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小顆粒將有大作為!A-Dots納米示蹤劑初顯身手

小顆粒將有大作為!A-Dots納米示蹤劑初顯伸手

納米技術在油氣行業中已經得到了應用,為油氣勘探和生產帶來了無數的創新性解決方案,目前已有多種成熟產品投入使用。納米技術大大促進了超親水/超疏水涂層、可溶金屬壓裂、近井筒示蹤劑精確控制以及頁巖水基鉆井液技術的發展。

此外,納米級顆粒在油氣藏勘探、生產中也展現出了良好的應用前景,可用于監測、改變油藏生產狀況,為生產優化帶來極大便利。在納米顆粒應用的諸多個方面中,超順磁納米顆粒(增強電磁成像)、表面活性納米顆粒和納米顆粒示蹤劑技術已經在實驗室研發中取得了非常大的進展。

顯然,納米顆粒技術能否投入實際應用,首先取決于它們能否克服惡劣的油藏狀況,保證任務順利完成。然而,目前大多數納米顆粒的穩定性還不足以使其順利通過油藏巖層間縫隙,往往會形成顆粒堵塞,造成油藏流通能力下降。石油圈原創www.h29736.cn

近期,研發人員在常規研發過程中得到了意外收獲,偶然發現的小粒徑碳質納米顆粒A-Dots展現出了良好的應用性能。研究發現,A-Dots能夠順利通過Arab-D油藏碳酸鹽巖儲層尺寸在10nm以下的孔隙,并且這些顆粒對熒光檢測有感應,可以實現定量測量。

目前對A-Dots的表面化學性質還沒有完全了解,但是其在Arab-D區塊測試中表現穩定,測試油藏的總溶鹽含量高達22%,溫度100℃,孔隙壓力3200psi。在之前的試驗結果中,A-Dots在蒸汽吞吐單井測試中的回收率高達86%,此后,研發團隊進行了A-Dots巖層遷移測試,取得了非常理想的結果,A-Dots展現出了其作為熒光納米示蹤劑的潛力。

現場操作石油圈原創www.h29736.cn

現場測試在四組注入—生產井中進行,每組注入、生產井地面距離2000ft。測試地點位于Arab-D區塊,所有的注入、生產井均為成熟/水淹油藏,井深7500ft,壓裂套管垂直井。I1至I4井為海水注入井,每口井的海水注入量為8000BPD,P1至P4井為生產井,每口井產量為8000BPD。在進行A-Dots試驗前,這八口井已經正常運行一年以上,產液水含量超過95%。

在前期工作中,作為該區塊監測方案的一部分,測試團隊進行了井間化學示蹤劑測試,主要目的是確定注入—生產井間的流道、連通性以及測試井間一致性。所以,在確定進行A-Dots測試時,現場已經獲得了I3-P3井的連通性數據,以對比A-Dots測試結果,A-Dots顆粒由I3井注入,在P1-P4生產井監測A-Dots產出。

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下圖所示為A-Dots現場測試用注入設備。將300kg A-Dots顆粒與650桶海水混合后注入I3井,注入濃度為3000ppm。除了A-Dots外,研發人員還在注入的混合液中加入熒光鈉鹽NaFl作為輔助示蹤劑,以提高監測效果。文獻報道,NaFl在油藏熱采中使用頻率極高,且在高鹽鹵水環境中表現出了非常強的穩定性,測試人員在海水與A-Dots混合前即加入100kg NaFl,其濃度為1000ppm?;旌弦鹤⑷肭斑€需濾除大顆粒物(50目濾篩),防止對井筒造成損害。

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取樣與分析石油圈原創www.h29736.cn

四口生產井的取樣頻率為2次/周,取樣在與井口連接的取樣管線進行,取樣量為2L。取得的樣品含油量較高,在2%–5%之間,在進行熒光檢測之前這些原油必須脫除。油、水分離需要三天時間,生產水由不銹鋼針頭注射器吸出,之后取少量樣品水用10ml二氯甲烷萃取三次。從測試結果來看,二氯甲烷萃取對于優化熒光監測結果非常有效,將雜質信號干擾程度降低了至少三倍。

測試人員還進行了二氯甲烷萃取對A-Dots影響的空白試驗。A-Dots濃度為1ppm,溶液組成與產出樣品相同,結果顯示,萃取過程對于A-Dots濃度影響非常小,可以忽略不計。

注入A-Dots約50天后,P3井產出水中檢測到的A-Dots濃度要遠遠超過其他生產井,這與之前的化學示蹤劑測試結果相符。隨后,產出水中檢測到的A-Dots濃度逐漸升高,證明A-Dots可以順利穿過該地區油藏孔隙。為了量化A-Dots的產出量,測試人員在注入混合物存儲罐(測試過程中保持100℃恒溫)取樣做出了校準曲線,以計算熒光物質與水反應造成的損失。

測試結果石油圈原創www.h29736.cn

納米技術能否在油氣行業成功應用主要取決于它們是否能夠適應復雜、惡劣的井下情況,納米顆??赡芤c注入液體、地層液體以及地下水共存,還要克服井下高溫、高化學活性巖層的挑戰,而且要保持高應用穩定性,至少要滿足顆粒穿過巖層孔隙、達到指定油藏,而這一過程所需時間為幾個月甚至幾年。

本次測試非常成功,A-Dots順利穿越了幾百米的碳酸鹽巖地層,到達了生產井。對四口生產井的產出水樣進行每周一次的熒光光譜檢測,結果顯示至少有一口生產井中出現了A-Dots顆粒。這與之前化學示蹤劑的測試結果相符,證明A-Dots成功穿越了地層。石油圈原創www.h29736.cn

總體來看,A-Dots在測試中表現出了極強的穩定性,可長時間發揮作用,這為油藏納米顆粒技術發展帶來了新的方向,即納米顆粒不只能作為發揮被動作用的示蹤劑,還可以根據作業需求對其結構和化學性質進行改善。A-Dots顆粒的成本很低,且對環境沒有污染,是一種非常有應用潛力的商用熒光示蹤劑。

來自/Dr. Mazen Y. Kanj等 ? 譯者/張德凱 ? 編輯/Leia

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