本发明涉及一种驱油水井,特别是注聚合物驱油水井吸液剖面测井的示踪剂及监测方法。 油田为提高采收率,采用边开采边注水驱油的开发方案。但到油田开发后期,提高注水驱油在生产过程中带来一些不良后果,有的采用化学驱油,混相驱油和热洗驱油;各种驱油方式都是通过水井进行,以水为载体注入井下,而各种驱油方式的工程效果都要通过测井技术对吸液剖面进行监测。目前,在注淡水井中,一般采用8a131微球吸水剖面测井仪进行监测,测井仪下井后,释放器释放8a131微球,而后进行监测对此。目前,油田后期正在注聚合物现场实验,而且已取得较明显的地质驱油效果。聚合物是高分子(大体积分子)水溶性物质,加入到水中后可提高水溶液的粘度和降低相对岩石渗透率,可提高油田采收率。但在注有聚合物水溶液中,由于水溶液的粘度高,在测井过程中通过释放8a131微球在聚合物水溶液中易抱团、聚堆,难于进入(被滤积在)射孔地层的孔道及地层里,尤其是低吸液地层很难或根本不能进入,这样使测井资料造成假象,不能准确分析驱油效果,使含8a131微球在注聚合物水溶液井下吸液剖面测井技术失败了,为此提出本申请。
本发明的目的就是为解决注水井,特别是注聚合物水溶液剖面井的测井问题,而提供一种具有吸收热中子能力较强,不具放射性可在地面易均匀混合于水的水井吸液剖面测井的示踪剂及监测方法,可准确地测量出注水井或注聚合物水井的吸液剖面。
本发明地目的可以通过以下技术方案来达到,根据稀土元素钆(Gd)具有很强的俘获热中子的能力,钆(Gd)元素不具有放射性,而且是一种十分稳定的元素,可在地面加注。具体过程是将含氧化钆粉末加入盐酸里,使多孔隙的二氧化硅微粒浸于含钆元素的盐溶液里,以二氧化硅微粒作载体使含钆的盐类附着其上,经烘干后,为使含钆元素的二氧化硅微粒悬浮于注井液里,为降低密度进行涂碳处理,获得含钆元素的二氧化硅微球A。当把微球均匀混入水井溶液或含聚合物水溶液注入井下射孔层位时,微球A随注入液滤积在射孔孔道及地层剖面上。采用脉冲中子-中子测井仪测量热中子飞行时间谱,并剔除井筒内热中子计数的本底影响,从而可以准确地测量出微球A滤积的位置及数量的多少,即可实现本发明的目的,准确测出注聚合物水井中各层位的相对吸液量。
除采用脉冲中子-中子测井仪测量热中子衰减时间谱方法监测钆微球滤集的位置和数量以外,还可以使用脉冲中子-γ测井仪或中子-γ测井仪测量钆俘获热中子时放出的特征γ射线的方法监测钆微球在地层中滤集的位置和数量。因为钆在俘获热中子时能放射出6.77Nev的高能γ射线,只要把γ射线探测器的下阈定在5.50Nev就可以剔除大量的本底计数,并且测到钆的俘获γ射线,获得同样的效果。
本发明与上述现有技术相比可以从根本上解决了,特别是注聚合物水井中在测井过程遇到的问题,所制成含钆元素微球,其中钆元素具有较强的吸收热中子的能力,又因为它是稳定元素,不具有任何放射性,便于使用,可在地面加注到水井液或含聚合物的水溶液里,经搅拌均匀悬浮于水溶液中,注入到井下射孔地层可滤积在孔道及层位上,而且滤积量与地层吸液量成正比。由于含钆元素微球具有较强的吸收热中子的能力,当采用脉冲中子-中子测井时,通过测量热中子衰减时间谱,剔除井筒内热中子本底计数的干扰,根据测得的热中子计数比值及总积分计数曲线,就可以准确地判断出注聚合物水井中射孔地层的相对吸液量。并且,本发明还可适用于一般注淡水井及其它注任何化学试剂的井,具有无任何放射性污染及测量精度高等优点。
图 1是含钆元素微球A结构示图。
图 2是在模型地层中测得的热中子衰减时间谱。
下面通过具体实施例将对本发明作进一步说明:
将氧化钆(Gd2O3)粉末与盐酸(HCl)在常温下按重量比7∶4混合均匀,获得无色透明的氯化钆水溶液,其反应方程式:
将多孔隙的二氧化硅(SiO2)微粒浸泡于氯化钆水溶液中,使其吸饱浸透,然后将饱和的含有钆元素的二氧化硅(SiO2)微粒烘干,水分全部蒸发掉,得含钆元素的二氧化硅微粒。将含钆元素的二氧化硅微粒表面进行涂碳处理,使每个微粒的体积扩大来降低其密度,如图1示得含钆元素的微球A,微球A里由多孔隙二氧化硅微粒1作骨架,由氯化钆2作充填物,外壳为涂碳层3;微球A经涂碳后其密度降低,可控制在1.03克-1.06克/〔厘米〕3。将含钆元素的微球A作示踪剂混入水井液或含聚合物水溶液中,水井液与微球A按重量比1000∶1-2配制,经搅拌使微球A均匀的悬浮于水井液中。
上述多孔隙的二氧化硅(SiO2)微粒是定型产品,粒径系列由100μm-几千μm,根据需要可自行选用粒径由100-3500μm之内的二氧化硅微粒。浸泡于氯化钆水溶液中,经吸饱浸透烘干后,其中钆元素的含量大于重量6.0%以上,经涂碳滚制微球A的球径可选自100μm-4000μm之内,外壳碳3具有保护作用,另外来调节降低微球的密度,确保微球悬浮于水井溶液中,当随溶液注入井下后约一个月左右,涂碳外壳可自行粉碎,使附着于多孔二氧化硅微粒上的氯化钆(GdCl3)溶解于溶液中,并随注入溶液流走,不影响再次监测。
为准确地测量到上述含钆微球的位置及其数量,我们应用脉冲中子-中子测井仪进行监测。脉冲中子发生器的工作频率是每秒一千周,每周的头50微秒发射脉冲中了。我们测量的是热中子衰减时间谱,见图2,图中实线为在有含钆微球滤积的吸液地层测得的谱线,虚线为无含钆微球滤积的吸液地层测得的谱线。因每周期的头100微秒之内测得的热中子绝大部分来自井筒内油管附近的,属于本底计数。为此。我们只对比分析每周期后九百微秒内的热中子计数的比值及总积分计数曲线,从而大大提高了该方法的灵敏度和测量精度。在井场,具体的施工工艺是:首先,在注入不含微球的聚合物水溶液的情况下,把井下仪器下到射孔层位,由上至下测出基值曲线,测完后,把仪器再下降5米停住,然后按每10米射孔段加2公斤含钆微球,每公斤微球配0.5-1.0吨含聚合物的水溶液在地面混匀后按常规压力和速度注入井下,注完后可继续注不含微球的聚合物水溶液。此时可将井下仪器由下到上测出射孔层位的吸液剖面曲线,由于地层的吸液量与滤积在地层剖面上的含钆微球的数量成正比,根据注入微球后的测井曲线与注入微球前的基值曲线的对比,则可计算出射孔地层的相对吸液量。
除采用脉冲中子-中子测井仪测量热中子衰减时间谱方法监测钆微球滤集的位置和数量以外,还可以使用脉冲中子-γ测井仪或中子-γ测井仪测量钆俘获热中子时放出的特征γ射线的方法监测钆微球在地层中滤集的位置和数量。因为钆在俘获热中子时能放射出6.77Nev的高能γ射线,只要把γ射线探测器的下阈定在5.50Nev就可以剔除大量的本底计数,并且测到钆的俘获γ射线,获得同样的效果。
一种水井吸液剖面测井示踪剂及监测方法,解决了采用8a131微球在注聚合物水井中不能监测的问题。该示踪剂系含钆(Gd)元素的微球,钆元素具有很强的俘获热中子的能力,不具放射性,性能稳定,可在地面混匀加注。通过脉冲中子-中子测井测量热中子衰减时间谱或使用脉冲中子-γ测井、中子-γ测井仪测量钆俘获热中子时放出的特征γ射线的方法监测钆微球在地层中滤集的位置和数量,从而计算出各地层的相对吸液量。