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小颗粒将有大作为!A-Dots纳米示踪剂初显身手

小颗粒将有大作为!A-Dots纳米示踪剂初显伸手

纳米技术在油气行业中已经得到了应用,为油气勘探和生产带来了无数的创新性解决方案,目前已有多种成熟产品投入使用。纳米技术大大促进了超亲水/超疏水涂层、可溶金属压裂、近井筒示踪剂精确控制以及页岩水基钻井液技术的发展。

此外,纳米级颗粒在油气藏勘探、生产中也展现出了良好的应用前景,可用于监测、改变油藏生产状况,为生产优化带来极大便利。在纳米颗粒应用的诸多个方面中,超顺磁纳米颗粒(增强电磁成像)、表面活性纳米颗粒和纳米颗粒示踪剂技术已经在实验室研发中取得了非常大的进展。

显然,纳米颗粒技术能否投入实际应用,首先取决于它们能否克服恶劣的油藏状况,保证任务顺利完成。然而,目前大多数纳米颗粒的稳定性还不足以使其顺利通过油藏岩层间缝隙,往往会形成颗粒堵塞,造成油藏流通能力下降。石油圈原创www.oilsns.com

近期,研发人员在常规研发过程中得到了意外收获,偶然发现的小粒径碳质纳米颗粒A-Dots展现出了良好的应用性能。研究发现,A-Dots能够顺利通过Arab-D油藏碳酸盐岩储层尺寸在10nm以下的孔隙,并且这些颗粒对荧光检测有感应,可以实现定量测量。

目前对A-Dots的表面化学性质还没有完全了解,但是其在Arab-D区块测试中表现稳定,测试油藏的总溶盐含量高达22%,温度100℃,孔隙压力3200psi。在之前的试验结果中,A-Dots在蒸汽吞吐单井测试中的回收率高达86%,此后,研发团队进行了A-Dots岩层迁移测试,取得了非常理想的结果,A-Dots展现出了其作为荧光纳米示踪剂的潜力。

现场操作石油圈原创www.oilsns.com

现场测试在四组注入—生产井中进行,每组注入、生产井地面距离2000ft。测试地点位于Arab-D区块,所有的注入、生产井均为成熟/水淹油藏,井深7500ft,压裂套管垂直井。I1至I4井为海水注入井,每口井的海水注入量为8000BPD,P1至P4井为生产井,每口井产量为8000BPD。在进行A-Dots试验前,这八口井已经正常运行一年以上,产液水含量超过95%。

在前期工作中,作为该区块监测方案的一部分,测试团队进行了井间化学示踪剂测试,主要目的是确定注入—生产井间的流道、连通性以及测试井间一致性。所以,在确定进行A-Dots测试时,现场已经获得了I3-P3井的连通性数据,以对比A-Dots测试结果,A-Dots颗粒由I3井注入,在P1-P4生产井监测A-Dots产出。

小颗粒将有大作为!A-Dots纳米示踪剂初显伸手

下图所示为A-Dots现场测试用注入设备。将300kg A-Dots颗粒与650桶海水混合后注入I3井,注入浓度为3000ppm。除了A-Dots外,研发人员还在注入的混合液中加入荧光钠盐NaFl作为辅助示踪剂,以提高监测效果。文献报道,NaFl在油藏热采中使用频率极高,且在高盐卤水环境中表现出了非常强的稳定性,测试人员在海水与A-Dots混合前即加入100kg NaFl,其浓度为1000ppm。混合液注入前还需滤除大颗粒物(50目滤筛),防止对井筒造成损害。

小颗粒将有大作为!A-Dots纳米示踪剂初显伸手

取样与分析石油圈原创www.oilsns.com

四口生产井的取样频率为2次/周,取样在与井口连接的取样管线进行,取样量为2L。取得的样品含油量较高,在2%–5%之间,在进行荧光检测之前这些原油必须脱除。油、水分离需要三天时间,生产水由不锈钢针头注射器吸出,之后取少量样品水用10ml二氯甲烷萃取三次。从测试结果来看,二氯甲烷萃取对于优化荧光监测结果非常有效,将杂质信号干扰程度降低了至少三倍。

测试人员还进行了二氯甲烷萃取对A-Dots影响的空白试验。A-Dots浓度为1ppm,溶液组成与产出样品相同,结果显示,萃取过程对于A-Dots浓度影响非常小,可以忽略不计。

注入A-Dots约50天后,P3井产出水中检测到的A-Dots浓度要远远超过其他生产井,这与之前的化学示踪剂测试结果相符。随后,产出水中检测到的A-Dots浓度逐渐升高,证明A-Dots可以顺利穿过该地区油藏孔隙。为了量化A-Dots的产出量,测试人员在注入混合物存储罐(测试过程中保持100℃恒温)取样做出了校准曲线,以计算荧光物质与水反应造成的损失。

测试结果石油圈原创www.oilsns.com

纳米技术能否在油气行业成功应用主要取决于它们是否能够适应复杂、恶劣的井下情况,纳米颗粒可能要与注入液体、地层液体以及地下水共存,还要克服井下高温、高化学活性岩层的挑战,而且要保持高应用稳定性,至少要满足颗粒穿过岩层孔隙、达到指定油藏,而这一过程所需时间为几个月甚至几年。

本次测试非常成功,A-Dots顺利穿越了几百米的碳酸盐岩地层,到达了生产井。对四口生产井的产出水样进行每周一次的荧光光谱检测,结果显示至少有一口生产井中出现了A-Dots颗粒。这与之前化学示踪剂的测试结果相符,证明A-Dots成功穿越了地层。石油圈原创www.oilsns.com

总体来看,A-Dots在测试中表现出了极强的稳定性,可长时间发挥作用,这为油藏纳米颗粒技术发展带来了新的方向,即纳米颗粒不只能作为发挥被动作用的示踪剂,还可以根据作业需求对其结构和化学性质进行改善。A-Dots颗粒的成本很低,且对环境没有污染,是一种非常有应用潜力的商用荧光示踪剂。

来自/Dr. Mazen Y. Kanj等   译者/张德凯   编辑/Leia

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