本發(fā)明涉及油氣井壓后評估技術(shù)，具體是一種水平井壓裂后返排示蹤檢測方法。

背景技術(shù)：

壓裂技術(shù)作為提高油氣井增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要技術(shù)舉措，其在油氣田的勘探開發(fā)中發(fā)揮著日益重要的作用，而壓裂效果則在很大程度上取決于對地層情況的認(rèn)識(shí)和了解。如何認(rèn)識(shí)和了解地層情況，這就需要對油氣井進(jìn)行壓后評估。

目前，對于直井的壓后評估主要是通過示蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。而水平井則由于其井況的特殊性，以及存在的多級分段壓裂技術(shù)舉措，無法簡單的依照直井的示蹤技術(shù)進(jìn)行壓后評估，這也就無法確定水平井的B靶點(diǎn)液體是否返排出井筒、井筒是否暢通等等，帶來一系列技術(shù)難題。此外，現(xiàn)有同位素、微量物質(zhì)示蹤技術(shù)所用的示蹤劑需要特定的人員檢測、投放，成本高昂，而價(jià)格低廉的無機(jī)鹽示蹤劑或者熒光染料等由于加注、投放技術(shù)的不足，無法實(shí)現(xiàn)示蹤劑濃度在壓裂液中的精確加注，進(jìn)而導(dǎo)致以此為基準(zhǔn)的壓后評估存在較大的技術(shù)誤差，不夠穩(wěn)定和可靠。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足、以及水平井的特殊性，提高一種檢測結(jié)果穩(wěn)定、準(zhǔn)確、可靠的水平井壓裂后返排示蹤檢測方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種水平井壓裂后返排示蹤檢測方法，包括下列順序步驟：

步驟1.在施工需求的壓裂液中加注示蹤劑，得示蹤壓裂液；

步驟2.將步驟1所得的示蹤壓裂液在直井中進(jìn)行壓裂和返排試驗(yàn)，記錄壓裂施工參數(shù)、返排參數(shù)并對示蹤返排液按一定的間隔時(shí)間采樣，分別檢測不同時(shí)間段所采集的各樣品中的示蹤濃度，獲得示蹤返排液中示蹤濃度隨時(shí)間變化的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；

步驟3.采用與步驟2相同示蹤濃度的示蹤壓裂液對水平井進(jìn)行壓裂施工，記錄施工參數(shù)、返排參數(shù)并對示蹤返排液按一定的間隔時(shí)間采樣；分別檢測不同時(shí)間段所采集的各樣品中的示蹤濃度，根據(jù)下式獲得所檢測樣品對應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間段示蹤壓裂液的實(shí)際返出量：

式中，Q_x為所檢測樣品對應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間段示蹤壓裂液的實(shí)際返出量；

C₁為當(dāng)前時(shí)間段所采集樣品中的示蹤檢測濃度；

Q為截止當(dāng)前時(shí)間段水平井返出的返排液總量；

C₂為直井返排試驗(yàn)中的、對應(yīng)當(dāng)前時(shí)間段的示蹤返排液所含示蹤濃度的基準(zhǔn)值；

接著，根據(jù)下式獲得所檢測樣品對應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間段水平井所返出示蹤段的返排率：

式中，η為所檢測樣品對應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間段水平井所返出示蹤段的返排率；

Q₁為當(dāng)前時(shí)間段所對應(yīng)壓裂時(shí)間的示蹤壓裂液入地量。

所述示蹤劑為胭脂紅示蹤劑；步驟1中的示蹤劑在施工所需壓裂液中的加注包括下列具體步驟：

1).根據(jù)設(shè)計(jì)的胭脂紅濃度和示蹤壓裂液體積，按下式計(jì)算出所需的胭脂紅重量：W＝C_x×V₁；

式中，W為胭脂紅重量；C_x為胭脂紅濃度；V₁為示蹤壓裂液體積；

2).根據(jù)示蹤壓裂液體積和設(shè)計(jì)的施工排量，按下式計(jì)算出示蹤壓裂液的泵注時(shí)間：T＝V₁/Q₁；

式中，T為示蹤壓裂液的泵注時(shí)間；Q₁為施工排量；

3).根據(jù)恒速交聯(lián)泵的排量和泵注時(shí)間，按下式計(jì)算出需要配制胭脂紅示蹤劑的清水體積：V₂＝Q₂×T＝Q₂V₁/Q₁；

式中，V₂為需要配制胭脂紅示蹤劑的清水體積；Q₂為恒速交聯(lián)泵的排量；

4).將步驟1)計(jì)算出的胭脂紅均勻地溶解在步驟3)計(jì)算出的清水中，獲得胭脂紅示蹤劑；采用恒速交聯(lián)泵將胭脂紅示蹤劑泵入到混砂車的壓裂液中，以此精確地獲得示蹤壓裂液中的示蹤劑濃度。

步驟2所述直井為匹配水平井的同層位直井，所述直井中壓裂和返排試驗(yàn)是在直井的單層中進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)用。

步驟2中獲得的示蹤濃度隨時(shí)間變化的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)以曲線圖表示。

步驟3中獲得的返排率以曲線圖表示。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明以直井試驗(yàn)獲取的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)值，進(jìn)而針對水平井的特殊性實(shí)現(xiàn)單級的定量檢測，使水平井單獨(dú)層段壓裂液的返排實(shí)現(xiàn)定量化的檢測，進(jìn)而使檢測結(jié)果穩(wěn)定、準(zhǔn)確、可靠，實(shí)用性強(qiáng)；

2.本發(fā)明以成本低廉的胭脂紅示蹤劑進(jìn)行示蹤壓裂液的配制，經(jīng)濟(jì)性好；而且，壓裂液中的示蹤劑加注可靠、有效地實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)化，使示蹤劑在壓裂液中實(shí)現(xiàn)充分的混合溶解，達(dá)到高效利用，這種精確計(jì)量和高效利用的特性能夠有利于保障示蹤檢測結(jié)果的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和可靠性。

附圖說明

圖1為某水平井壓裂返排液的取樣樣品。

圖2為圖1所示某級樣品和總液返排率隨時(shí)間變化的曲線圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是一種水平井壓裂后返排示蹤檢測方法，它包括下列順序步驟：

步驟1.在施工需求的壓裂液中加注示蹤劑，該示蹤劑為胭脂紅示蹤劑，以此得到示蹤壓裂液；加注操作包括下列具體步驟：

1).根據(jù)設(shè)計(jì)的胭脂紅濃度和示蹤壓裂液體積，按下式計(jì)算出所需的胭脂紅重量：W＝C_x×V₁；式中，W為胭脂紅重量；C_x為胭脂紅濃度；V₁為示蹤壓裂液體積；

2).根據(jù)示蹤壓裂液體積和設(shè)計(jì)的施工排量，按下式計(jì)算出示蹤壓裂液的泵注時(shí)間：T＝V₁/Q₁；式中，T為示蹤壓裂液的泵注時(shí)間；Q₁為施工排量；

3).根據(jù)恒速交聯(lián)泵的排量和泵注時(shí)間，按下式計(jì)算出需要配制胭脂紅示蹤劑的清水體積：V₂＝Q₂×T＝Q₂V₁/Q₁；式中，V₂為需要配制胭脂紅示蹤劑的清水體積；Q₂為恒速交聯(lián)泵的排量；

4).將步驟1)計(jì)算出的胭脂紅均勻地溶解在步驟3)計(jì)算出的清水中，獲得胭脂紅示蹤劑；采用恒速交聯(lián)泵將胭脂紅示蹤劑泵入到混砂車的壓裂液中，以此精確地獲得示蹤壓裂液中的示蹤劑濃度；

步驟2.將步驟1所得的示蹤壓裂液在匹配水平井的同層位直井的單層中進(jìn)行壓裂和返排試驗(yàn)應(yīng)用，以此獲得示蹤返排液中的示蹤濃度隨著時(shí)間變化的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，具體的：

1).記錄示蹤壓裂液中的示蹤初始濃度；

2).進(jìn)行加砂壓裂施工，待加砂壓裂結(jié)束后，記錄關(guān)井時(shí)間；

3).待達(dá)到設(shè)計(jì)要求的關(guān)井時(shí)間后，開井排液，使井筒內(nèi)的液體全部返出井筒，整個(gè)過程中，認(rèn)真觀察返排液中的示蹤液是否返出，一旦返出便取樣記錄，之后每隔1小時(shí)取一次樣，直至地面無液體返出，分別檢測不同時(shí)間段所采集的各樣品中的示蹤濃度，根據(jù)每個(gè)樣品的采集時(shí)間和濃度數(shù)據(jù)，繪制示蹤濃度隨著返排時(shí)間變化的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)曲線圖，以此獲得示蹤返排液中示蹤濃度隨時(shí)間變化的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；

步驟3.采用與步驟2相同示蹤濃度的示蹤壓裂液對水平井進(jìn)行壓裂施工，以定量獲取某一級壓裂液開始返出的時(shí)間及返排率，具體的：

1).采用與步驟2直井試驗(yàn)的相同示蹤濃度的示蹤壓裂液；

2).將示蹤壓裂液注入水平井中，記錄示蹤壓裂液注入的時(shí)間和加砂壓裂完畢后的關(guān)井時(shí)間；

3).待達(dá)到設(shè)計(jì)要求的關(guān)井時(shí)間后，開井排液后，使井筒內(nèi)的液體全部返出井筒，整個(gè)過程中，認(rèn)真觀察返排液中的示蹤液是否返出，一旦示蹤液返出，則記錄開始返出的時(shí)間，以及總的返排量，并取樣，之后每隔1小時(shí)取樣并記錄該時(shí)間段的返排量；

4).分別檢測不同時(shí)間段所采集的各樣品中的示蹤濃度，根據(jù)下式獲得所檢測樣品(即很多樣品中的某一級樣品)對應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間段(即前述所檢測樣品的采集時(shí)間段)的示蹤壓裂液實(shí)際返出量：

式中，Q_x為所檢測樣品對應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間段(即該樣品的采集時(shí)間段)示蹤壓裂液的實(shí)際返出量；C₁為當(dāng)前時(shí)間段所采集樣品(即該樣品)中的示蹤檢測濃度；Q為截止當(dāng)前時(shí)間段水平井返出的返排液總量；C₂為直井返排試驗(yàn)中的、對應(yīng)當(dāng)前時(shí)間段的示蹤返排液所含示蹤濃度的基準(zhǔn)值，例如所檢測樣品的采集時(shí)間為第三級樣品、它的采集時(shí)間是從開始采集后的第三個(gè)時(shí)間段，則C₂為直井返排試驗(yàn)中的第三個(gè)時(shí)間段所采集樣品的示蹤濃度基準(zhǔn)值；

基于上式所獲得的數(shù)據(jù)，接著，根據(jù)下式獲得所檢測樣品對應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間段水平井所返出示蹤段的返排率：

式中，η為所檢測樣品對應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間段水平井所返出示蹤段的返排率；Q₁為當(dāng)前時(shí)間段所對應(yīng)壓裂時(shí)間的示蹤壓裂液入地量，例如，當(dāng)前時(shí)間段為開始采集后的第三個(gè)時(shí)間段，則Q₁為示蹤壓裂液從開始注入起、第三個(gè)時(shí)間段的入地量；其它變量如上式所示。

5).根據(jù)獲得的實(shí)時(shí)返排率數(shù)據(jù)，繪制水平井壓裂示蹤段隨著時(shí)間變化的返排率曲線圖。

下面結(jié)合直井A井和水平井B井的現(xiàn)場試驗(yàn)情況，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

1.直井單層應(yīng)用

主要目的是確定示蹤劑在地層中不同時(shí)間的返排液中的吸附量，為水平井定量判斷各級隨時(shí)間的返排率提供理論依據(jù)。

現(xiàn)場選取了直井A井作為單層試驗(yàn)井，其壓裂目的層是蓬萊鎮(zhèn)組氣藏，采用示蹤劑精確加注方法，設(shè)計(jì)和現(xiàn)場胭脂紅示蹤劑濃度為1250ppm。檢測結(jié)果：胭脂紅濃度會(huì)隨著返排時(shí)間的變化而降低，3h后濃度降低幅度變小，對于水平井施工結(jié)束至開井排液通常都需要3h，所以無論胭脂紅加在水平段哪一級，胭脂紅在地層中停留的時(shí)間均在3h以上，因此，水平井試驗(yàn)胭脂紅示蹤劑，可近似認(rèn)為不同時(shí)間胭脂紅濃度損失率均為20％。A井壓返液中胭脂紅濃度的檢測結(jié)果見表1所示。

表1 A井壓返液中胭脂紅濃度檢測結(jié)果

2.水平井應(yīng)用

水平井現(xiàn)場選取了B水平井，該井的目的層為蓬萊鎮(zhèn)組氣藏，示蹤目的是獲得泥質(zhì)含量高的層段(第一級)的壓后的排液情況，設(shè)計(jì)胭脂紅濃度與直井相同，為1250ppm。

現(xiàn)場因第一級施工限壓下排量低，入地胭脂紅液體22.7m³，遂將剩余的胭脂紅濃溶液加入到第二級，總共入地胭脂紅液體116m³，使用胭脂紅145kg。

開井排液后4.5h胭脂紅示蹤劑液體開始返出，此時(shí)開始取樣，以后每小時(shí)取樣一次并記錄階段返排量，直至施工結(jié)束后次日10:00，因火焰太高，無法取樣為止，所取樣品的1～10號(hào)樣(2014-8-13-22：00至次日10:00)如圖1所示。對樣品進(jìn)行檢測胭脂紅濃度，計(jì)算獲得該井胭脂紅示蹤液體隨著時(shí)間的返排率，開井返排12小時(shí)，第1、2級的總體返排率達(dá)到54.72％，如圖2所示。

以上具體技術(shù)方案僅用以說明本發(fā)明，而非對其限制；盡管參照上述具體技術(shù)方案對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：本發(fā)明依然可以對上述具體技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明的精神和范圍。