采用動靜結合方法劃分徐深氣田氣井出水類型

摘 要

摘要：松遼盆地徐深氣田火山巖氣藏大規(guī)模投入開發(fā)以來，氣井逐漸開始出水且具有不同的動態(tài)表現(xiàn)特征，因而建立一套適合該氣田氣井出水類型的劃分方法和標準至關重要。首先，選取氣井
摘要：松遼盆地徐深氣田火山巖氣藏大規(guī)模投入開發(fā)以來，氣井逐漸開始出水且具有不同的動態(tài)表現(xiàn)特征，因而建立一套適合該氣田氣井出水類型的劃分方法和標準至關重要。首先，選取氣井出水來源和出水通道兩種靜態(tài)因素，以及日產(chǎn)水量、目水氣比、無水采氣期3個動態(tài)因素，將氣井出水類型定性劃分為縱向水竄、水錐出水和高含水飽和度氣層出水，再通過水流通道進一步劃分為裂縫型縱向水竄和孔隙型縱向水錐出水；其次，應用日產(chǎn)水量與日水氣比交會法、累積產(chǎn)水量與累積產(chǎn)氣量交會法、累積水氣比與累積生產(chǎn)天數(shù)交會法定量地劃分為裂縫型縱向強水竄、裂縫型縱向弱水竄、孔隙型縱向水錐和高含水飽和度氣層出水4種類型。應用結果表明，采用該方法和標準既可以定性又可以定量地劃分徐深氣田氣井出水類型，彌補了其他方法單純定性劃分的不足，增強了定量劃分的可操作性，對其他相同類型氣田的出水類型劃分具有參考價值。
關鍵詞：徐深氣田；氣井；出水類型；動態(tài)；靜態(tài)；來源；通道；產(chǎn)水量；水氣比
    徐深氣田位于黑龍江省大慶市肇州縣、安達市境內，構造位置位于松遼盆地北部深層構造單元東南斷陷區(qū)徐家圍子斷陷徐中構造帶上。目前在下白堊統(tǒng)營城組一段、三段火山巖層內獲得工業(yè)氣流，其巖性主要為流紋巖、流紋質晶屑(熔結)凝灰?guī)r。儲層平均孔隙度為7.1%，平均滲透率為0.35mD，儲集空間類型有氣孔、杏仁體內孔、微孔隙、溶蝕孔及微裂縫等類型[1～5]。自徐深氣田火山巖氣藏大規(guī)模投入開發(fā)以來，氣井逐漸開始出水且具有不同的動態(tài)表現(xiàn)，因而建立一套適合徐深氣田氣井出水類型的劃分方法對于合理、準確劃分該氣田氣井出水類型、制訂不同出水類型的治水措施具有重要意義。在借鑒前人研究成果的基礎上[6～10]，筆者采用動靜結合的方法，在選取關鍵靜態(tài)和動態(tài)因素定性劃分氣井出水類型的基礎上，通過日產(chǎn)水量與日水氣比交會法、累積產(chǎn)水量與累積產(chǎn)氣量交會法等來定量劃分氣井的出水類型。
1 氣井出水概況
    徐深氣田各區(qū)塊均有氣井出水，早期出水動態(tài)特征主要表現(xiàn)為4個方面：①出水井水性中氯離子和總礦化度差異大，不同區(qū)塊和同一區(qū)塊內部各出水井水性均有差異，氯離子濃度多數(shù)介于410～1470mg/L之間，礦化度多數(shù)介于3200～22000mg/L之間，反映出徐深氣田水體連通性差；②早期出水井多為壓后出水，約占全部出水井的90%，試氣出水和試采出水井占早期出水井80%以上；③早期出水井產(chǎn)水量差異較大，水氣比變化區(qū)間廣，以中低產(chǎn)氣量(小于10×104m3/d)為主，占70%以上，以中低產(chǎn)水量(小于50m3/d)為主，占70%以上，以中低水氣比(小于5m3/104m3)為主，占70%以上；④投產(chǎn)的早期出水井表現(xiàn)為中等產(chǎn)氣量(5×104～10×104m3/d)、低產(chǎn)水量(小于10m3/d)、低水氣比(小于1m3/104m3)。
2 氣井出水類型劃分方法
2.1 氣井出水類型定性劃分方法
    氣井出水類型定性劃分方法主要通過動靜結合的方法來實現(xiàn)，其中靜態(tài)因素主要選取氣井出水來源和氣井出水通道，動態(tài)因素主要選取日產(chǎn)水量、水氣比及無水采氣期。
    氣井出水來源有兩種：一種是底水，其特點是氣層位于上部，水層位于下部，氣和水不在同一個層位，底水是徐深氣田氣井出水的主要來源，此種出水類型可劃為水竄、水錐出水；另一種是氣層孔隙內的束縛水，其特點是氣層束縛水飽和度初期大于35%，隨著生產(chǎn)時間的延長，由于孔隙變形和束縛水膨脹，部分束縛水變?yōu)榭蓜铀?，這種出水來源比較少，此種出水類型可劃為氣層孔隙內束縛水出水。可見，通過氣井出水來源可以定性的劃分水竄、水錐出水和氣層孔隙內束縛水出水。
   氣井出水通道有兩種：一種是人工壓裂縫，其特點是底水通過人工壓裂縫向上竄進流入井筒，由于徐深氣田物性總體表現(xiàn)為低孔低滲，人工壓裂縫不僅成為氣流的主要通道，也是氣井出水的主要通道，此種出水類型可劃為裂縫型縱向水竄；另一種是孔隙或吼道，其特點是底水通過孔隙或吼道向上錐進流入井筒，這種類型主要分布于升平開發(fā)區(qū)的少數(shù)高滲透帶，這種出水通道也較少，此種出水類型可劃為孔隙型縱向水錐?？梢?，通過氣井出水通道可以定性的將水竄、水錐出水進一步分為裂縫型縱向水竄和孔隙型縱向水錐。
   氣井日產(chǎn)水量、水氣比及無水采氣期的組合關系有3種：①初期產(chǎn)水量較高或產(chǎn)水量迅速上升，初期水氣比較高或水氣比迅速上升，一般沒有無水采氣期或無水采氣期較短，此種出水類型可定性劃為裂縫型縱向強水竄；②初期產(chǎn)水量較低或產(chǎn)水量緩慢下降，初期水氣比較低或水氣比緩慢下降，一般沒有無水采氣期或無水采氣期較短，此種出水類型可定性劃為裂縫型縱向弱水竄；③初期不產(chǎn)地層水或產(chǎn)水量上升較慢，初期水氣比較低或水氣比上升較慢，有一定的無水采氣期，此種出水類型可定性劃為孔隙型縱向水錐或氣層孔隙內束縛水出水，再結合出水來源、出水通道即可進一步區(qū)分出孔隙型縱向水錐和氣層孔隙內束縛水出水。
   綜上所述，采用動靜結合的方法，綜合氣井出水來源、出水通道、日產(chǎn)水量、日水氣比及無水采氣期5種因素可以較好地定性劃分徐深氣田氣井出水類型。
2.2 氣井出水類型定量劃分方法
    在定性劃分徐深氣田氣井出水類型基礎上，再通過日產(chǎn)水量與日水氣比界限法、累積產(chǎn)水量與累積產(chǎn)氣量交會法、累積水氣比與累積生產(chǎn)天數(shù)交會法定量劃分氣井出水類型。
2.2.1日產(chǎn)水量與日水氣比界限法
    從徐深氣田28口出水井日產(chǎn)水量與日水氣比交會關系可以看出(圖1)：28口出水井日產(chǎn)水量與日水氣比交會點主要分布在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ，其中區(qū)域Ⅰ中出水氣井的出水來源包括底水和氣層孔隙內束縛水，出水通道包括人工壓裂縫和孔隙及喉道，由定性劃分方法可知區(qū)域Ⅰ內包含3種出水類型：裂縫型縱向水竄、孔隙型縱向水錐和氣層孔隙內束縛水出水，區(qū)域Ⅰ中各井日產(chǎn)水量低于30m3，日水氣比低于4m3/104m3；區(qū)域Ⅱ中出水氣井的出水來源全部為底水，出水通道全部為裂縫，由定性劃分方法可知區(qū)域Ⅱ的出水類型為裂縫型縱向水竄，且區(qū)域Ⅱ中各井日產(chǎn)水量高于30m3，日水氣比高于4m3/104m3。據(jù)此可知，定量劃分徐深氣田氣井出水類型的方法之一為：裂縫型縱向強水竄日產(chǎn)水量大于等于30m3，日水氣比大于等于4m3/104m3；裂縫型縱向弱水竄、孔隙型縱向水錐和氣層孔隙內束縛水出水日產(chǎn)水量小于30m3，日水氣比小于4m3/104m3。

2.2.2累積產(chǎn)水量與累積產(chǎn)氣量交會法
    從徐深氣田6口投產(chǎn)時間較長的出水井累積產(chǎn)水量與累積產(chǎn)氣量交會曲線關系可以看出(圖2)：6口出水井累積產(chǎn)水量與累積產(chǎn)氣量交會曲線主要分布在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ，其中區(qū)域Ⅰ中出水氣井的出水來源包括底水和氣層孔隙內束縛水，出水通道包括人工壓裂縫和孔隙及喉道，由定性劃分方法可知區(qū)域Ⅰ內包含3種出水類型：裂縫型縱向水竄、孔隙型縱向水錐和氣層孔隙內束縛水出水，而①號井的曲線特征為近似線性曲線，其函數(shù)關系為：
    y=4×10-6x2+0.1165x+41.304
    R2=0.9994 (1)
    其出水來源為氣層孔隙內束縛水，據(jù)此線性特征可定量劃分為氣層孔隙內束縛水出水，②、③、④號井的曲線特征為二次曲線，其函數(shù)關系分別為：
    y=0.0002x2-0.0745x+60.153
    R2=0.9974 (2)
    y=0.0001x2+0.5382x+105.28
    R2=0.9955 (3)
    y=0.0004x2+1.5203x-99.064
    R2=0.9987 (4)
    ②號井出水來源為底水，出水通道為孔隙及喉道，日產(chǎn)水量與日水氣比交會點在圖1中位于區(qū)域Ⅰ內，據(jù)此二次曲線特征可定量劃分為孔隙型縱向水錐出水；③、④號井出水來源為底水，出水通道為人工壓裂縫，日產(chǎn)水量與日水氣比交會點在圖1中位于區(qū)域Ⅰ內，據(jù)此二次曲線特征可定量劃分為裂縫型縱向弱水竄。區(qū)域Ⅱ中出水氣井的出水來源全部為底水，出水通道全部為人工壓裂縫，由定性劃分方法可知區(qū)域Ⅱ的出水類型為裂縫型縱向水竄，⑤、⑥號井的曲線特征為三次曲線，其函數(shù)關系分別為：
   y=8×10-6x3-0.0059x2+3.7898x-25.496
    R2=0.9983 (5)
y=0.0001x3+0.0609x2+2.2816x-82.358
    R2=0.998 (6)
    ⑤、⑥號井的日產(chǎn)水量與日水氣比交會點在圖1中均位于區(qū)域Ⅱ內，據(jù)此三次曲線特征可定量劃分為裂縫型縱向強水竄。據(jù)此可知，定量劃分徐深氣田氣井出水類型的方法之二為：裂縫型縱向強水竄累積產(chǎn)水量與累積產(chǎn)氣量曲線關系符合三次或更高次曲線特征；裂縫型縱向弱水竄、孔隙型水錐累積產(chǎn)水量與累積產(chǎn)氣量曲線關系符合二次曲線特征；氣層孔隙內束縛水出水累積產(chǎn)水量與累積產(chǎn)氣量曲線特征符合近似線性特征。
2.2.3累積水氣比與累積生產(chǎn)天數(shù)交會法
    從徐深氣田6口投產(chǎn)時間較長的出水井累積水氣比與累積生產(chǎn)天數(shù)交會曲線關系可以看出(圖3)：①號井具有一定的無水采氣期(水氣比低于0.25m3/104m3)，累積水氣比上升速度緩慢，其出水來源為氣層孔隙內束縛水，結合定性劃分方法，據(jù)此線性曲線特征可定量劃分為氣層孔隙內束縛水出水；②號井也具有一定的無水采氣期，累積水氣比上升速度也較慢，其出水來源為底水，出水通道為孔隙，結合定性劃分方法，據(jù)此線性曲線特征可定量劃分為孔隙型縱向水錐；③、④號井沒有無水采氣期，投產(chǎn)初期水氣比即明顯高于0.25m3/104m3，生產(chǎn)期間累積水氣比維持在1m3/104m3左右，其出水來源為底水，出水通道為人工壓裂縫，結合定性劃分方法，據(jù)此曲線特征可定量劃分為裂縫型縱向弱水竄；⑤、⑥號井沒有無水采氣期，⑤、⑥號井投產(chǎn)初期累積水氣比很快升至4m3/104m3，其出水來源為底水，出水通道為人工壓裂縫，結合定性劃分方法，據(jù)此曲線特征可定量劃分為裂縫型縱向強水竄。據(jù)此可知，定量劃分徐深氣田氣井出水類型的方法之三為：裂縫型縱向強水竄累積水氣比與累積生產(chǎn)天數(shù)交會曲線上沒有無水采氣期，且水氣比快速上升至4m3/104m3以上，并維持較高的水氣比；裂縫型縱向弱水竄累積水氣比與累積生產(chǎn)天數(shù)交會曲線上沒有無水采氣期，但水氣比上升幅度明顯低于4m3/104m3，并維持較低水氣比；孔隙型縱向水錐和氣層孔隙內束縛水出水累積水氣比與累積生產(chǎn)天數(shù)交會曲線上可以看出明顯的無水采氣期，水氣比上升緩慢。

    綜合以上氣井出水類型定性劃分的參考因素和3種定量劃分方法，即可建立了一套完整的動靜結合劃分標準(表1、2)，從而為徐深氣田氣井出水類型劃分提供了可靠的依據(jù)。
3 結論及建議
    1) 采用動靜結合的方法，綜合氣井出水來源、出水通道、日產(chǎn)水量、日水氣比及無水采氣期5種因素可以較好地定性劃分徐深氣田氣井出水類型。
    2) 在定性劃分徐深氣田氣井出水類型基礎上，再通過日產(chǎn)水量與日水氣比界限法、累積產(chǎn)水量與累積產(chǎn)氣量交會法、累積水氣比與累積生產(chǎn)天數(shù)交會法可以定量地劃分氣井出水類型。
   3) 通過定性和定量劃分方法建立了一套完整的動靜結合劃分標準，從而為徐深氣田氣井出水類型劃分提供了可靠的依據(jù)。在此基礎上根據(jù)氣井出水的類型采取有針對性的治水措施。
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(本文作者：高濤 中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院)