石油圈
如何评价水平井体积压裂效果和裂缝形态，已成为一项重要的工程问题。评价多产层分层产出情况通常采用多参数（磁定位、自然伽马、温度、压力、失水、密度、流量）生产测井组合仪测井方法。对于致密油藏水平井，采用分段体积改造后各层段产出情况无法用上述方法进行准确评价。
目前普遍采用裂缝监测等手段，如地面和地下结合的微地震监测方法，但该方法存在信噪比低、费用高、可信性差的缺点。同位素示踪技术是解决这一工程难题的有效方法，但将伽马放射性同位素标记后的示踪剂存在一定的放射性，对工程人员存在一定的伤害。
为解决上述问题，利用不同液体中示踪剂光强度值的不同的特性，形成一套ZO系列示踪剂监测技术。在分段压裂过程中选择特征各异的液体示踪剂，与措施液一同泵入地层，返排过程中示踪剂被地层流体携带至地面，通过对产出流体中所含示踪剂进行分类、化验分析和计算，得到各层段体积改造后的产液贡献率，并以此对井筒流体通道畅通情况进行分析判断，为体积压裂试采效果评价提供帮助。
1 技术原理
多层压裂产能监测原理是将示踪剂加入压裂液，在压后返排时密集采样监测示踪剂在返排液中的浓度变化（光强度值）。示踪剂的光强度值与产液的产出量成正比，且在产出液中的物理化学性质是稳定的，利用其固定的激发与发射光谱，将油井产出滤液放置比色皿中，设定激发波长与发射波长，在其返排时密集采集样品，监测示踪剂在返排液中的浓度变化（光强度值），据此判断各层段产出情况及贡献大小。
示踪剂随着压裂液注入油井后，首先沿压开裂缝进入地层，通过压裂液驱动，到达压裂缝最远端。压裂结束后，在生产压差作用下，示踪剂伴随地层流体向井筒回流，这时示踪剂的产出曲线会出现峰值，同时由于储层参数的展布和压裂效果的不同，曲线的形状也会有所不同。当压裂多层段时，因为每个层段物性差异，压裂效果不同，示踪剂推进距离也存在差异。返排过程中在一定生产压差下，示踪剂伴随返出液向井筒回流，这时示踪剂的产出曲线会出现峰值，由于每个压裂层段储集特征及压裂形成的裂缝存在差异，示踪剂推进距离也存在差异，绘制的曲线形状也会有所不同，有的示踪剂曲线出现多峰响应见图1。
图1.典型的示踪剂产出曲线
2 示踪剂技术参数
ZO系列示踪剂是显光类高分子化合物，具有很好的化学惰性和热稳定性，除具有化学浓度外还具有光强度值（cd），它们具有各自的固定发射光谱和激发光谱，并可同时进行检测。用于跟踪监测油气井分层（段）改造储层效果的ZO系列示踪剂无毒、无辐射，对地层无污染、无伤害。液体高度浓缩，耐酸、耐碱、抗氧化，与压裂液混合具有较高的相容性，对压裂液的性能无影响。示踪剂之间不相互影响，易鉴别、区分，技术参数如下：
（1）耐温200℃，耐压150MPa；
（2）抗剪切性：在120~153℃、170s-1速率下剪切60~90min，示踪剂性能不变；
（3）检测浓度：ppb级，投加浓度0.01%~0.015%；
（4）pH值：3~11；
（5）有效期：≥500d。
3 示踪剂加入流程及用量优化
3.1 加入流程
（1）压裂施工时，从混砂车加入示踪剂，不同的层段施工，加入不同的示踪剂，但加入浓度相对统一，现场施工根据不同的施工排量均匀调整加入速度；
（2）也可以在配好的压裂液中加入示踪剂，但示踪剂的浓度要一致，不同的储层要使用含有不同示踪剂的压裂液；
（3）在压裂液返排期间，连续跟踪监测取样、计量，直到返排结束，在下泵合层生产期间，也必须做到跟踪监测、计量，了解正常生产时的被跟踪井出液量的大小，井别不同跟踪取样的要求也不同；
（4）分析、化验、检测返排液；
（5）数据、曲线综合分析处理，综合解释与评价（图2）。
图2.示踪剂投加工艺流程
3.2 用量优化
首先利用示踪剂最大稀释体积进行优化，
Vp=SHSwa （1）
再利用下式即可求得所投放示踪剂的用量。
A=fVpμ （2）
式中，Vp为示踪剂最大稀释体积，m3；S为泄油面积，m2；H为油层厚度，m；为孔隙度，%；Sw为含水饱和度，%；a为扫及效率，%；A为示踪剂的注入量，kg；F为示踪剂检测灵敏度，ppb；μ为余量系数（一般取2.5）。束探2x各段示踪剂用量见表1。
表1.束探2x井示踪剂投注各项参数优化表
4 示踪剂的取样
在压裂液返排期间，在排液管线出口（井口）取样，取样要求见表2。
表2.束探2x井取样程序
束探2x井从2013年11月21日21：00时Ø2mm油嘴放喷，开始取样跟踪监测，直到12月15日跟踪监测结束，历时25d。本阶段共取样246个，合格246个，阶段累计排液1425.37m3，日均57.01m3。
5 资料分析处理及曲线特征
对现场所取样品首先进行室内筛选预处理，246个样品均符合要求，经过比对、过滤、分离、提纯化验分析；再通过荧光分度计VV-160a专用仪器，对246个样品中每种液体示踪剂的浓度分别进行分析测定，测得246组有效数据。综合评价分析得出束探2x井监测简况见表3，示踪剂产出曲线见图3。
从示踪剂监测累积回采量而求得的各层段产液贡献率见表4。从日产液贡献率曲线上看，第7段在8~16d期间贡献率大，第3段在13~20d期间贡献率最大（图4）。
表3.束探2x井监测产出简况
图3.束探2x井压裂后各层段示踪剂产出响应叠加曲线
表4.束探2x井压裂后各段产出状况表
注：1/3/5/7、主产液层段合计贡献率77%；2/6次产液层段贡献率合计23%。
图4.束探2x井压裂后各段产液量日贡献率曲线
6 结论
（1）将示踪剂加入压裂液，利用示踪剂的光强度值与产层的产出液量成正比的原理，通过在措施后返排过程中密集采集产出流体样品，并对产出流体中所含示踪剂进行分类、化验分析和计算方法，可以较为准确地得到各层段改造后的产液贡献率。
（2）各层段间贡献率有一定的差异，表明其储层的缝网导流能力存在一定差异。
（3）示踪剂监测表明，各压裂段均有不同程度的产出，这一信息不仅对各压裂段产出状况进行了评价，同时也证实了井筒上下分布的五级封隔桥塞的生产通道是畅通的，从而消除了多段压裂井效果分析评价时的不确定因素。
（4）通过对分层压裂井各层段示踪剂产出特征曲线的分析而得出的各层（段）的贡献率，对分层（段）压裂效果综合评价，以及今后进一步优化设计、指导施工提供了重要依据。同时，由于该技术应用属于新技术尝试，有待于通过今后进一步应用，不断深化认识，为致密油气井压后评估及方案优化决策提供帮助。
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