采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法及检测装置.pdf

本发明提供了一种采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法。该方法包括如下步骤：用人造同位素载体制作得到示踪材料；将制成的示踪材料进行堆照，使之产生放射性，得到放射性示踪材料；将放射性示踪材料与砾石按配比混合均匀，得到混合砾石填料；用同位素示踪测井仪对需充填井段进行第一次探测；将混合砾石填料注入需充填井段，用同位素示踪测井仪对需充填井段进行第二次探测；对两次探测的结果进行对比分析，得到砾石充填的均匀度和分布井段信息，进而得到砾石充填效果的评价。本发明还提供一种采用同位素示踪的砾石充填效果检测装置。本发明的检测方法和检测装置采用放射性示踪技术原理，可以从地面上检测油井充填层段砾石的分布状态和均匀程度。

1.  一种采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法，该方法包括如下步骤：
用人造同位素载体制作得到示踪材料；
将制成的示踪材料进行堆照，使之产生放射性，得到放射性示踪材料；
将放射性示踪材料与砾石按配比混合均匀，得到混合砾石填料；
用同位素示踪测井仪对需充填井段进行第一次探测；
将混合砾石填料注入需充填井段，用同位素示踪测井仪对需充填井段进行第二次 探测；
对两次探测的结果进行对比分析，得到砾石充填的均匀度和分布井段信息，进而 得到砾石充填效果的评价。

2.  根据权利要求1所述的采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法，其特征在 于：所述用人造同位素载体制作得到示踪材料是将人造同位素和载体材料在100℃ -200℃包裹烧结2-20小时得到的。

3.  根据权利要求2所述的采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法，其特征在 于：所述人造同位素包括磷32、铱192、钴60、钡133和碳14中的一种或几种的组 合，所述载体材料包括树脂砂、陶粒砂和颗粒橡胶中的一种或几种的组合。

4.  根据权利要求1所述的采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法，其特征在 于：该检测方法还包括在将混合砾石填料注入需充填井段前，将混合砾石填料与携砂 液混合的步骤。

5.  根据权利要求1所述的采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法，其特征在 于：所述配比以体积比计为示踪材料∶砾石＝1∶100-1∶1000。

6.  根据权利要求1所述的采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法，其特征在 于：所述示踪材料的大小、密度、球度指标与砾石充填所用砾石的指标相当。

7.  一种采用同位素示踪的砾石充填效果检测装置，其特征在于：该检测装置包 括混合充填机构、数据采集处理机构、防砂筛管、同位素示踪测井仪；所述混合充填 机构与所述防砂筛管相连通，所述同位素示踪测井仪设置在所述防砂筛管内部，所述 数据采集处理机构与所述同位素示踪测井仪相电连接。

8.  根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于：所述混合充填机构包括流量 控制管路，混合器具、混砂车、压裂车组，所述流量控制管路用于控制放射性示踪材 料和砾石的流速，所述流量控制管路、混合器具、混砂车、压裂车组依次相连通，所 述压裂车组与所述防砂筛管相连通。

9.  根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于：该检测装置还包括砾石源、 同位素示踪材料源和携砂液源，所述砾石源和同位素示踪材料源分别与所述流量控制 管路线相连通，所述携砂液源与所述混砂车相连通。

采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法及检测装置
技术领域
本发明涉及一种采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法及检测装置，属于油井 充填检测技术领域。
背景技术
疏松砂岩稠油油藏、高泥质、细粉砂岩油藏在开发过程中，无论是采用直井、定 向井，还是水平井进行开发，都存在防砂难的问题，因为这些油藏泥质含量高，储层 出砂严重。因此，需要采取措施防砂，以便石油开采，而砾石充填技术则被认为是目 前最佳的防砂方法之一。
砾石充填技术的砾石充填效果不仅跟井身结构、地层物性等不变因素有关，还受 施工排量、携砂比、携砂液密度和粘度、砾石尺寸和密度等可变因素影响。无论何种 井型的充填作业完成后，充填效果传统上是以计算出来的“充填率”来衡量，或者靠 后期的防砂、产油情况进行笼统定性判断，无法用科学的数据评价实际的充填效果。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种采用同位素示踪的砾石 充填效果检测方法及检测装置，能够检测油井充填层段砾石的分布状态和均匀程度， 进而能够科学地评价实际的砾石充填效果。
本发明的目的通过以下技术方案得以实现：
一种采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法，该方法包括如下步骤：
用人造同位素载体制作得到示踪材料；
将制成的示踪材料进行堆照，使之产生放射性，得到放射性示踪材料；
将放射性示踪材料与砾石按配比混合均匀，得到混合砾石填料；
用同位素示踪测井仪对需充填井段进行第一次探测；
将混合砾石填料注入需充填井段，用同位素示踪测井仪对需充填井段进行第二次 探测；
对两次探测的结果进行对比分析，得到砾石充填的均匀度和分布井段信息，进而 得到砾石充填效果的评价。
上述的采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法中，(例如在地面上)将制成的 示踪材料进行堆照，使之产生放射性的步骤中，需要根据具体井的预计施工时间，按 常规方法对示踪材料进行堆照，并且人为控制示踪材料的半衰期，使示踪材料的放射 性在检测后快速经过半衰期。上述的控制示踪材料的半衰期可以通过选择合适的人造 同位素进行调整。
上述的采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法中，对两次探测的结果进行对比 分析，得到砾石充填的均匀度和分布井段信息，进而得到砾石充填效果的评价的步骤 中，均匀度和分布井段信息的数值及两次比较均是通过同位素示踪测井仪及其自带的 或外部的数据采集处理机构解释处理完成的，同位素示踪测井仪可以检测到示踪材料 发出的信号，通过数据采集处理机构解释可以得出示踪材料的分布情况和充填均匀 度，因为示踪材料和砾石是均匀混合的，从而可以得出砾石充填的均匀度。检测是分 井段一段一段探测的，最后得出整个充填井段的充填情况。
上述的采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法中，同位素示踪测井仪可以根据 不同的人造同位素释放的射线进行调整。对于不同的人造同位素，其射线种类不一样， 有α、β、γ射线，对于不同的射线需要用不同的探测仪，本申请优选使用γ射线探 测仪，因为γ射线穿透能力比较强，所以最好用γ射线，γ射线探测仪一般用G-M计 数管，碘化钠闪烁晶体探测计数。
上述的采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法中，优选的，所述用人造同位素 载体制作得到示踪材料是将人造同位素和载体材料在100℃-200℃包裹烧结2-20小时 得到的；但是根据载体材料的不同，参数也略不同，这里优选是以树脂砂为例。
上述的采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法中，优选的，所述人造同位素包 括磷32、铱192、钴60、钡133和碳14等中的一种或几种的组合，所述载体材料包 括树脂砂、陶粒砂和颗粒橡胶等中的一种或几种的组合。
上述的采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法中，优选的，该检测方法还包括 在将混合砾石填料注入需充填井段前，将混合砾石填料与携砂液混合的步骤。
上述的采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法中，需要根据施工井的具体情 况，按照合适的砂液比，即混合砾石填料与携砂液的比例，根据施工井的情况，按照 常规可分为高密度＞0.50L/L，中密度0.15-0.5L/L，低密度＜0.15L/L，计算需要的砾 石量，从而可以计算出需要的示踪材料数量。
上述的采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法中，优选的，所述配比以体积比 计为示踪材料∶砾石＝1∶100-1∶1000。
上述的采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法中，为保证示踪材料和砾石均匀 混合，需要两者指标一致或相接近；优选的，所述示踪材料的大小、密度、球度指标 与砾石充填所用砾石的指标相当。
砾石的指标如表1所示：
表1

本发明还提供一种采用同位素示踪的砾石充填效果检测装置，可以用于上述的采 用同位素示踪的砾石充填效果检测方法，优选的，该检测装置包括混合充填机构、数 据采集处理机构、防砂筛管、同位素示踪测井仪；所述混合充填机构与所述防砂筛管 相连通，所述同位素示踪测井仪设置在所述防砂筛管内部、使用时的测量段，所述数 据采集处理机构与所述同位素示踪测井仪相电连接。
上述的检测装置中，优选的，所述混合充填机构包括流量控制管路，混合器具、 混砂车、压裂车组，所述流量控制管路用于控制放射性示踪材料和砾石的流速，所述 流量控制管路、混合器具、混砂车、压裂车组依次相连通，所述压裂车组与所述防砂 筛管相连通。
上述的检测装置中，因为示踪材料是具有放射性的，且相对于砾石的用量，示踪 材料用量很少，示踪材料的用量要控制的要很精确，同时要解决好示踪材料与砾石的 均匀混合问题，因此，管线上装备流量控制管路，可以用于控制放射性示踪材料和砾 石进入混合器具的流速，并可以测定示踪材料排量。在保证砾石排量恒定的情况下， 根据砾石与示踪材料的混合比例，准确控制示踪材料的排量恒定，这样混合更加均匀， 且能实现长期在线作业。上述的流量控制管路可以包括固液流量控制阀门和流量计， 该流量控制管路可以同时控制示踪材料和砾石的流量，也可以分开独立控制，还可以 是两个流量控制管路分别独立控制示踪材料和砾石的流量。
上述的检测装置中，混合器具用于混合砾石和同位素示踪材料，也可以同时实现 对照；混砂车用于将携砂液与砾石和同位素示踪材料混合形成的混合砾石填料。
上述的检测装置中，优选的，该检测装置还包括砾石源、同位素示踪材料源和携 砂液源，所述砾石源和同位素示踪材料源分别于所述流量控制管路线连接，所述携砂 液源与所述混砂车相连通。
上述的检测装置中，砾石源用于提供砾石，同位素示踪材料源用于提供同位素示 踪材料，携砂液源用于提供携砂液。
上述的检测装置是这样应用的，按照上述的采用同位素示踪的砾石充填效果检测 方法的步骤进行，将放射性示踪材料与砾石通过流量控制管路后使用混合器具按配比 充分混合均匀，得到混合砾石填料；待用同位素示踪测井仪对需充填井段进行第一次 探测完毕；将混合砾石填料与携砂液使用混砂车混合，然后使用压裂车组注入需充填 井段，用同位素示踪测井仪对需充填井段进行第二次探测；两次检测结果通过数据采 集处理机构进行数据采集、处理、解释，得到对比分析结果，进而得到得到砾石充填 的均匀度和分布井段信息。
本发明的突出效果为：
本发明的检测方法和检测装置采用放射性示踪技术原理，可以从地面上检测油井 充填层段砾石的分布状态和均匀程度，推动砾石充填工艺技术的发展和完善，从而提 高防砂效果、延长油井寿命、增加油气产量，而且能为油井的后期改造提供直接依据。
附图说明
图1是实施例采用同位素示踪的砾石充填效果检测装置的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技 术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。下述实施例 中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明， 均可从商业途径获得。
实施例
本实施例提供一种采用同位素示踪的砾石充填效果检测装置，其用于本实施例的 采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法，如图1所示，该检测装置包括混合充填机 构、数据采集处理机构、防砂筛管1、同位素示踪测井仪2；所述混合充填机构包括 流量控制管路(安装有固液流量控制阀及流量计)、混合器具(搅拌机)、混砂车(常 规)、压裂车组(常规)，该检测装置还包括砾石源、同位素示踪材料源和携砂液源； 所述流量控制管路、混合器具、混砂车、压裂车组依次相连通，所述混合充填机构的 压裂车组与所述防砂筛管1相连通，所述同位素示踪测井仪2设置在所述防砂筛管1 内部、使用时的砾石充填测量段，所述数据采集处理机构与所述同位素示踪测井仪2 相电连接。所述砾石源和同位素示踪材料源分别于所述流量控制管路线相连通，所述 携砂液源与所述混砂车相连通。
本实施例的同位素示踪测井仪2包括依次连接的碘化钠闪烁晶体计数法γ射线 探测器(常规)，放大处理元件和PC，所述PC即为数据采集处理机构，放大处理元 件为电子元件，用于放大探测信号并传递给PC进行处理。
本实施例还提供一种采用同位素示踪的砾石充填效果检测方法。本实施例选用油 井为直井，油田油井防砂层的粒径中值在0.05-0.5mm，所用的砾石成分为石英砂和 陶粒砂，石英砂的球度不低于0.6，陶粒砂的球度不低于0.8，砾石粒径0.3-3mm，砾 石密度2.65，14MPa压力下破碎率≤8％。该检测方法包括如下步骤：
用人造同位素铱192和载体材料(砂)制作得到示踪砂，其大小、密度、球度等 指标与砾石充填所用砾石的指标一致；
将制成的示踪砂按常规方法进行堆照，使之产生放射性，并控制示踪材料的半衰 期，使示踪材料的放射性在检测后快速经过半衰期，得到放射性示踪砂；
将放射性示踪砂与砾石使用混合器具按体积比配比1∶1000混合均匀，得到混合 砾石填料3；
下入防砂筛管1和同位素示踪测井仪2至需充填井段(测量段)，用同位素示踪 测井仪2对需充填井段进行第一次探测；
将混合砾石填料3与携砂液使用混砂车混合，然后使用压裂车组通过防砂筛管1 注入需充填井段，混合砾石填料3和携砂液从防砂筛管1的末端填充到防砂筛管1 的外侧，进入需充填油井段，并用封隔器进行封堵，混合砾石填料3通过用防砂筛管 1进入油井，同位素示踪测井仪2对需充填井段进行第二次探测；
两次检测结果通过同位素示踪测井仪自带的数据采集处理机构进行数据采集、处 理、解释，对两次检测的结果进行对比分析，得到砾石充填的均匀度和分布井段信息。 移动同位素示踪测井仪2至下一测量段，得到分成多个测量段(5m或10m为一个分 井段)的整个填充井段的测量数值，数据采集处理机构对所得的数值进行比较，本实 施例的最佳充填井段充填率与最差井段充填率差值小于10％，各个井段的充填率都大 于80％，数据采集处理机构的人机交互界面显示砾石充填均匀，砾石充填效果较好。
由上可见，本发明的检测方法和检测装置采用放射性示踪技术原理，可以从地面 上检测油井充填层段砾石的分布状态和均匀程度，推动砾石充填工艺技术的发展和完 善，从而提高防砂效果、延长油井寿命、增加油气产量，而且能为油井的后期改造提 供直接依据。