踪测试中.真正起到示踪作用的，能准确地反映注人流体运动轨迹的，只是示踪剂化合 物中的一部分.即示踪剂中的有效示踪物质。通常它是示踪剂化合物中的阴离子或原子团（特殊情况 下是阳离子），或某一放射性核素的标i己物，4选择示踪剂的基本原则1水驱示踪剂的特性要求在选择示踪剂吋.应考虑到示踪剂中有效示踪物质的物现化学性

6、质、油藏岩石性质、油田原生水 及注入水性质、生物稳定性、经济以及安全和环境保护等诸多因素。井间示踪测试R的不同.有效示 踪物质的特性也应有所不同。a）示踪剂中的有效示踪物质在注入流体和油层流体中没有本底.或本底含M很低且纽值稳定便 于准确鉴別。1有效示踪物质具有检测灵敏度高、姑于分析的特性。O示踪剂中的有效示踪物质同它所跟踪的注人流体应具有较好的相溶性，其水溶液的流动特性 应与注入水的流动特性相似。d）有效示踪物质与储层流体和储层物质间不发生可能造成有效示踪物质损失的化学反应或同位 素交换。e）布效示踪物质具有抗生物降解能力。f）用于水驱井间示踪测试的水溶性示踪剂.其化学性质应与原油性质有较大

7、的区別.且不溶于 原油。当川于确定井间残余汕饱和度时.其中一种示踪剂（分配示踪剂）应具有向地层原油 分配的特性.其分配系数应与水溶性示踪剂的分配系数行较大的区別。g）示踪剂屮的行效示踪物质不被储层岩石吸附。通常应在室内进行静吸附和动吸附试验之后确 定.如4.2所述。如果井间示踪测试的目的是研究油层的吸附特性.就当选择有一定吸附能 力的示踪剂。h）具有长期化学或放射化学稳定性。i）无毒或低毐性。放射性示踪剂在注人井和生产并井口上是安全的.至少应保持在允许的公众 限值以内。4.2静吸附和动吸附试验方法参见附录A。4.3分配系数测定方法参见附录B。4.4 7F踪剂的配置a）在进行多井组、多层示踪测试

8、时，应合理地配置示踪剂.避免在同一生产井上出现不同来源 的同一种有效示踪物质。b）应合理地配置示踪剂品种.最大限度地节约注入成本。5示踪剂用量计算5.1有效示踪物质用量计算公式应在充分考虑到有效示踪物质及现有条件下最低检测极限的基础t，以满足油藏T程研究和环境 保护及安全：要为前提.设计有效示踪物质的用M。化学示踪剂中冇效示踪物质用址.应采用Brigham Smhh推导出的水驱条件下.五点井网计算 公式如式（1）所示（据参考文献1）:?nT = 3. 38SwCp.nuixa735 X K）-f （1）式中：注人的化学示踪剂中有效示踪物质的质量，I;h储层平均有效厚度，m； 孔隙度，小数；Sw

9、目前含水饱和度.小数；C；.nux均质油层中有效化学示踪物质最大采出浓度.mg/L:a弥散常数.m;L平均注采井距.m。用下式汁算水驱五点井网中注入的放射性示踪剂用毡：A = 3. 38SwCp.mBXcr 265L735 X K）ft （2）式中：A注入的放射性ZK踪剂活度，Bq；Cp.nwx均质油层屮放射性示踪剂最大采出浓度（比活度），Bq/mL。其他参数同上述。5.2参数的确定5.2. 1储层平均有效厚度万A为周围生产井平均有效厚度和注水井有效厚度的平均值，即万=+/,）/2。当层间（或层内）干扰较小时，应了解砂岩吸水状况.并通过单位砂岩厚度吸水能力和单位有效 厚度吸水能力的比较.确定参

10、与计算的砂岩厚度.以便在确定A吋.将砂君吸水厚度考虑进去.保证 设计的冇效示踪物质用景能够满足跟踪全部注入流体的需要。5.2.2孔隙度一般取储贵公报中的数值。5.2.3目前含水饱和度义a）宜采用测试井附近.近期内的密闭取心井相同层位的含水饱和度资料。1）在没冇现成数据的情况下.可采用近期附近测试层段内.目前含水饱和度平均值。 5.2.4油层中有效示踪物质最大采出浓度Cp,_井间示踪测试获得的开采曲线中.示踪剂浓度是地面采集到的示踪剂屮有效示踪物质的浓度.它 是有效示踪物质浓度在油层中被稀释后的结果。因此应根据设计的有效示踪物质地面最大采出浓度和 油层中的稀释作用，确定油层中的冇效示踪物质最大采

11、出浓度。5. 2. 4. 1确定地面有效示踪物质最大采出浓度a）有效示踪物质地面最大采出浓度应是分析仪器最低检测极限的50-100倍。表1列出广几种常川有效示踪物质现有条件下的最低检测极限及建议的地面最大采II!浓度。 表1常用有效示踪物质的最低检测极限有效示踪物质最低检测极限建议设计的地面最大采出浓度硫祯酸根1. Omg/L35mg/L 5mg/L漠离子1. Omg/L35mg/ L 5( lmg/L碘离子lmg/L1 Omg/LI5mg/L瓶水(I. OO()37Bmnx ） 并 M _ （ （-|，nwx ）并网 / （_/m J J y） （4）式中：（G.nvx）H等效五点并网汕层中

12、有效踪物质最大采出浓度；实际井网汕层中有效示踪物质最大采出浓度.即设计的井网汕层中有效示踪物质 最大采出浓度；汴网峰值浓度修正系数.依据a/a查图1获得；Peclet修正系数，依据Peclet数a/a査阁2获得；Q/SY 1272005 Q/SY 1272005 d不同类型井的距离：相同类型井的井距。五点井网实质上是交错行列井网在/=（） 5吋的表现形式.如阁3所示。交错行列驱井网 对直行列驱井网2.0交错行列驱井网 对直行列驱井网图1峰值浓度的修正系数图2计算峰值位置时Peclet数的修正图3五点井网不意图显然在五点井网条件下，人,=1，人=1。5.4放射性同位素示踪剂衰变修正在使川放射性同

13、位素示踪剂吋.特別是短半衰期同位素，必须考虑同位素的衰变对示踪剂采出浓 度的影响。应按式（5）计算考虑衰变后注入的問位索活度A,（见参考文献5）: （5）式中：A未考虑衰变影响注入的示踪剂活度.即式（2）计算值.Bq；Ao考虑同位素衰变影响后注入的示踪剂活度.Bq；t预计峰值出现时所要经历的时间.d;丁12同位素的半衰期，山综合考虑稀释作用.井网类型修正和放射性衰变修正后，可将式（1）和式（2）分别改写为式 、式（7）：zmt = 3. 38A5iSwNZ （C。輕）并网a 2A5Ll 735 Xll_6/ （/ni 刀；） A, =3. 3ShSwNZ （Cs.随）汴网（fm /；） （7）

14、5.5化学示踪剂的最终用量式（6）计算出的是冇效示踪物质用错.而不是化学示踪剂的用M，M此应根据示踪剂的分子式 和商品的纯度.计算出化学示踪剂的商品用量。可由式（8）计算：卽為心 （8）式中：化学示踪剂的商品用量，t；n- 毎摩尔示踪剂中有效示踪物质的摩尔数：M、化学示踪剂的摩尔质量，gM,有效示踪物质的摩尔质fi，g;y化学示踪剂的商品纯度.小数。由于放射性示踪剂只检测其活度，冈此不考虑这一冈素。6采样监测6. 1监测范围a）按常规水动力场.注人井组内的生产井是必须监测的井。b）根据：要确定注入并组之外的一些生产井作为外围监测井。6.2监测内容确定各生产井上需要检测的注入井注入的示踪剂种类.

15、向分析实验室提供分析明细表。3采样频率应根据测试层的渗透率和井距条件确定采样频率.遵循先密后疏的原则。当测试区域的并距在20）在注人示踪剂之后应立即采样.第1天每隔4h采样一次.第2天每隔采样一次.第3天 开始每天采样一次；一直持续到有效示踪物质浓度连续出现3个下降点。此后的2个月内应 每2天采样一次；然后采样频率可改为每3天采样一次。O当观察到冇效示踪物质采出浓度连续下降.汴出现明破变缓趋势后.可再适当延长采样频率。d）在有效示踪物质采出浓度降至峰值浓度的1）应能连续、均匀地注入示踪剂.不得形成多段塞或注人浓度不均匀。7.1.2放射性示踪剂注入工艺要求放射性示踪剂注人工艺除应具备7. 1.

16、I条件外.还应具备如下条件：a）在放射源与操作人员间应有适当的屏蔽保护.尽最缩短同放射性示踪剂接触吋间.减少人员 受到放射性物质照射的机会。1）完全密闭操作.不得出现任何渗漏。O应有清洗装置.保证放射性物质不能滞留在注入装置中.防止污染设侪和在拆卸管线吋喷溅 到人体，对人员造成伤害。d）不得污染井口。7.2示踪剂溶液的注入时间示踪剂的注人时间应以尽可能为捕捉到峰值点.获得清晰完整的有效示踪物质开采曲线创造条件 为出发点。a）应采用连续段塞注入方式。b）在井距小于油层渗透率较高的条件下（其见水吋间通常只有丨2个月.最短的只有 十几天），或以往水驱见水吋间小于3个月的情况下.化学示踪剂的注人吋间至

17、少应控制在 12h以上。c）考虑到放射性示踪剂的安全性.注人吋间可适当缩短，但至少应控制在4h以上。d）在井距较大（大于300m）或油层渗透率较低的条件下，或以往水驱见水吋间大于3个月时. 可以缩短示踪剂的注人时间，但仍须遵守7. 4和7. 5的规定。7.3示踪剂溶液的配制示踪剂溶液的配制应遵守以下规定：a）配制的示踪剂溶液浓度应低F示踪剂在水中的溶解度。b）应使用循环泵循环溶液.以至示踪剂充分溶解于水中，无固体颗粒为止。c）保证矜配制池的溶液浓度相同。d）应保证配制示踪剂溶液用水的质量.不得使用不符合水质标准的含油污水。e）配制示踪剂溶液之前.应充分清洗配制池.防止示踪剂之间相互混杂.及油等

18、杂物注入井中。f）现场配制记录内容应包括：注入井号、示踪剂名称、每个配制池加入的示踪剂数最（核实后 的准确数量）和水的体积、经核实后的示踪物质注人总fi、水的总最、实施单位、负责人、 实施日期等。使用放射性示踪剂时，可省略此步骤，但应在实验室负压箱内将放射性示踪剂分装进同位素源容 器.并测定将要注人的同位索准确活度值（注明测定U期.以后将以此活度为准，进行物质平衡计算 和衰变修正）。7.4示踪剂溶液的注入速度和注水速度注入时必须保证其井口注人压力和注人最与正常注人时一致。7. 4. 1示踪剂溶液的注入速度示踪剂溶液的注人速度应根据配制的示踪剂溶液总3和合理的注人吋间确定.见式（9）：/i.r=

19、V,rAi式中：（7i.tr示踪剂溶液的注入速度，m /d；V,r- 示踪剂溶液的总体积.t,示踪剂溶液的合理注人时间.do7. 4.2 水的注入速度(10)在井口混合稀释后注入油层方式下.注入水的速度见式Qi.w Qiw式中：%/Z3(Z/ /X4/O精确点 标准样品 #砂样 S 8. 75/2X35Zz100200300400, mg/L图A. 1碘离子成对样品控制图式中：S标准离差;d有效示踪物质在标准样品和砂示踪剂混合样品间的浓度差，mg/L；A,标准样品的有效示踪物质浓度，mg/L；砂示踪剂混合样品中有效示踪物质的浓度，mg/L；”成对样品分析次数。A. 1.2动吸附实验动吸附实验也

20、称为流动实验.它是为了确定待选有效示踪物质的流动特性而进行的实验。试验中 通常把氯离子作为“理想”有效示踪物质看待，如果它与氯离子的流动特性相近的话，就nJ以认为该 有效示踪物质能够跟踪注入水的流动。图A. 2示出了 Greenkorn给出的实验装置。模型装于长为2. 74m、直径为38. 1mm的岩心夹持 器内.在橡皮套筒内装33块岩心.毎段岩心直径为25,4mm.长为76. 2mm。用地层盐水饱和岩心. 用氮水系统向套筒加压.使用一台稳压驱替泵.向示踪剂存储器加压.通过过滤器至模型.使用一 台自动取样器采集样品.并记录过滤器前后的压力。图A.2动吸附实验装置制备流动试验示踪剂溶液吋.一部分

21、作为标准样品保存起來。示踪剂以1 5mL/h的速度.泵入 过滤器和模型.扛至注入2倍孔隙体积为止.随后以4mL/h的速度注入2倍孔隙体积的地层盐水。 每隔5个样品分析一个样品。由于流体的前沿在多孔介质中的流动是不均匀的指进.它在孔隙大小不等的孔隙中运动所产生的 速度变化.以及向死孔隙的传质.导致示踪剂突破一洗提曲线呈SB。曲线的位置和形状取决于扩散一 弥散作用和吸附脱附作用的影响。在实验基础上，做出如图八.3所示的突破洗捉曲线.并比较有效示踪物质采出曲线与氣离子 采出曲线。当有效示踪物质的曲线与氯离子曲线相近.在注人1.25倍孔隙体积吋给出物质平衡，相 互间的差异不超过5%吋.就可以认为这种有

22、效示踪物质的吸附较小.是接近于理想的.如图A.3中 的碘化物和溴化物。与此相反.澉苦岩酸和硼的突破洗提曲线表明.其吸附量比氯大得多.这样橄 苦岩酸和硼就不能作为有效示踪物质使用。A.2吸附水动力学研究装置K. Carder等人提出了一种研究有效示踪物质在油层岩石上吸附问题的水动力学装置（见参考文 献 0。如图A.4所示，它的主要部件包括：一台流体储存器，一台安装在恒温箱里的多段高压岩心夹 持器.一只冋压阀.以及一台高版精密流鼂泵。有效示踪物质以段塞方式注入.将氚水作为理想示踪Q/SY 1272005Q/SY 1272005图A. 3流动试验突破一洗提曲线采样器 |11111|图A. 4天然岩心

23、水动力学测定有效示踪物质流动特性的试验装置剂，用米评价待选有效示踪物质的吸附特性。由水动力学试验可确定有效示踪物质的滞后系数见式（A.3）:R = - （A.3）HT（）式中：R有效示踪物质的滞后系数，量纲1；/K有效示踪物质在试验条件下，弥散曲线达到最大值时所需要的时间，S;IHTI）氣水达到最大值时的时间.S。吸附系数同尺的关系如下见式（A.4）:尺=1 + Kd/2,（1 多#） （A. 4）式中：r2P多孔介质的颗粒密度.g/cm3;总孔隙度.小数。将式（A.3）和式（A.4联立.求解/ （式A.5）：图A.5可以看出，51同氚水的弥散曲线接近于一致.因此12;1在试验条件下K（1 =

24、（）.是一-种 “接近理想”的有效示踪物质.即没有测到它吸附到岩石上。而图A.6示出.以两种不同浓度（l（Mmg/L和5（MMmg/L）溶解于Cs惰性溶液中，岩心 驱待试验和氚水试验结果则表明.选择出的有效水踪物质浓度高到足以产生不同的K（l值.至少浓度Q/SY 1272005 Q/SY 1272005 低的W 溶液不适于用作有效示踪物质。在Cs浓度最低的试验中，得出的值最高（.29），即 大大滞后了。在Cs浓度高的试验中.它的弥散曲线接近于氚水的弥散曲线.并且这种有效示踪物质 的滞后量较少（Ki = ）.）6）。0. 0450. 0000. 005 HTOx 125 !T10. 0400.

25、0350彡 0. 0300. 0250. 0200.0150.01060流出流体体积，mL图A. 5 HTO和l2M在储层条件下砂岩岩心中的弥散曲线附录B（资料性附录）示踪剂分配系数测定方法R前文献中已报导了以下几种常用的测定分配系数的试验方法：静态平衡容器法（见参考文献 0、川）、柱流法（见参考文献W）、Kapoor重复循环法（见参考文献W）、地球化学研究 公司法（见参考文献11）、分段液流注人（FIA）法（见参考文献12）、色谱柱流动特性法（见 参考文献8）。推荐使用阿姆斯特丹的KoninKlijKe/Shell实验巾心，K. A. I. Knaepen等人提出的分段液流注人 法，它具有以

26、下优点：a）能够迅速地达到平衡状态，测定一个分配系数只需2h。1）试验精度髙，优于%，根据误差分析.测定残余油饱和度的精度在2%Vt以内。c）能够模拟各种油藏条件。d）巾于试验吋间短.在测定酯类分配系数吋.减少了生成的醇类，从而提高了试验精度。e）设备相对简单.无需标定内部体积。f）操作简单容易。g）不产生乳化物.易于检测分析。h）所X的样品数蛩少.一次试验只：要5UmL左右的样品。B. 1基本原理图B. I描述f分段液流注人装置运行原理。它基本上是将两种非混相液体（如油和盐水），通过 丁字形管汇或分配器汇合到一起.当丁字形管汇同中空的螺旋管（它起到丫平衡管的作用）相连接的 时候.就建立了两种

27、液体有规则的交荇分配流动通道。油和水能以任一选定的小段塞交锊地进入中空 螺旋管，使其充分混合，又不会产生乳化物。当某种示踪剂被加进其中一种液相中的时候，由于各液 体段内较强的内部环流作用.能够以一定的浓度比迅速地达到平衡.并在平衡管的末端一个大口径分 离柱内发生了相分离（主要依箱密度差）.从分离出的各相屮.可以直接测定示踪剂的浓度。B.2实验装置分段液流注人法测定分配系数实验装置由下述部分组成：a）注人系统（平流泵1）试验供样系统（即卨版配样器及示踪剂活塞容器）。O进样控制系统。d）样品混合平衡系统（平衡盘管、回压阀）。e）采出样品收集系统（液气分离器、A动采样器）。0装置的清洗系统。g）恒温

28、装置。但该装置也有不足之处。由于原装置中采用了在线计址，而使其过于复杂化，同吋其丁字形管汇 采用人丁_切换改变注入液流的种类，很难保证按设计要求注人等比例的液流。为使其更适合我国的具 体条件.提卨试验的精度.对艿做了适当地改进。为达此ri的.设汁r一种A动切换阀（分配器）.使油和水能以任一选定的小段塞交替地进人中 空螺旋管.使其充分混合.乂不会产生乳化物。由于有了自动切换阀，减少一台注入泵，从而避免r 由于切换动作不协调，容易憋旺的现象.使其操作更加简单.提卨了试验自动化程度。改进后的分配 实验装置如阁B.2所示。平衡气瓶采样中间容器注入泵回压阀气体流童计液气分离器.油水沉降管自动采样器图B.

29、2改进后的分配系数实验装置B.3试验过程分配示踪剂nf由离线气相色谱仪检测它在两相屮示踪剂浓度.放射性示踪剂nHIl各种类型计数器 检测。尽管K值是山平衡条件下油屮示踪剂浓度G,和水十示踪剂浓度G,之比直接求出的，但确定 油相屮示踪剂浓度C.是相当复杂的因此在实际操作屮.该示踪剂的分配系数K值足应用物质平衡 方法根据测得的水相中示踪剂浓度计算出来的。其实验过程简述如下：a）没定注入泵的注入速度（由于平衡符的总体积约为127mL.为能在2h3h内完成试验.栗 速应为2mL/min）。1）根据测试层生产水汕比.设计水、汕注入段塞大小（此数据应在实践中加以摸索.可先由 1mL2mL开始），并设定水、油通道的自动切换吋间。c）采集踪剂样品.测