压裂示踪技术简介

油田水力压裂示踪技术中国原子能科学研究院原子高科股份有限公司新疆中油大诚油气技术有限公司目录：水力压裂示踪技术背景水力压裂示踪技术主要内容反射性压裂示踪砂示踪砂注入装置压裂示踪测井仪压裂示踪测试系统压裂示踪理论计算及实验室刻度实验压裂示踪现场试验示踪结果解释结论水力压裂示踪技术背景水力压裂技术，就是经采油井或注入井向油藏中注入高压水、在油藏中制造人工裂缝以提高其渗透性，从而提高注采速度的技术，是低渗透率油藏开发的主要手段。其过程是：携带有支撑沙的高压液体注入缝中，裂缝逐渐向前延伸，这样，在地层中形成了具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。压裂原理示意图油田压裂施工现场油田水力压裂技术简介：水力压裂示踪技术背景意义：水力压裂缝的形态对于合理安排井位、选择压裂施工作业参数，评估施工质量，具有十分重要的指导意义。都是对压裂裂缝的经验估算，并不能确定压裂裂缝的实际情况。★★★★★★★★★裂缝高度裂缝长度裂缝方位裂缝对称性裂缝微观形态水力压裂裂缝评价技术：放射性同位素示踪技术在油田水力压裂效果评价的应用简称为压裂示踪。它主要用于在压裂过程中，将不同能量的示踪剂加入压裂液中泵入地层，然后通过类似于自然伽玛能谱测井仪的工具测量井眼周围的伽玛计数率，从而得到支撑剂的分布情况、估算裂缝导流能力、评价分段压裂的效率、判识裂缝高度及扭曲度。右图为美国岩心公司的压裂示踪测试结果图谱（蓝色为前置液示踪砂活度，黄色为携沙液前段示踪砂活度，红色为携沙液后段示踪砂活度）水力压裂示踪技术背景水力压裂示踪技术主要内容放射性压裂示踪砂目前开发了以下三种压裂示踪砂示踪砂型号核素视密度（g/cm3）目数半衰期锑-124示踪砂Sb-1243.620/4060.4铱-192示踪砂Ir-1923.720/4074.2钪-46示踪砂Sc-463.720/4085放射性压裂示踪砂示踪砂的性能•三种示踪砂的球度都大于0.9球度•酸蚀•体密度•视密度•示踪砂在77MPa的闭合压力下，•其破碎率小于5%抗破碎能力样品ms（g）mfp（g）mfs（g）SSb示踪砂（20～40目）5.014.419.21.0%Sc示踪砂（20～40目）5.114.419.40.5%Ir示踪砂（20～40目）5.014.419.40.0%样品ρb（g/cm3）Sb示踪砂20～40目1.8Sc示踪砂20～40目1.9Ir示踪砂20～40目1.9样品ρa(g/cm3)Sb示踪砂20～30目3.6Sc示踪砂20～30目3.7Ir示踪砂20～30目3.78示踪砂注入装置示踪砂注入装置示踪砂注入装置示踪砂注入装置控制器主要性能指标：额定功率：400W；电压：220V；频率：50Hz出口压力：0.8MPa示踪砂注入种类：3种；示踪砂体积：每种10mL流量：1L~50L/h控制方式：远程有线控制，最大50m压裂示踪测井仪压裂示踪测试系统是其实是一种改进了的自然伽玛能谱测井仪，其测试过程与自然伽玛能谱测井过程类似，能够同时测出裂缝中三种示踪砂的近井浓度，并将数据传回地面。与专业测井仪公司合作研制了压裂示踪测井仪。主要性能指标：直径:43mm最大工作压力:100MPa最高工作温度:140°C探测器:25X150mmNal压裂示踪测试系统数据采集和解释系统压裂示踪理论计算及实验室刻度实验使用蒙特卡罗方法对示踪砂用量，有效探测深度和示踪砂能谱响应进行了模拟。并在实验室刻度井对模拟结果进行修正。基于上述M-C模型，并通过刻度井修正可以得到以下结果，用于指导后续现场试验及结果解释示踪砂型号最大响应深度（cm）最小用量（×106Bq）Ir-192示踪砂45cm15Sc-46示踪砂62cm6.72Sb-124示踪砂65cm24.6现场环评认证现场环评认证阶段排量液量支撑剂示踪剂种类示踪剂用量阶段时间修正阶段时间开始时间点行程目标位置电机速度m3/minm3t名称mCimin：secminmin:secmmmmmm/h前置液728124Sb64:003.501402502400滑溜水7252.546Sc2.63:423.54:0010120176滑溜水7253.146Sc3.33:443.511:1613133224滑溜水7253.846Sc4.03:473.518:3416149272滑溜水7254.446Sc4.73:493.525:5519168320滑溜水725546Sc5.33:503.533:1821189368滑溜水7306.846Sc7.24:394.040:4229218434滑溜水7307.546Sc7.94:413.048:5532250635基液7206192Ir5.43:1125.057:101125092基液74014192Ir12.56:2860:2127基液75020192Ir17.98:1366:4938基液72022.5192Ir20.28:2175:0244基液72010192Ir9.03:2483:2320压裂示踪现场试验在长庆油田开展了两口井的压裂示踪现场试验阶段排量液量支撑剂示踪剂种类示踪剂用量阶段时间修正阶段时间开始时间点行程目标位置电机速度m3/minm3t名称mCimin：secminmin:secmmmmmm/h前置液1.0-1.212.0Sb-124610701402501200滑溜水1.23.30.5Sc-46232109119280滑溜水1.25.01.0Sc-465431319138373滑溜水1.224.06.0Sc-4628201517112250448滑溜水1.215.74.5Ir-19240131037140250840顶替液1.22.0+2.1压裂示踪案例连接注入装置及压裂系统示踪砂注入测井远程操作压裂示踪案例通过该曲线及其他测井和地质资料可以得出以下结论：•裂缝从1796.1米向下延伸到至少1799.1米，近井共有4条裂缝，总缝高至少3米；•随时间变化的支撑剂分布情况表明，早期支撑剂铺置与后期支撑剂铺置情况一样；•从示踪成像图上看不到裂缝扭曲问题；•从示踪成像图上看不到有未压裂或欠压裂的层段；•压裂示踪成像图中蓝色代表的示踪剂在前置液中的高强度伽玛计数表明，前置液阶段滤失过大，射孔段上方存在固井窜槽；•从压裂示踪成像图可以发现，在射孔段上部裂缝有些扩展。压裂示踪案例结论自主研发了三种压裂示踪砂，示踪砂注入装置，合作研制了压裂示踪测井仪和解释软件。通过现场试验，解决了一系列工程应用难题。同时，注入过程与美国岩心公司相比更加安全可控，获得油田方面的好评。测试结果也得到认可。通过现场试验的压裂示踪测井数据，今后开展压裂示踪测试服务的时候，三种示踪砂的用量应当适当调整。水力压裂示踪技术的研究尚属国内首次。该研究为替代进口产品和推广该项技术服务打下了基础。