一种油田气驱监测用放射性同位素示踪剂的制备方法

本发明主要应用于油田气驱监测领域，涉及一种放射性同位素示踪剂的制备方法，特别是涉及一种油田气驱监测用放射性同位素示踪剂的制备方法。

背景技术：

1、以气驱油(gas enhanced oil recovery，geor)开发油田是上世纪七十年代中期出现的油田开采技术，其原理是通过向油层注入高压气体以推动原油向井口流动，可以定向驱替中上部位剩余油，此外，气驱油还可以通过气体的溶解和扩散作用，减少油的粘度和黏附力，使得原本难以采集的油能够被开采出来，从而提高微观、宏观驱油效率。相对于传统的采油方法，气驱油可以有效地提高油田的采收率，使得更多的油能够被开采出来，且气驱油的能源消耗更低，可以降低采油成本。此外，气驱油可以延长油田的生产寿命，减少后期的开采难度和成本，提高油田的开发效率。我国以气驱油开采技术发展比较晚，上世纪八十年代末出现了注氮气开采实验准备工作，此后长时间处于研究和准备阶段。近年来相关技术不断成熟，以气驱油进入了高速发展期。国际上采用的注入气体主要是氮气(脱氧空气)、二氧化碳和烟道气，我国主要采用氮气和二氧化碳。与二氧化碳相比，氮气具有资源充足不受地理条件限制、无腐蚀性、成本低等优点，更具推广价值。

2、监测数据是调整气驱采收方案的重要依据。目前，气驱监测最先采用的是涡轮流量计，其原理是通过测量流体通过涡轮叶片的旋转来计算流量，涡轮叶片的旋转速度与体积流量近似成比例，通过流量计的流体体积示值以涡轮叶轮的转数为基准。但注气开采时加入的发泡剂会粘住涡轮叶片，导致涡轮转动困难，造成测量结果失真，无法提供精确的定量结果，这是涡轮连续流量计不能克服的难题，所以目前涡轮流量计只能得到定性的结果。

3、注水开发动态监测中应用最广、最经济可靠的技术是放射性同位素示踪法，其原理是通过向注水液中添加放射性同位素示踪剂，利用放射性同位素的特性来追踪注入液体在地下的运移和分布情况，这种测井技术不受管柱影响、分层明显，被各油田广泛使用。示踪剂的缺乏使同位素示踪法很难移植到注气监测中，如果仍沿用现有的注水开发用示踪剂可能会遇到一些挑战，例如注水开发中使用的示踪剂通常具有较高的密度，可以与水相容并随注水液体一起向下运移，而在注气过程中气体的上升速度较快，示踪剂很难跟随气体一起上升，而可能会快速下沉到地层底部，不能上返，也很难准确地滤积在进气地层表面。此外，注水开发中的示踪剂通常具有一定的吸附性，可以在地层孔隙中滤积并保持一定的稳定性。然而在注气过程中，地层孔隙中的气体流动速度较快，示踪剂很难在进气地层表面准确地滤积并保持稳定。如果用相关流量方法监测，下沉速度过快，探测器跟踪困难，示踪剂移动速度与气体流动速度相关性也很差。

4、甲基溴(ch3-82br)是一种具有放射性的气体，其半衰期短(t1/2＝36h)，射线能量适中(92kev)，国外有用于管道气体示踪和地下管道泄漏定位的案例。从物性特点看ch3-82br非常适用于气驱测井，但技术引进存在以下限制：82br核素需进口，原料供应无法保障；新核素应用审批难度大；测井设备、示踪剂生产设备要求较高、投入大，资金回收周期长。为了解决上述问题，开发密度较低、易于形成气溶胶的气驱监测用同位素示踪剂，使用气驱用同位素示踪剂来追踪和定量测量气体的流动，提高气驱过程的监测和控制能力，进一步优化油藏开发和生产效果，是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、(一)发明目的

2、针对现有技术的上述缺陷和不足，为克服现有可用核素在技术引进和应用过程中所面临的原料供应不稳定、设备要求高、资金回收周期长等限制和挑战，本发明提供一种油田同位素示踪监测所急需的可定量监测的气驱放射性同位素示踪剂的制备方法，是一种131i标记的常温常压下为液态的气驱监测用同位素示踪剂，其示踪载体为烷烃，安全无毒，仍能使用普通的液体释放器，易于测井施工、运输、存储和防护。在气驱高压下示踪剂的密度在0.6～0.7g/ml之间，是同温同压下同类型物质中密度较低的，测井时由释放器喷出，以小液滴形式进入高压气体中，雾化得到气溶胶，形成较稳定的放射性段塞。采用的放射性同位素131i为医用国产同位素，原料来源广，货源稳定，且几乎所有油田测井单位都有使许可，易于推广应用。该种示踪剂适用于相关流量示踪测井，支持放射性同位素示踪法替代涡轮流量计，实现气驱定量测量。

3、(二)技术方案

4、本发明为解决其技术问题所采取的技术方案如下：

5、一种油田气驱监测用放射性同位素示踪剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括如下步骤：

6、ss1.将一加装有搅拌装置的制备容器置于恒温水浴中，并维持所述恒温水浴的温度在10～30℃范围内；

7、ss2.在所述制备容器中首先加入设定量的放射性同位素示踪载体液，之后向所述放射性同位素示踪载体液中加入设定量的多孔氧化钙或负载有氧化钙的多孔材料，然后启动所述搅拌装置进行搅拌，使得所述多孔氧化钙或负载有氧化钙的多孔材料以悬浮状态与所述放射性同位素示踪载体液形成均匀混合液并随之旋转；

8、ss3.在步骤ss2制备的均匀混合液中缓慢滴加设定量的并具有设定活度的na131i溶液，并在所述搅拌装置作用下搅拌10～20分钟，使得其中的所述多孔氧化钙或负载有氧化钙的多孔材料在充分吸收na131i溶液中的水分后形成为无水的na131i混合液环境；

9、ss4.在步骤ss3制备的na131i混合液中加入设定量的磷酸，之后在所述搅拌装置作用下搅拌5～10分钟，使得所述磷酸与na131i混合液中的氢氧化钠发生中和反应后，形成弱酸性混合液；

10、ss5.在步骤ss4制备的弱酸性混合液中加入设定量的三甲基氯硅烷和磷酰基乙酸三甲酯，之后在搅拌装置作用下搅拌40～80分钟，按化学反应式ch3ococh2po(och3)2+2me3sicl+2na131i→ch3ococh2po(osime3)2+2ch3131i+2nacl充分反应后生成ch3131i混合液；

11、ss6.在步骤ss5制备的ch3131i混合液中加入设定量的卵磷酯示踪载体溶液，之后在所述搅拌装置作用下搅拌5～10分钟后形成卵磷酯示踪载体混合液，利用卵磷酯易与碘分子发生化学反应形成稳定的配位化合物的特性防止ch3131i在存储使用过程中可能析出的碘分子逸出至空气中导致放射性污染，并利用卵磷酯分子中的疏水基团增加ch3131i混合液的粘度以增加碘的扩散障碍、降低其迁移速率和逃逸量；

12、ss7.使用微米级别的过滤网对步骤ss6制备的卵磷酯示踪载体混合液进行精细过滤，过滤网滤出物即为油田气驱监测用放射性同位素示踪剂制品；

13、ss8.对步骤ss7获得的滤出物进行活度测量，并对满足活度要求的滤出物依据规格分装并低温密封存储。

14、优选地，上述步骤ss1中，所述制备容器为设置在防辐射手套箱中的一玻璃容器，所述玻璃容器中设有一磁力搅拌装置并安装在一恒温水浴中，所述恒温水浴的设定温度为10～30℃。

15、进一步地，所述玻璃容器的主体为一平底或圆底烧瓶，所述烧瓶的顶部为一沿高度方向延伸的直管状出口，所述直管状出口的上部通过一卡箍类环状接头连接一弯曲尖尾管，所述环状接头中间设有一所述过滤网，且所述过滤网上下外缘设有双面聚四氟硅胶垫进行密封，且所述直管状出口上设有一注射加料用侧管，所述侧管由单面聚四氟硅胶片进行密封，且聚四氟面朝内。

16、优选地，上述步骤ss2中，在所述制备容器中加入的放射性同位素示踪载体液为正戊烷或正己烷。

17、进一步地，上述步骤ss2中，正戊烷或正己烷的加入量为每毫居0.5～20ml，多孔氧化钙或负载有氧化钙的多孔材料的加入量为每毫居0.05～0.5g。

18、优选地，上述步骤ss3中，所述na131i的活度范围为5～800mci/ml。

19、优选地，上述步骤ss4中，所述磷酸的加入量为每毫居3～20μl。

20、优选地，上述步骤ss5中，所述三甲基氯硅烷加入量为每毫居1～20μl，所述磷酰基乙酸三甲酯的加入量为每毫居0.5～10μl。

21、优选地，上述步骤ss6中，所述卵磷酯示踪载体溶液的质量浓度为1～10‰，加入量为每100ml示踪载体0.5～5ml。

22、优选地，上述步骤ss7中，所述过滤网为小孔玻璃过滤网，其网目尺寸在5～15μm之间。

23、(三)技术效果

24、同现有技术相比，本发明的油田气驱监测用放射性同位素示踪剂的制备方法，具有以下突出的技术优点：

25、(1)采用的放射性同位素131i为医用国产同位素，原料来源广泛，且几乎所有油田测井单位都有使许可，易于推广应用；

26、(2)示踪载体溶液安全无毒：本发明在制备油田气驱监测用放射性同位素示踪剂的过程中先后使用的示踪载体正戊烷或正己烷以及卵磷酯等原料，从安全性角度来看，均具有低毒性，一般情况下是相对安全和无毒的，对人体和环境的影响较小；

27、(3)所制备的示踪剂仍能使用普通的液体释放器：该示踪剂虽然用于气体示踪但本身为液体状态，可以使用普通的液体释放器释放，同时最终生成的示踪剂为弱酸性，所以对液体释放器的耐酸性要求不高，可以为油田节约测井成本。此外，该示踪剂在制备过程中加入了卵磷酯以防止131i的逃逸，卵磷酯属于可溶性有机化合物，对于液体释放器而言透性良好，由于所制备的示踪剂在酸碱性、流动性等方面的特点，使得其仍能使用普通的液体释放器，易于测井施工、运输、存储和防护；

28、(4)所制备的示踪剂在高压测井环境中密度保持在0.6～0.7g/ml之间，相比同温同压下同类型物质具有较低密度，测井时由释放器雾化释放后以小液滴形式进入高压气体中，易于形成气溶胶，形成较稳定的放射性段塞，可以用相关流量示踪法进行气驱定量测量；

29、(5)本发明在制备油田气驱监测用放射性同位素示踪剂的过程中采用多孔氧化钙或负载有氧化钙的多孔材料来吸收na131i溶液中的水分实现了化学脱水，确保无水环境，氧化钙为多孔材料或负载于多孔材料上，容易分离；

30、(6)本发明在制备油田气驱监测用放射性同位素示踪剂的过程中，na131i溶液可根据实际生产需要灵活添加，使得所制备的示踪剂比活度可灵活调控，可以一次性达到所需比活度，也可以先制备高比活度的母液，再按需稀释；

31、(7)本发明在制备油田气驱监测用放射性同位素示踪剂的过程中，反应条件温和易控，设备简单高效易制，保证了放射性同位素转化率；

32、(8)本发明在制备油田气驱监测用放射性同位素示踪剂的过程中，先加入示踪载体，在示踪载体连续相中发生反应，不仅避免了因na131i溶液沉底不能反应造成的放射性同位素的浪费又降低了后处理防护难度。