Transcript 混合相驱动中气体示踪剂的研究

混合相驱动中气
体示踪剂的研究
指导老师：胡明辉教授
专业：海洋地质
作者：龚承林
一、引言
二、前人的研究成果
三、评述
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引言
石油是不可再生
的资源,在短期内没有
重大勘探发现的情况下,
如何从已有油井中抽出
更多的石油具有重要意
义,尤其是对于像我国
这样石油储量并不丰富,
而且大多数油田都已进
入中后期开采的国家更
为重要。
气体示踪剂技术可
以提供有关实际与预测
的采率之间的关系和储
层位置的信息；确定储
层内的剩余油饱和度和
非均质性分布；帮助我
们建立正确的地质模型,
控制油藏动态,调整注
入方案,最终达到提高
采收率的目的。我国的
油田开发大都已进入中
后期开采阶段，随着对
油藏地层结构的重新认
识，在混合相驱动开发的油藏中注入各类气体
示踪剂,来了解注入流体和被驱动流体在油藏
多孔介质中的流动特征是混相驱动油藏开发的
重要手段之一。
更为重要的是在我国示踪剂技术仅仅用于
水驱油藏，而气驱油藏的示踪剂测试解释技术
才刚刚起步。近几年，我国西部相继发现了不
少利于进行混合相驱动开发的挥发性油藏,为了
有效地开发此类油田,推动气驱油藏的示踪剂技
术的发展，研究气体示踪剂在油藏流体中的分
配滞流特点和其在油藏多孔介质中的流动特性、
对混相驱气体示踪剂产出曲线做出合理的解释
己成为石油科技人员亟待解决的问题。随着油
田开发水平的不断提高,示踪剂以其独特性能在
油田中运用越来越广泛。因此,加强“混合相驱
动中气体示踪剂的研究”就显得尤为重要。
●
前人研究成果
一、混合相驱动中气体示踪剂在国内外的研
究概况
气体示踪剂是指随气体流动，用于指示
气体的存在、流动方向和流动速度的示踪剂。
其主要有放射性气体示踪剂和化学气体示踪
剂两大类。
⑴.放射性气体示踪剂
60年代放射性气体示踪剂开始投入现场应
用,考虑到放射性示踪剂对人身安全和生态环
境的影响, 目前,在现场中已经很少用到放射
性气体示踪剂了。
⑵.化学气体示踪剂
化学气体示踪剂主要具有以下优点:无色、
无味、无腐蚀性、化学性质稳定、检测浓度极
低；在油藏岩石表面吸附量很小；在水中溶解
度极低；在标准状况下为液体，易于注入；并
且化学气体示踪剂应用所需费用比放射性示踪
剂低。化学气体示踪剂主要有以下几大类:
①.氟利昂
氟利昂是典型的有机气体示踪剂，这类示
踪剂无色、无味、无毒、无腐蚀性、化学性质
稳定。氟利昂类示踪剂不利于环境保护，加之
对原油的后期加工有影响，从1996年开始就禁
止使用氟利昂类气体示踪剂。
②.六氟化硫
六氟化硫作为气体示踪剂除了具有氟利昂
系列示踪剂的优点外，还具有耐高温(至
500℃)的特点。因此特别适合蒸汽驱,六氟
化硫示踪剂主要适用于井间距不太大，此外
六氟化硫作为气体示踪剂不仅已经在石油工
业广泛应用，并且还广泛用在仪器和管道的
检漏仪、大气示踪、地下水监测、计量应用
及矿井通风安全中。
③.全氟环烷烃(PFTs)
全氟环烷烃在油藏中的背景浓度可以忽
略,是无毒，无放射性，不可燃，无污染型
的气体示踪剂。同时全氟环烷烃是检出极限很
低的化合物，它的环状结构和吸附脂肪链的分
子对电子捕获探测（EC）非常敏感，最低检测
体积分数可以达到10-15—10-16。全氟环烷烃
示踪剂是较理想的油田气体示踪剂，也是今后
气体示踪剂发展的一大趋势。全氟环烷烃示踪
剂不仅用于石油工业，该技术还广泛用于研究
大气气体传输、室内通风监测、地下水和海水
流动以及水混合过程。
④.其它
其它可以用作油田气体示踪剂的物质还包
括氦—3，氮气和氩气等惰性气体。
二、混合相驱动中气体示踪剂的特征及评价指标
⑴.混合相驱动中气体示踪剂的特征
气体示踪剂技术主要在用油藏开发中的注气混相驱、
非混相驱和蒸汽驱中使用。一种优良的油田气体示踪剂
具有以下特征:
①.化学稳定和生物稳定；
②.不吸附于地层岩石表面；
③.与所指示的流体配伍；
④.在地层中本底(背景)浓度低：
⑤.易检出,灵敏度高；
⑥.无毒、安全,对环境与测井无影响；
⑦.在水中的溶解度非常低,在标准状态下为液态,在
油藏条件下为气体；
⑧.可存在于油藏环境中,与地层矿物不反应,稳定性
好。
⑵.混合相驱动中气体示踪剂的评价指标
在实际应用中,气体示踪剂的评价指标主要有以下
几个方面:
①.分配系数K
分配系数越小,越容易与注入气流同速,应用效果
越 好 。 在 原 油 中 的 分 配 系 数 指 标 范 围 :K≤0.20 较
好,0.20≤K≤0.25好,0.25≤K≤0.35中等,0.35≤K差。
②.滞留程度Q
滞留程度越大,表明需要注入更多的体积的注入流
体,才能达到同样的效果。现场应用规定滞留程
度 :Q≥1.10 差 ,1.10≥Q≥1.05 中 等 ,1.05≥Q≥1.02
好,1.02≥Q较好。
③.混合系数De
混相驱中气体示踪剂在油藏多孔介质中的分子对
流,扩散,机械弥散现象可用混合系数来定量判定。在
相同条件下,示踪剂不同,混合系数不同,评价范围
为:De≥0.75差,0.65≤De≤0.75好,De≤0.65较好。
④.稳定性α
气体示踪剂在油藏条件下的稳定性直接决定了混
相驱的监测信息的准确性。稳定性评价范
围:0.7≤α≤1较好,0.5≤α≤0.7好,α≤0.5差。
⑤.敏感性δ
气体示踪剂在油藏条件下的敏感性程度也直接决
定了混相驱的监测信息的准确性。敏感性评价范
围:0.7≤δ≤1较好,0.5≤δ≤0.7好,δ≤0.5差。
⑥.对环境的污染程度λ
一般气体示踪剂对环境和储层都有所伤害,在具体
应用中我们要考虑污染程度最小的,其评价范
围:λ≥0.5差,0.5≥λ好。
三、混合相驱动中气体示踪剂在油田开采中
的作用
混合相驱动中气体示踪剂在油田开采中得到了广
泛的应用,具体表现在：
⑴.油藏描述
气体示踪剂测试技术是近年来发展起来的对油藏
进行精细描述的一种重要手段。井间气体示踪利测试
通过对产出曲线特征 （包括示踪剂突破时间、曲线
形状、浓度高低、峰值特征、浓度下降特征等）的合
理解释，结合其它油藏工程方法和井筒测试方法，比
如吸水剖面、物质平衡、井史拟合等。可以定性判断
地层中高渗透条带、大孔道、天然裂缝、人工裂缝、
气窜通道、汽窜通道、封闭断层、封闭隔层等的存在
与否，研究不同注入流体的相对速度，油层的非均质
性及动用状况，描述油层的连续性，层系间或层间窜
流和注入井的井况，为后续的开发提供指导和依据。
⑵.气驱剩余油饱和度
1971年，Cooke提出将色谱理论用于测量剩余油饱
和度。他认为：将含两种或两种以上示踪剂的流体注
入一口井，然后从附近的另一口井中产出；如果示踪
剂分配系数不同，那么从注入井到产出井的流动过程
中，它们将会发生分离，它证明，所用示踪剂的分离
程度与剩余油饱和度的数值有定量的关系，这相当于
分析混合物所用的解析色谱带的分离现象。这就是用
气体示踪剂测试剩余油饱和度的基本原理。
根据这一原理可以用气体示踪剂测试来计算油藏中注
入气沿运移通道的平均剩余油饱和度。
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评述
混合相驱动中气体示踪剂技术是气驱油藏现场动
态监测及效果评价的重要技术方法，己经成为混相驱
综合监测方案中的重要组成部分,在国内外已经引起
了广泛的关注。通过阅读大量的文献资料是我了解到:
混合相驱动中气体示踪剂技术是一项在国内外引起了
广泛关注的新技术,目前尚需大量的工作对其加以完
善,具体表现在:
1.可用的油田气体示踪剂材料很有限,其重要原
因就是缺乏灵敏度高、操作简单的检测手段。因此,
气体示踪剂技术的广泛应用和发展需要分析检测技术
的进步作支撑,我们在混合相驱动中气体示踪剂技术
研究的同时应该加强对分析检测技术的研究；
2.气体示踪剂监测技术作为气驱中现场动态监测
及效果评价的重要方法。在国外已经广为关注,而在
我国,气体示踪剂技术几乎还是空白,在我国大部分油
田已经进入了二采、三采的情况下加大对此项技术的
研究力度；
3.对气体示踪剂在油藏中的流动和滞流机理、以
及其与油藏岩石和流体的相互作用的认识还很肤浅，
这严重制约了混合相驱动中气体示踪剂技术的发展,
建议加强对气体示踪剂室内实验研究工作。
我们相信，随着分析检测技术的发展和对气体示踪
剂在油藏流动机理研究的深入，以及示踪剂测试解释
技术和软件的日益成熟，混合相驱动中气体示踪剂技
术将日臻完善。