海上油田井間示蹤測(cè)試示蹤劑用量設(shè)計(jì)優(yōu)化

趙廣淵，郭宏峰，張 博，常 振，夏 禹

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津 300459）

海上油田井間示蹤測(cè)試示蹤劑用量設(shè)計(jì)優(yōu)化

趙廣淵，郭宏峰，張 博，常 振，夏 禹

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津 300459）

井間示蹤測(cè)試中示蹤劑用量設(shè)計(jì)最常用的方法是總稀釋模型和Brigham-Smith模型。詳細(xì)分析了兩種模型的優(yōu)缺點(diǎn)，總稀釋模型無(wú)法控制示蹤劑的產(chǎn)出峰值濃度，而B(niǎo)righam-Smith模型具有只適用于五點(diǎn)井網(wǎng)和未考慮井組外的稀釋作用兩個(gè)局限性，并且模型中的彌散常數(shù)和峰值濃度兩個(gè)參數(shù)具有不確定性。結(jié)合海上油田井間示蹤測(cè)試的礦場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，考慮注采系統(tǒng)完善程度的影響，提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，并針對(duì)井組外注入水的稀釋效應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行修正。新的用量設(shè)計(jì)模型應(yīng)用于海上油田20余井組的井間示蹤測(cè)試，計(jì)算簡(jiǎn)便，適應(yīng)性顯著。

井間示蹤測(cè)試；示蹤劑用量；優(yōu)化；海上油田

水驅(qū)開(kāi)發(fā)已成為海上油田最廣泛應(yīng)用的二次采油方法，油田進(jìn)入高含水期后，油層動(dòng)用狀況和剩余油分布對(duì)開(kāi)發(fā)策略的部署與后期挖潛的調(diào)整至關(guān)重要。井間示蹤測(cè)試技術(shù)通過(guò)向油層注入示蹤劑跟蹤注入水的運(yùn)動(dòng)軌跡，示蹤劑的推進(jìn)方向及其采出動(dòng)態(tài)，為人們認(rèn)識(shí)油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律和儲(chǔ)層非均質(zhì)特征提供了直接度量。示蹤劑產(chǎn)出響應(yīng)曲線作為位置和時(shí)間的函數(shù)，提供了流體運(yùn)動(dòng)的定量描述，因此獲得清晰完整的示蹤劑產(chǎn)出響應(yīng)曲線是井間示蹤測(cè)試成功的關(guān)鍵[1，2]。鑒于環(huán)保和安全的要求，目前海上油田常用的示蹤劑主要為非放射性化學(xué)示蹤劑。較高的用量一般情況下生成的產(chǎn)出響應(yīng)曲線較為清晰，但會(huì)導(dǎo)致測(cè)試成本過(guò)高，且產(chǎn)出水回注后導(dǎo)致示蹤劑產(chǎn)出曲線模糊不清；用量太低，又使得產(chǎn)出響應(yīng)曲線峰值不明顯，影響解釋分析的有效性[3]。

本文結(jié)合海上油田井間示蹤測(cè)試的礦場(chǎng)實(shí)踐，對(duì)現(xiàn)有的示蹤劑用量設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了優(yōu)化，得到的設(shè)計(jì)方法既能滿(mǎn)足井間示蹤測(cè)試要求，又計(jì)算簡(jiǎn)便。海上油田的應(yīng)用實(shí)例驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方法的可靠性及有效性。

1 常用的示蹤劑用量設(shè)計(jì)模型

1.1 礦場(chǎng)示蹤劑總稀釋模型

這一模型是假設(shè)注入的示蹤劑被均勻地稀釋在水驅(qū)波及到的全部體積中，估算產(chǎn)出示蹤劑的平均濃度。為保證能在這一濃度下進(jìn)行檢測(cè)，必須注入足量的示蹤劑，可認(rèn)為峰值濃度遠(yuǎn)高于平均濃度。

將油藏的幾何形狀近似為徑向體積，根據(jù)相關(guān)油藏資料，總稀釋體積Vd可表示為[4]:

式中:R－注采井距；h－油層有效厚度；Sw－含水飽和度；φ－孔隙度。

在總稀釋體積內(nèi)要求注入的示蹤劑平均濃度為10倍的分析儀器檢測(cè)下限，即最小檢測(cè)極限（MDL）。所以需要注入示蹤劑的用量Q為:

該模型的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)單、方便使用，缺點(diǎn)是無(wú)法控制最大的使用量，因此地面最大產(chǎn)出量無(wú)法控制，一方面可能導(dǎo)致測(cè)試成本較高，另一方面，若產(chǎn)出水中濃度過(guò)高的示蹤劑回注到注水井，會(huì)影響其他井組的示蹤劑測(cè)試。

1.2 Brigham-Smith模型

Brigham-Smith模型可避免總稀釋模型的缺點(diǎn)，給出了五點(diǎn)法井網(wǎng)中示蹤劑的用量計(jì)算方法[5]。

式中:G－示蹤劑用量，t；h－油層有效厚度，m；Sw－含水飽和度；φ－孔隙度；Cp－示蹤劑產(chǎn)出濃度的峰值，mg/L；α－孔隙介質(zhì)的彌散常數(shù)，m；L－注采井距，102m。

該模型假設(shè)如下:（1）示蹤劑在均質(zhì)的平面均質(zhì)油藏中流動(dòng)；（2）流度比為1；（3）含水飽和度不變；（4）示蹤劑與注入水的混合作用僅由發(fā)散流動(dòng)而引起；（5）不考慮示蹤劑在地層巖石表面的吸附量。

示蹤劑產(chǎn)出峰值濃度一般取分析儀器最低檢測(cè)極限的50～100倍，但分析儀器的檢測(cè)精度與樣品預(yù)處理、檢測(cè)方法、標(biāo)準(zhǔn)曲線等有關(guān)。彌散常數(shù)取決于孔隙介質(zhì)的特性和驅(qū)替過(guò)程中流體的黏度比，不同儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)存在較大差異。因此，在使用該模型設(shè)計(jì)示蹤劑用量時(shí)，孔隙介質(zhì)的彌散常數(shù)和示蹤劑產(chǎn)出峰值濃度兩個(gè)參數(shù)的取值對(duì)示蹤劑用量有較大影響，造成設(shè)計(jì)結(jié)果的不確定性。

2 示蹤劑用量設(shè)計(jì)模型優(yōu)化

井間示蹤測(cè)試獲得的示蹤劑產(chǎn)出響應(yīng)曲線，是注入到地層中的示蹤劑被地層水稀釋、混合后，被采出到地面的結(jié)果，因此示蹤劑的注入量設(shè)計(jì)要充分考慮稀釋、混合作用，才能保證測(cè)試獲得有效的產(chǎn)出響應(yīng)曲線。

海上油田的開(kāi)發(fā)多采用甜點(diǎn)布井方式，注采井網(wǎng)不規(guī)則（見(jiàn)圖1a）。因此，根據(jù)海上油田井間示蹤測(cè)試的礦場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出考慮井網(wǎng)完善程度對(duì)稀釋作用的影響的示蹤劑用量設(shè)計(jì)模型:

式中:T-示蹤劑濃度倍數(shù)；Kc-井網(wǎng)校正系數(shù)，當(dāng)受效油井?dāng)?shù)為1～2，Kc=0.8，當(dāng)受效油井?dāng)?shù)為3～8，Kc= 1，當(dāng)受效油井?dāng)?shù)＞8，Kc=1.2。

在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，井網(wǎng)可能不規(guī)則，注采關(guān)系也可能不平衡（見(jiàn)圖1b）。中心井以速率qi注入，而每口生產(chǎn)井分別以速率qpl生產(chǎn)。因此，每口生產(chǎn)井泄油面積不同，接受到注入流體的數(shù)量也不同。根據(jù)Deppe[6]（1961）近似法，注入流體流入4口井的流量同各井的產(chǎn)量成正比（式5）。

式中:qp-累積產(chǎn)量；流向l井的流體日注入量；qi-注水井日注水量；VT-注進(jìn)井網(wǎng)的示蹤劑總體積；VTl-流向l井的示蹤劑注入體積。

圖1 不規(guī)則和不平衡的示蹤劑注入井網(wǎng)

由于存在井組外部的流量，示蹤劑的濃度被稀釋?zhuān)⒃黾恿讼鄳?yīng)的采出體積。所以，由式（4）計(jì)算出的示蹤劑用量應(yīng)根據(jù)式（5）來(lái)加以修正。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2015年，在海上A油田首次實(shí)施井間示蹤測(cè)試，至目前已累積實(shí)施達(dá)20余井組，使用新的用量設(shè)計(jì)模型以來(lái)，所有井組均達(dá)到了測(cè)試目的，設(shè)計(jì)模型使用方便有效，且保證了測(cè)試的成功率。

A油田E平臺(tái)2015年陸續(xù)投產(chǎn)了7口油井，其中部分油井實(shí)際生產(chǎn)情況與開(kāi)發(fā)方案設(shè)計(jì)具有較大的差異。為了分析這些原因，同時(shí)明確注入水的驅(qū)動(dòng)方向，為后期油藏分析、配注調(diào)整等措施提供依據(jù)，對(duì)E5井組進(jìn)行了井間示蹤測(cè)試。

E5井測(cè)試層垂深為1 675.2 m～1 702.5 m，注水層有效厚度為8.1 m，含水飽和度為50.9%，平均孔隙度29.8%。該井2006年8月投注，注水層位NmIV8，配注量320 m3/d，該井周?chē)苄в途蠩1、E2、E4、E8、E9、E38h、E46h井，共7口井，平均注采井距500 m。

圖2 E5井組受效井示蹤劑產(chǎn)出濃度曲線

圖3 NmIV8層高滲區(qū)域滲透率分布圖

取T=20，Kc=1，本井組地層水中示蹤劑背景濃度經(jīng)化驗(yàn)為0.023 mg/L~0.089 mg/L，分析儀器的MDL為0.1 mg/L。根據(jù)式（4）計(jì)算示蹤劑S的用量為Q=1.91 t，根據(jù)式（5）中qp/qi=1.5，示蹤劑S用量修正為:1.91× 1.5=2.865 t。

2016年5月，向E5井注入示蹤劑S?，F(xiàn)場(chǎng)配制示蹤劑溶液濃度為10%，泵注最大排量20 m3/h，壓力6.8 MPa，泵注示蹤劑溶液結(jié)束后頂替15 m3注入水。

2016年11月，E5井組各見(jiàn)劑井的示蹤劑產(chǎn)出濃度曲線峰形完整（見(jiàn)圖2），結(jié)束監(jiān)測(cè)。各見(jiàn)劑井示蹤劑產(chǎn)出濃度曲線清晰，利用示蹤劑解釋軟件對(duì)示蹤劑產(chǎn)出濃度曲線進(jìn)行擬合，解釋得到地層高滲透層滲透率、等效厚度和剩余油分布等結(jié)果，NmIV8層高滲區(qū)域滲透率分布圖和剩余油分布圖（見(jiàn)圖3和圖4）。

圖4 NmIV8層剩余油分布圖

4 結(jié)論

（1）總稀釋模型無(wú)法控制示蹤劑地面最大產(chǎn)出量，Brigham-Smith模型中彌散常數(shù)和示蹤劑產(chǎn)出峰值濃度的不同取值對(duì)用量的不確定性影響較大。

（2）優(yōu)化后的用量設(shè)計(jì)模型可考慮井網(wǎng)完善程度和井組外流體的稀釋作用。

（3）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，優(yōu)化后的示蹤劑用量設(shè)計(jì)模型計(jì)算簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)的用量滿(mǎn)足測(cè)試要求，適應(yīng)性顯著。

［1］于瑞香，張?zhí)┥?，周偉?油田示蹤劑技術(shù)［J］.工業(yè)水處理，2007，27（8）:12-15.

［2］李臣，方志斌，劉春蘭，等.示蹤劑在砂礫巖油藏開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用［J］.新疆石油地質(zhì)，2005，26（1）:78-83.

［3］張善，馮向東.井間示蹤測(cè)試中示蹤劑用量計(jì)算方法［J］.大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2006，25（4）:48-51.

［4］趙培華，張培信，趙志勇，等.油田示蹤技術(shù)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2005.

［5］Brigham，W E，Smith，D H.Prediction of tracer behavior in five-spot flow［J］.SPE 1145，1965.

［6］Deppe，J C.Injection rate-The effect of mobility ratio,area swept and pattern［J］.SPEJ 1472，1961:81-91.

大港采油三廠少井高效多層系建產(chǎn)

大港采油三廠官1608斷塊官1608-14井、官1608-23井連獲日產(chǎn)40噸以上高產(chǎn)，上套先導(dǎo)井官1608-25井也喜獲工業(yè)油流，日產(chǎn)油4.91噸。整個(gè)斷塊日產(chǎn)達(dá)到105噸，實(shí)現(xiàn)多層系高效建產(chǎn)。

采油三廠位于大港油田最南端，已連續(xù)開(kāi)發(fā)40多年，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，開(kāi)采程度高，綜合含水率88.3%，可采出程度達(dá)78.2%，進(jìn)入“雙高”開(kāi)發(fā)產(chǎn)量遞減階段，迫切需要新資源投入來(lái)緩解老區(qū)上產(chǎn)壓力。

采油三廠通過(guò)老區(qū)外圍找新區(qū)、老區(qū)上下找新層，開(kāi)展成熟區(qū)中淺層滾動(dòng)增儲(chǔ)工作。技術(shù)人員對(duì)孔東主控?cái)鄬泳窦?xì)刻，采取塹中塊、塹中塹等疊加模式，發(fā)現(xiàn)了官1608儲(chǔ)量潛力區(qū)。采油三廠與研究院聯(lián)合攻關(guān)，重新研究評(píng)價(jià)計(jì)算官1608區(qū)塊，共部署新井11口，建產(chǎn)能2.52萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)多層系、多層段評(píng)價(jià)產(chǎn)能增儲(chǔ)提效。在實(shí)施過(guò)程中，為節(jié)約井場(chǎng)占地，采油三廠按照“井叢場(chǎng)”模式，分4個(gè)井場(chǎng)部署實(shí)施。

（摘自中國(guó)石油新聞中心2017-04-12）

Optimization of tracer dosage in the process of inter well tracer test in offshore oilfield

ZHAO Guangyuan，GUO Hongfeng，ZHANG Bo，CHANG Zhen，XIA Yu
（Production Optimization Division，China Oilfield Services Limited，Tianjin 300459，China）

The most common design methods of tracer dosage in the process of inter well tracer test are total dilution model and Brigham-Smith model.The advantages and disadvantages of two models are analyzed in detail.Total dilution model can not control the peak concentration value of tracer production.However,Brigham-Smith model can only be used in five-spot well pattern and ignores the dilution effect of water outside the well group.Two parameters of this model,diffusion constant and peak concentration,have uncertainty.Combining the inter well tracer test practical experience in offshore oilfield,an optimized design model is proposed,which considers the effect of completion level of injection-production system.The new model is then corrected based on the dilution effect of water outside the well group.The new dosage design model was used in 20 wells tracer test in offshore oilfield,conveniently calculated and showing its adaptability.

inter well tracer test；tracer dosage；optimization；offshore oilfield

TE353.3

A

1673-5285（2017）04-0051-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.04.014

2017－03-08

趙廣淵，男，采油工程師，主要從事海上油氣田增產(chǎn)工藝技術(shù)方面的研究工作，郵箱:zhaogy0806@foxmail.com。