BY系列示踪剂应用情况介绍.ppt
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1、BYBY系列感光示踪剂监测技术介绍系列感光示踪剂监测技术介绍濮阳市汇金石油工程技术服务有限公司濮阳市汇金石油工程技术服务有限公司2013.12013.1汇报提纲汇报提纲第一部分第一部分 井间示踪监测原理井间示踪监测原理第二部分第二部分 示踪剂的物理、化学特性示踪剂的物理、化学特性第三部分第三部分 BYBY系列和常规示踪剂的室内实验系列和常规示踪剂的室内实验第四部分第四部分 BYBY系列示踪剂在缝洞油藏的应用情况系列示踪剂在缝洞油藏的应用情况第一部分第一部分 井间示踪监测原理井间示踪监测原理1 1、示踪监测原理、示踪监测原理注水井注水井采油井采油井采油井采油井井间示踪测试过程图在在监测监测井井单
2、单元的注水井中投加元的注水井中投加示踪示踪剂剂;按照制定的取按照制定的取样样制度,在周制度,在周围围生生产产油井中取油井中取样样、制、制样样;在特定在特定实验实验室室进进行分析,行分析,获获取取样样品中的示踪品中的示踪剂剂含量;含量;综综合分析合分析监测监测井的示踪井的示踪剂剂采出采出曲曲线线和和动动静静态态等相关等相关资资料,明确料,明确注入流体的运注入流体的运动动方向、推方向、推进进速度、速度、波及情况等信息。波及情况等信息。2 2、井间示踪监测解释储层连通状况的原理、井间示踪监测解释储层连通状况的原理示踪示踪剂剂的注入的注入参数曲参数曲线线等等已知注示踪剂已知注示踪剂已知全部油藏参数已知
3、全部油藏参数井间示踪分析正问题井间示踪分析正问题井间示踪分析反问题井间示踪分析反问题 未知某些油藏参数?未知某些油藏参数?已知示踪已知示踪产出曲线产出曲线已知注示踪剂已知注示踪剂示踪示踪剂剂求解地求解地层层参数就是正反参数就是正反问题问题的的结结合利用。合利用。第一部分第一部分 井间示踪监测原理井间示踪监测原理 这类示踪剂是最早的示踪剂品种,最开始它主要适用于寻找这类示踪剂是最早的示踪剂品种,最开始它主要适用于寻找井间井间的的连通性连通性,常见的,常见的品种有胭脂红、柠檬兰,它们都是红色或蓝色微细结晶粉末极易溶于水中。品种有胭脂红、柠檬兰,它们都是红色或蓝色微细结晶粉末极易溶于水中。优点:在低
4、温油藏(小于优点:在低温油藏(小于6060)用于判别储层)用于判别储层具有具有直观性。直观性。缺点:用作示踪监测时难以量化检测,用量极大。缺点:用作示踪监测时难以量化检测,用量极大。(1 1)染料类示踪剂)染料类示踪剂第二部分第二部分 示踪剂的物理、化学特示踪剂的物理、化学特性性1 1、国内各种示踪剂的物理化学特性、国内各种示踪剂的物理化学特性(2 2)化学类示踪剂)化学类示踪剂硝酸铵(硝酸铵(NHNH4 4NONO3 3)无色结晶体,相对密度无色结晶体,相对密度1.7251.725(25 25 ),分子量为分子量为79.9779.97,具有较好的溶水性。,具有较好的溶水性。优点:优点:其其N
5、ONO3-3-粒子的稳定性较好,易检测。较经济粒子的稳定性较好,易检测。较经济;缺点:与地层水反映后有亚硝酸盐产生,在地层水含细菌丰富时可成为其食物,缺点:与地层水反映后有亚硝酸盐产生,在地层水含细菌丰富时可成为其食物,在遇打击在遇打击时会爆炸,购买时必有公安部门的许可证时会爆炸,购买时必有公安部门的许可证,并按相关要求进行保管使用、运输,用量大。,并按相关要求进行保管使用、运输,用量大。硫氰酸铵硫氰酸铵(NH(NH4 4SCN)SCN)无色单斜晶系片状或柱状结晶体,有较好的溶水性,分子量为无色单斜晶系片状或柱状结晶体,有较好的溶水性,分子量为76.1276.12,比重,比重1.3051.30
6、5,其具有,其具有较好的溶水性。较好的溶水性。优点:优点:其其SCNSCN-粒子的稳定性较好,吸附量较小,易检测,检测精度高于硝酸铵粒子的稳定性较好,吸附量较小,易检测,检测精度高于硝酸铵。缺点:温度大于缺点:温度大于7070,易变质成硫尿,长时间存放易潮解。,易变质成硫尿,长时间存放易潮解。它同时也是土壤的除锈剂,故它同时也是土壤的除锈剂,故在外排时必须达国家标准在外排时必须达国家标准。用量少于硝酸铵,但同在一个级别。用量少于硝酸铵,但同在一个级别,价格较高,价格较高。第二部分第二部分 示踪剂的物理、化学特示踪剂的物理、化学特性性溴化钠(钾)(溴化钠(钾)(NaBrNaBr),),无色吸湿性
7、立方系晶体,相对密度无色吸湿性立方系晶体,相对密度2.75g/cm2.75g/cm3 3,分子量为,分子量为102.88102.88,水中溶解度大于,水中溶解度大于90%90%;优点:优点:其其Br-Br-与地层水物质很少交换,吸附量较小,检测精度高于硫氰酸铵与地层水物质很少交换,吸附量较小,检测精度高于硫氰酸铵。缺点:缺点:溴化钠(钾)的价格远高于上述两种化学示踪剂,检测过程较繁琐溴化钠(钾)的价格远高于上述两种化学示踪剂,检测过程较繁琐。碘化钾(碘化钾(KIKI),),无色或白色吸湿立方粒状晶体无色或白色吸湿立方粒状晶体,相对密度相对密度3.13g/cm33.13g/cm3,分子量为,分子
8、量为165.99165.99,有潮解性,水中溶解度大于有潮解性,水中溶解度大于99%99%。优点:优点:检测精度极高为上三种的千分之一检测精度极高为上三种的千分之一,地层中无此类物质。,地层中无此类物质。缺点:缺点:其价格是化学示踪剂中最高的(约其价格是化学示踪剂中最高的(约2020万元万元/吨)。吨)。工业尿素(工业尿素(CO(NHCO(NH2 2)2 2),),白色吸湿立方粒状晶体,有潮解性,水中溶解度大于白色吸湿立方粒状晶体,有潮解性,水中溶解度大于95%95%,密度,密度1.3351.335,分子量为,分子量为60.0660.06,含氮量为,含氮量为46%46%。优点:易检测。较经济;
9、优点:易检测。较经济;缺点:在地层水含细菌丰富时可成为其食物,遇热易分解,用量大。缺点:在地层水含细菌丰富时可成为其食物,遇热易分解,用量大。(2 2)化学类示踪剂)化学类示踪剂第二部分第二部分 示踪剂的物理、化学特示踪剂的物理、化学特性性(3 3)放射同位素类示踪剂)放射同位素类示踪剂常见的放射类示踪剂:常见的放射类示踪剂:氚水(氚水(HTOHTO),),是较低级别的重水之一,在很多工业领域得予应用,在油田井间监测中是较低级别的重水之一,在很多工业领域得予应用,在油田井间监测中更多的是应用其核物理量的可靠性,检测的灵敏性,是更多的是应用其核物理量的可靠性,检测的灵敏性,是射线示踪剂,射线能量
10、射线示踪剂,射线能量5.7KeV,5.7KeV,射射程程0.00550.0055,国家允许排放标准,国家允许排放标准1.111.1110104 4Bq/LBq/L。优点:检测精度极高,使用量极小,施工方便,经济可行。优点:检测精度极高,使用量极小,施工方便,经济可行。缺点:具有放射对人体有或多或小的损害,半衰期很长(缺点:具有放射对人体有或多或小的损害,半衰期很长(12.412.4年)极不易在地层中消除,年)极不易在地层中消除,对后期水处理有碍,使用受国家严格控制。对后期水处理有碍,使用受国家严格控制。碘碘I I135135,是碘的氚化物质,是,是碘的氚化物质,是射线示踪剂,射线示踪剂,射线能
11、量射线能量30KeV30KeV1.5MeV,1.5MeV,半衰期半衰期7070天射线天射线能量大于氚水能量大于氚水1010倍以上,穿透能力较大,国家允许排放标准倍以上,穿透能力较大,国家允许排放标准1.111.1110104 4Bq/LBq/L。优点:监测响应好,可以在线检测。优点:监测响应好,可以在线检测。缺点:放射性过强,对后期水处理有碍,同时对吸水剖面的测试也有一定干扰,使用受缺点:放射性过强,对后期水处理有碍,同时对吸水剖面的测试也有一定干扰,使用受国家严格控制。国家严格控制。第二部分第二部分 示踪剂的物理、化学特示踪剂的物理、化学特性性(4 4)微量物质类示踪剂)微量物质类示踪剂 微
12、量物质类示踪剂是近十年发展起来的示踪品种,此类示踪剂的共同特点是;微量物质类示踪剂是近十年发展起来的示踪品种,此类示踪剂的共同特点是;检测技检测技术精度提高,安全环保、无放射性,施工方便。术精度提高,安全环保、无放射性,施工方便。BY-1 BY-1(C(C2828H H2020N N3 30 05 5)感光类示踪剂是近几年发展起来的示踪剂品种,其是惰性感光物质感光类示踪剂是近几年发展起来的示踪剂品种,其是惰性感光物质与二酮三吡咯合成改进后的高分子化合物,具有化学成份浓度和物质光度双重特性,以及与二酮三吡咯合成改进后的高分子化合物,具有化学成份浓度和物质光度双重特性,以及较好的化学惰性,检测极限
13、高。较好的化学惰性,检测极限高。优点:成份浓度和物质光度双重技术特性,施工方便,经济可行,用量不大。优点:成份浓度和物质光度双重技术特性,施工方便,经济可行,用量不大。缺点:地层的吸附量较大比其它微量物质高出缺点:地层的吸附量较大比其它微量物质高出15-25%15-25%。第二部分第二部分 示踪剂的物理、化学特示踪剂的物理、化学特性性水溶性示踪功能聚合物水溶性示踪功能聚合物BY-1BY-2BY-3结结构构类类型型二酮双吡咯噻唑蒽酮氟代双吡唑分子式分子式C28H20N3O5C26H19N3O5S2C30H22F6N2O6分子量分子量478517620百克水中溶解度百克水中溶解度20100克30克
14、120克稳稳定定PH值值范范围围311511311稀溶液中分子直径稀溶液中分子直径小于6埃小于9埃小于10埃BYBY系列感光类示踪剂的主要特性系列感光类示踪剂的主要特性化学稳定和高检测灵敏度;化学稳定和高检测灵敏度;一般不易被岩层和油层吸附,一般不易被岩层和油层吸附,小于小于1nm1nm的分子直径(相对二十的分子直径(相对二十烷烃更小)容易通过各种岩层孔烷烃更小)容易通过各种岩层孔隙;隙;合适的水中溶解度和相对较轻合适的水中溶解度和相对较轻的质量,使其比无机盐类更容易的质量,使其比无机盐类更容易和注入水的水头保持同步。和注入水的水头保持同步。含有示踪结构的水溶性低分子量聚合物载体,保证了在高温
15、、高压的地层中,长时间含有示踪结构的水溶性低分子量聚合物载体,保证了在高温、高压的地层中,长时间运行下,示踪功能性的稳定。运行下,示踪功能性的稳定。第二部分第二部分 示踪剂的物理、化学特示踪剂的物理、化学特性性螯合微量物质(螯合微量物质(MgMg、TiTi、AlAl等)等)类示踪剂:类示踪剂:是一个比较大的示踪剂家是一个比较大的示踪剂家族,它是地层及所含流体中没有或含族,它是地层及所含流体中没有或含量极微的物质种类,其具有很高的检量极微的物质种类,其具有很高的检测极限值,可应用品种多。测极限值,可应用品种多。优点:示踪剂的检测极限高,可优点:示踪剂的检测极限高,可应用品种多,施工方便,经济可行
16、,应用品种多,施工方便,经济可行,用量极少。用量极少。缺点:必须具备缺点:必须具备HR-ICP-SMHR-ICP-SM仪器,仪器,这类示踪剂的购买、运输、保存都有这类示踪剂的购买、运输、保存都有较严格的要求,排出水的离子含量必较严格的要求,排出水的离子含量必须小于国家环保要求,检测技术要求须小于国家环保要求,检测技术要求高,单井费用高。高,单井费用高。第二部分第二部分 示踪剂的物理、化学特示踪剂的物理、化学特性性钆钆(GdGd)的的热热中中子子俘俘获获截截面面特特别别大大,天天然然GdGd有有7 7种种核核素素,其其原原子子质质量量、丰丰度度和和俘俘获获辐辐射射核核反反应应截截面面列列于于表表
17、1 1。155155GdGd和和157157GdGd俘俘获获辐辐射射核核反反应应截截面面特特别别大大,钆钆元元素素的的中中子子特特性主要决定于这两个核素。性主要决定于这两个核素。GdGd原子核截面的加权平均值高达原子核截面的加权平均值高达4900049000 1010-24-24 cm cm2 2。质量相同的钆,热中子俘获截面是淡水的质量相同的钆,热中子俘获截面是淡水的84568456倍倍。在。在1g1g淡水中加入大约淡水中加入大约0.12mg0.12mg钆则钆则可使俘获截面增加到可使俘获截面增加到45c.u.45c.u.对孔隙度大于对孔隙度大于30%30%的地层寿命测井可做定量解释。的地层寿
18、命测井可做定量解释。钆(钆(GdGd157157),),地层及所含流体中没有或含量极微的物质种类,检测极限值达地层及所含流体中没有或含量极微的物质种类,检测极限值达到到1010-13-13g/mlg/ml;优点:示踪剂的检测极限高,可采用在采油井井口采样与井下检测相结合,分优点:示踪剂的检测极限高,可采用在采油井井口采样与井下检测相结合,分小层算出钆示踪剂采出量和钆示踪可动水孔隙度。小层算出钆示踪剂采出量和钆示踪可动水孔隙度。缺点:检测技术要求高,仪器、设备昂贵。缺点:检测技术要求高,仪器、设备昂贵。第二部分第二部分 示踪剂的物理、化学特示踪剂的物理、化学特性性示踪剂的检测极限决定了示踪剂的性
19、能、技术指标和单井使用量。表中显示示踪剂的检测极限决定了示踪剂的性能、技术指标和单井使用量。表中显示了各种示踪剂的检测极限具体情况。了各种示踪剂的检测极限具体情况。2 2、各种示踪剂的监测极限、各种示踪剂的监测极限序号12345678910品种名硝酸铵硫氰酸铵溴化钠碘化钾尿素微量物质BY系列氚水钆碘135检测极限PPmPPmPPmPPbPPmPPqPPbPPtPPtPPt第二部分第二部分 示踪剂的物理、化学特示踪剂的物理、化学特性性A ARE RF ICRE RF ICS S0 0VRVRS S1 1VRVRP PNFNFISCISCREREVRVRT TNF普通隐现光,A吸收,RF共振隐现光
20、,P磷光,VR碰撞震动弛豫,IC 内转换,ISC系统间交叉,RE化学反应隐现光物质能量跃迁图隐现光物质能量跃迁图1 1、示踪剂光度与浓度的关系研究、示踪剂光度与浓度的关系研究第三部分第三部分 BY系列和常规示踪剂的室内实验系列和常规示踪剂的室内实验 I If f=2.3IoLC=2.3IoLC 式中:If隐现光强度(单位立体角内的光通量,cd坎德拉)Io激发光强度(cd)摩尔吸光系数(L/(molcm)C 溶液中隐现光物质的浓度(ppb)L液池厚度(mm)光量子产率()隐现光物质浓度与光强度关系式隐现光的产生是化学物质能从外界吸收并储存能量(如光能、化学能等)而进入激发态,当其从激发态再回复到
21、基态时,过剩的能量可以电磁辐射的形式放射(即发光)。1 1、示踪剂光度与浓度的关系研究、示踪剂光度与浓度的关系研究 采用蒸馏水配置了BY-1、BY-2、BY-3显光示踪剂从0.0001ppm到1ppm达到15种不同浓度的测试样品,得到光度与浓度的对应关系。BY-1BY-2BY-3第三部分第三部分 BY系列和常规示踪剂的室内实验系列和常规示踪剂的室内实验2 2、示踪剂热稳定示踪剂热稳定与矿化度适应试验与矿化度适应试验第三部分第三部分 BY系列和常规示踪剂的室内实验系列和常规示踪剂的室内实验 温度温度光强度(光强度(cd)25254040505060608090100120130140损失率损失率
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