[发明专利]作为油藏纳米试剂的碳基荧光示踪剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于油藏分析的碳基荧光纳米示踪剂（fluorescent nano-agent tracer），及其制造方法和使用方法。

背景技术

原油是全球用作燃料和石油化工原料的碳氢化合物的主要来源。地下碳氢化合物勘探的最重要的一个问题涉及对无法看见的环境的探测与表征。类似地，在发现烃类沉积物后并准备对其进行开发和开采时，油藏地质学家和油藏工程师在对无法看见的大体积岩石进行建模时必须做出许多假设。

地下油藏数据传统上是通过将探针下降到钻孔中从而达到采样和/或探测油层的目的，以及地震测定法得到的图像获得的。首先，由于所得数据来源于单个的6英寸孔，这样的数据是不充分的，因此导致油藏数据不够全面，进而导致得到对油藏整体而言非常有限的视图。另一方面，由于其图像质量和分辨率不足，经解译的地震数据体（seismic volume）通常给出非常宽泛的视图。即使将这两种数据组合，也不能绘制出精确的高渗透性通道。

将可得的地质学数据、地球物理学数据、岩石物理工程学数据和钻井数据整合对高渗透性通道的检测、绘图和预测建模产生了令人关注的影响。然而，经整合模型的最终不确定性仅略优于所用方法各自所固有的平均不确定性。混合并整合再多的数据，在可交付使用的油藏图上的粗略的线条也仍然只是粗线条的。例如，在1:200,000比例的图纸上表示地下裂缝的0.5mm的潦草的标记，由于所述标记的宽度是相对于该图的比例尺而言的，该标记相当于描述了一个缝隙达200米的裂缝。这样潦草的标记并不能显示流体可能采取的精确通道。

另外，随着油田成熟，人们期望用于压力保持的流体注射（例如，二次强化采油）日益趋向不规律地浸入和不规则地清扫残余油柱（oil leg）。人们已经注意到需要确定、检测和绘制那些可能会引导注入流体使之在早期沿着侵入指（encroachment finger）上倾的通道。很多时候往往并不是这样，侵入的完成甚至比最坏的预期情况还要快，并且侵入的方向通常是完全不可预知的。而且，过早侵入通常是曲折的并且其方向会在3D空间方向上变化。这种曲折性会导致几乎不可能令人满意地确定对高渗透性通道的预测。尽管可以使用尖端技术的手段来解决这个问题，但是对高渗透性通道进行预测的能力仍存在高度的不确定性。

即使使用当前的技术，也不可能确定和预测流体指进在侵入油柱深处时所采取的确切通道，更不用说其之后的流向了。虽然工程数据（例如，水至数据（water arrival data），包括：产油井中检测到的水至情况，流量计数据，测试pH累积（test pH build-up），压力数据，以及生产/注入数据）主要是在钻孔处获得的，但是这些数据通常与凭空想象有关。所得地图提供了间接地、不可靠和粗略的途径来试图描绘油层地质概况。所得的地图是解释性的，油藏工程师们在精确地反应具体的地质特征时首先会脱离它们。此外，地图的分辨率太宽而导致甚至不能远程显示最多的地质特征（这些特征通常与高渗透性通道相关）。

绘制渗透性通道的其他井间方法同样受到分辨率问题的妨碍。即使利用日益发展的清晰度和分辨率增强软件包时，基于对3D、4D、剪切波或多元空间进行解译的地球物理学技术也仅仅只能概括性地绘制总体区域中的某些断层的少数样品，这些样品可能被定位或者未被定位。

在碳酸盐岩层中，具有缝隙以毫米计的裂缝或者仅为数厘米宽的地质体可以提供必要的管道以使注入流体流过基油（matrixed oil）。为了进一步说明这点，3cm宽的不发生驱替的裂缝在压力下可以使流体以数达西的速度移动。通过现有的解译地球物理学设备无法看到这样的尺寸。因此，在油藏结构图上所绘制的断层线仅能被视为是指出总体方向的宽箭头，而不能被视为是对实际渗透性通道的描述。此外，必须通过充分了解区域应力-应变状况来扩充地球物理学解译出的数据，从而筛选出对过早流体突破无帮助的裂缝群。

能够与注入流体一起引入的染料和放射性化学示踪剂在局部是有所帮助，但其通常不能显示主流体从进入井流至检测井所采取的实际通道。钻孔检测的方法是最准确的，但也存在显著的缺陷，例如为了绘制地图，必须将井场数据外推并转化为井间信息。外推法本身产生许多问题。与分子（化学）示踪剂相关的一些缺点包括扩散和吸附。由于分子示踪剂的尺寸小，它们往往会扩散到基质的所有小孔中（与较大的示踪剂相比），因此它们从注入井到生产井之间的行程需要花费更长的时间。另外，分子示踪剂的吸附作用也是一个影响因素，需要注射远多于预计量的化学示踪剂。