摘要：出水是導致澀北氣田氣井產(chǎn)量不穩(wěn)定、產(chǎn)量遞減和天然氣可采儲量降低的主要因素，同時也加劇了氣井的出砂。在進行水源定性分析的基礎上，通過一系列的技術(shù)手段，將多種水源分析方法相結(jié)合，綜合判斷出水層位和出水原因。為此，建立了多因素水源識別技術(shù)模式，并運用理論模型定量計算出凝析水、層內(nèi)可動水的產(chǎn)出特征，實現(xiàn)了量化界定，提高了澀北氣田氣井出水水源識別的準確程度，對制訂澀北氣田防水治水措施起到了積極作用。

關(guān)鍵詞：澀北氣田；氣井；出水水源識別；出水分析

    澀北氣田儲層為第四系粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，巖石膠結(jié)疏松，具有層多、氣水層間互、出砂嚴重，氣井普遍產(chǎn)水、出水水源多樣的特征。出水、出砂是澀北氣田氣井產(chǎn)量安全所面臨的主要威脅^[1]，氣井出水存在多種地層水源，各類水源流動規(guī)律的較大差異進一步加劇了地層內(nèi)氣水分布的非均質(zhì)性，造成氣藏儲量動用程度的不均勻性，降低了氣藏的可采儲量^[1～2]。

    氣田目前的133口生產(chǎn)氣井中，65%的氣井出現(xiàn)產(chǎn)量遞減，由于出水而導致產(chǎn)量遞減的井占到了遞減井總數(shù)的48%。5個氣層組中，Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ層組的出水降產(chǎn)現(xiàn)象較為明顯。

    1) Ⅱ?qū)咏M：井均出水由0.34m³/d上升到4.22m³/d，21%的氣井年遞減率大于20%。

    2) Ⅲ層組：井均出水由0.56m³/d上升到2.75m³/d，38%的氣井年遞減率大于20%；2007年出水量大于1m³/d的7口井中，有4口井2008年出水量超過了2m³/d，最大為15m³/d。

    3) Ⅳ層組：井均出水由3.32m³/d上升到8.93m³/d，39%的氣井年遞減率大于20%。

    分析表明，氣井產(chǎn)量遞減與出水的嚴重程度密切相關(guān)，高出水井也是產(chǎn)量大幅度遞減的井。

    井間及同井不同開采層段之間，其出水規(guī)律和出水水源都存在差異。水源識別與出水規(guī)律的正確把握將有助于防水治水措施的優(yōu)化設計。

    在礦化度、水氣比、累積出水量、產(chǎn)量、測井解釋、產(chǎn)出剖面測試以及井位等多方面信息的基礎上，進行水源的綜合分析判斷，總結(jié)出出水水源的動態(tài)分析思路(見圖1)。

 

    通過水樣礦化度數(shù)據(jù)的對比分析，來識別當前出水是凝析水、地層水還是工作液返排。

    根據(jù)水樣分析，得到各個小層的水礦化度，參考壓力、溫度，用經(jīng)驗公式計算地層的原始凝析水氣比和當前壓力水平下的天然氣凝析水產(chǎn)量，從而得到凝析水的理論生產(chǎn)水氣比。

    當實際水氣比接近凝析水氣比時，則主要是凝析水；若實際水氣比遠遠大于凝析水氣比，則表明還有其他水源。

    通過累計產(chǎn)水判斷是否以層內(nèi)可動水為主。

    根據(jù)束縛水飽和度計算各個單井控制儲量內(nèi)束縛水的總量，然后根據(jù)目前地層壓力相對于原始壓力的衰竭量，計算該井的層內(nèi)可動水總量：如果實際累計產(chǎn)水量小于可動水總量，則判斷為層內(nèi)可動水；若實際累計產(chǎn)水量遠遠大于層內(nèi)可動水總量，則肯定存在其他水源。

    1) 凝析水：出水量小于0.5m³/d，水氣比低于0.2m³/10⁴m³，出水量與產(chǎn)量同步變化。

    2) 層內(nèi)可動水：出水量在0.2～0.8m³/d波動，水氣比在0.5m³/10⁴m³波動。

    3) 夾層水：水量在2m³/d以內(nèi)波動，水氣比在0.5m³/10⁴m³波動，出水量沒有顯著上升。

    4) 水層水竄：水量逐漸上升到5m³/d左右，水氣比逐漸超過1m³/10⁴m³，由于流動通道有限，之后的出水及水氣比大幅波動，不再上升。

    5) 邊水：早期無水，水量逐漸上升到10m³/d左右，水氣比超過2m³/10⁴m³，并持續(xù)上升，上升幅度與到邊水的距離以及與邊水連同程度相關(guān)。

    測井解釋的氣水層僅代表氣井在投產(chǎn)前的原始靜態(tài)氣水分布，氣水分布具有較大的不確定性，必須結(jié)合動態(tài)資料，綜合判斷氣井出水水源。

    澀北氣田的背斜構(gòu)造平緩，形成的氣水過渡帶較寬，導致了平面上各個部位的氣井均較易出水，但由于水源不同，出水動態(tài)的差異較大。

    縱向上各個小層的含氣面積差異大，高部位的氣井(如新澀4-3井)，在某一層可能臨近氣水邊界，易受到邊水的影響。

    綜合利用上述水源識別方法，對澀北氣田氣井在各個生產(chǎn)階段的主要出水水源和出水特征進行了分析和識別，再利用氣藏數(shù)值模擬方法來驗證上述水源分析結(jié)論的合理性與正確性。

    對于有水氣藏，常規(guī)數(shù)值模擬方法通過設定統(tǒng)一的氣水界面來區(qū)分氣區(qū)和水區(qū)，通過設定束縛水飽和度和邊水水體大小來模擬原始氣水分布。本項研究在水源分析的基礎上，通過調(diào)整相對滲透率曲線，設定網(wǎng)格初始含水飽和度，調(diào)整氣層與水層之間的地層連通性，調(diào)整氣水內(nèi)外邊界之間網(wǎng)格的含氣飽和度，對澀北氣田出水氣井的主要水源進行模擬和分析。

3.1.1 凝析水

    出水水源以凝析水為主，對產(chǎn)量影響不大，不作為重點擬合對象。

3.1.2 工作液返排

    在過井網(wǎng)格內(nèi)適當增加初始含水飽和度的數(shù)值，增量取決于工作液返排的擬合符合程度。

3.1.3 原生層內(nèi)水

    1) 封隔水體：在過井網(wǎng)格或同層的相鄰網(wǎng)格增加含水飽和度，增量取決于出水上升的起始時間、上升幅度以及出水的持續(xù)時間。

    2) 氣水同層：通過設定相鄰連續(xù)多個網(wǎng)格的含水飽和度來實現(xiàn)。

3.1.4 次生層內(nèi)水

    由束縛水轉(zhuǎn)化而來，通過在相鄰網(wǎng)格略微增加含水飽和度來擬合。由于其對產(chǎn)量影響幅度不大，不作為模擬重點。

3.1.5 層間夾層水

    將測井解釋為水層的網(wǎng)格含水飽和度調(diào)高，調(diào)幅取決于水竄影響井的出水動態(tài)，同時調(diào)整水層與垂向相鄰層的傳導率。

3.1.6 邊水

    根據(jù)出水的早晚調(diào)整氣水邊界到井的距離；根據(jù)出水量上升幅度和上升快慢，調(diào)整井和邊界之間網(wǎng)格的滲透性和含水飽和度。

    以澀北一號氣田的Ⅳ層組為數(shù)模研究對象，對該層組39口井進行了出水量擬合。結(jié)果表明：其中出水水源為層內(nèi)可動水的井占30%，以凝析水為主要出水水源的井數(shù)占26%，層間水層水竄的井占18%，邊水水侵的井占總數(shù)的18%。

    凝析水為主的氣井2007～2008年日出水0.8m³，產(chǎn)量年遞減率為7%，目前平均單井日產(chǎn)天然氣4.75×10⁴m³。

    水竄為主的氣井2007～2008年日出水達到1.13～3.6m³，目前平均單井日產(chǎn)天然氣(3.40～4.17)×10⁴m³。

    邊水水侵井2007～2008年的日出水達到14.86m³，目前平均單井日產(chǎn)天然氣2.41×10⁴m³，產(chǎn)量年遞減率達到26%。

    1) 對以凝析水和層內(nèi)可動水為主的氣井，可適當放大生產(chǎn)壓差，調(diào)高配產(chǎn).這也是提高澀北氣田整體開發(fā)效益的措施之一。

    2) 對于夾層水層的水竄井，應調(diào)低配產(chǎn)，緩解水竄趨勢，延長低出水開采期。

    3) 對于層間水竄的井，應通過優(yōu)化射孔層系，平衡層間壓差，來降低水竄趨勢；如果是由于固井質(zhì)量差導致的層間水竄，應有針對性地提高固井質(zhì)量^[3]。

    4) 對于誤射開水層的井，應進一步落實出水層位，封堵出水層。

    5) 對于邊水水侵井，應落實出水層位，選擇封堵出水層或直接關(guān)井。

    1) 生產(chǎn)現(xiàn)狀顯示，澀北氣田產(chǎn)量大幅度遞減的井同時也是高出水井，出水是澀北氣田高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的最大威脅。

    2) 構(gòu)造特征、成藏過程以及儲層物性共同決定了澀北氣田具有各層含氣面積差異較大、氣水層間互、氣水邊界參差不齊的特征。

    3) 層組與單井出水量較好的擬合效果充分驗證了本項研究提出的水源識別方法的正確性與合理性。

    4) 邊水水侵和層間水層水竄是氣井穩(wěn)產(chǎn)的最大威脅；防水、治水宜提早做出措施作業(yè)規(guī)劃。

[1] 杜志敏，馬力寧，朱玉潔，等.疏松砂巖氣藏開發(fā)管理的關(guān)鍵技術(shù)[J].天然氣工業(yè)，2008，28(1)：103-107.

[2] 馬力寧，王小魯，朱玉潔，等.柴達木盆地天然氣開發(fā)進展[J].天然氣工業(yè)，2007，27(2)：77-80.

[3] 黃艷，謝南星，談錦鋒.產(chǎn)水氣井有效開采的工藝技術(shù)[J].鉆采工藝，2002(2).

 

(本文作者：孫虎法 王小魯 成艷春 李清 路艷麗 中國石油青海油田公司勘探開發(fā)研究院)