崖城13-1氣田中后期高效開發(fā)難點(diǎn)及對策

摘 要

摘要：崖城13-1氣田進(jìn)入開發(fā)中后期，面臨地層水侵入、儲量動用不均衡、產(chǎn)能下降快等開發(fā)難題，國內(nèi)外可借鑒的經(jīng)驗較少。為此，從氣藏精細(xì)描述、開發(fā)模式、氣藏工程等方面對氣藏高效
摘要：崖城13-1氣田進(jìn)入開發(fā)中后期，面臨地層水侵入、儲量動用不均衡、產(chǎn)能下降快等開發(fā)難題，國內(nèi)外可借鑒的經(jīng)驗較少。為此，從氣藏精細(xì)描述、開發(fā)模式、氣藏工程等方面對氣藏高效開發(fā)進(jìn)行了探討，提出了解決問題的途徑及對策：①對出水問題，開展控水穩(wěn)氣研究，分析出水類型及來源，優(yōu)選控水措施，實現(xiàn)找水堵水排水；②提高動儲量評價精度，采用多種可靠方法計算動儲量并考慮區(qū)塊間利、給漏失，明確區(qū)塊動用程度及剩余潛力；③降壓開采，最大限度釋放產(chǎn)能，延長氣田穩(wěn)產(chǎn)期，提高采收率。這些認(rèn)識對于該氣田的高效開發(fā)具有指導(dǎo)和借鑒意義。
關(guān)鍵詞：崖城13-1氣田；高效開發(fā)；控水穩(wěn)氣；降壓開采；動儲量；評價
    崖城13-1氣田自1996年投產(chǎn)以來一直持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，現(xiàn)今已進(jìn)入開發(fā)中后期。由于該氣田主力氣藏區(qū)斷層眾多，儲層縱向變化快，在平面上受構(gòu)造、地層和巖性控制，因而氣田區(qū)塊間儲量動用極不均衡。目前針對該條件下氣田高效開發(fā)的經(jīng)驗較少，需在實際生產(chǎn)中摸索前行，從而保證該氣田的高效穩(wěn)產(chǎn)。
1 控水穩(wěn)氣
    崖城13-1氣田自2003年后產(chǎn)水量增加，水氣比從初期0.4m3/104m3升高到目前的0.9m3/104m3，并有繼續(xù)上升的趨勢。2007年已有2口生產(chǎn)井水淹關(guān)停，目前有2口井存在水淹停噴風(fēng)險，3口井有少量地層水侵入跡象。
    控水穩(wěn)氣思路：針對不同氣井的實際情況，進(jìn)行氣田出水類型分析并找到來源，開展修井控水措施研究，優(yōu)選適合的修井方式，以減少氣井出水、恢復(fù)正常生產(chǎn)。
1.1 出水類型分析
    崖城13-1氣田出水機(jī)理與構(gòu)造部位、儲層物性、水體大小、氣層連通性及驅(qū)動能量等多種因素有關(guān)，不同的開采階段其出水類型也各不相同。
1.1.1水氣比
    氣藏的氣態(tài)流體中含有水蒸氣，如果有共存水存在，水蒸氣將處于飽和狀態(tài)。水蒸氣含量高低與儲層溫度、壓力、氣體組成、液態(tài)水的含鹽量等有關(guān)[1]。
    若現(xiàn)場水氣比大于理論計算值，說明地層存在邊、底水或游離態(tài)的可動隙間水進(jìn)入井筒；若現(xiàn)場產(chǎn)水量小于理論計算飽和含水量，說明地層條件下氣態(tài)凝析水含量未達(dá)飽和，產(chǎn)出水以凝析水為主。通過分析，崖城13-1氣田部分區(qū)塊已有地層水侵入(圖1)。
 

1.1.2單井Cl-含量
Cl-含量的變化在一定程度上反映地層水的侵入程度，當(dāng)氣井所產(chǎn)水由凝析水變?yōu)檫叺姿畷r，Cl-含量或礦化度有較大的變化。通過對氣田單井Cl-含量分析，證明部分井在2006年后受地層水侵入(圖2)。
 

   通過分析表明，氣田早期主要產(chǎn)凝析水，隨著氣田采出程度增加、地層壓力降低，地層水日益侵入，目前產(chǎn)出水的狀態(tài)為凝析水和地層水共存。
1.2 出水來源分析
   對于出水來源，首先要了解氣田驅(qū)動能量、氣水分布情況，判斷可能存在的水體類型及大??；再從見水區(qū)域的構(gòu)造、儲層物性及見水井射孔位置等信息著手，分析可能的出水來源；最后結(jié)合生產(chǎn)測井及出水處固井質(zhì)量資料，明確出水層位及來源。
   通過分析，崖城13-1氣田為弱邊水驅(qū)動氣藏，水體大小是氣藏體積的3～5倍，南北構(gòu)造具有統(tǒng)一的氣水界面，隨著氣田的開采，邊水日益趨近，在構(gòu)造低部位離氣水內(nèi)邊界近的井受到水侵影響；同時有個別井鉆遇孤立水體，由于固井質(zhì)量不好引起水層管外竄或隨著氣層壓力降低導(dǎo)致水層上竄。氣田出水來源主要有：①孤立水體突破泥巖隔層或管外竄；②邊水趨近。
1.3 控水措施選擇
   解決氣井地層出水主要從兩方面著手：①立足于防，即通過堵水來防止地層出水；②立足于排，對于進(jìn)入井底的地層水通過人工助排方法及時排出井口，以保證井底暢通[2～3]。
   由于崖城13-1氣田的高溫特性，化學(xué)堵水并不適用，其封堵效果也不好?？膳蛎浌軝C(jī)械堵水技術(shù)是新工藝，現(xiàn)場運(yùn)用不普遍，其工藝自身還有待解決，對于該氣田井況復(fù)雜的井并不適用。最終優(yōu)選橋塞或封隔器單層卡封堵水工藝機(jī)械堵水方式。為了確保堵水的成功性，減少堵水后氣、水層之間竄漏，封堵位置必須滿足3個必要條件：①有效避射段；②橫向分布均勻的泥巖隔層；③封堵處原始固井質(zhì)量好。
   對于水體有限且封閉的邊水或底水氣藏，大量采出地層水后，可使地層壓力以及地層廢棄壓力降低，進(jìn)而達(dá)到提高氣藏最終采收率和提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。排水采氣是崖城13-1氣田生產(chǎn)中后期必然面臨的問題，其中管柱優(yōu)化是有效可行的方法。
    崖城13-1氣田目前已完成1口井的堵水作業(yè)，達(dá)到預(yù)期效果；預(yù)計2011年10月進(jìn)行2口井的堵水和更換管柱作業(yè)。
2 動儲量精細(xì)評價
    氣田區(qū)塊間儲量動用不均衡，有些區(qū)塊動用程度低，不足10%，有些區(qū)塊卻出現(xiàn)動用程度超百現(xiàn)象，區(qū)塊間存在補(bǔ)給漏失現(xiàn)象。
    氣田進(jìn)入開發(fā)中后期，受非均質(zhì)性、出水復(fù)雜性等影響，儲量動用不均衡現(xiàn)象不可避免，在研究中應(yīng)提高動儲量評價精度，采用多種可靠方法計算動儲量并考慮區(qū)塊間補(bǔ)給漏失，明確區(qū)塊動用程度及剩余潛力，為氣田后續(xù)開發(fā)調(diào)整提供重要依據(jù)。
2.1 多種方法計算動儲量
    崖城13-1氣田一直使用壓降法計算動儲量，效果較好(圖3)，但其方法較單一，結(jié)果受壓力影響較敏感。隨著氣田不斷生產(chǎn)、資料不斷的豐富，應(yīng)考慮應(yīng)用多種可行的方法，更好地計算及認(rèn)識儲量分布及動用情況。故優(yōu)選出流動物質(zhì)平衡法、采氣曲線法和油藏函數(shù)影響法。流動物質(zhì)平衡法要求3次以上全氣藏關(guān)井地層壓力資料及原始油氣水、巖石物性參數(shù)及地層壓力和溫度；采氣曲線法需要較可靠的井底流壓或氣井井口套壓及產(chǎn)量；油藏函數(shù)影響法需要較可靠的生產(chǎn)歷史資料與流壓、溫度數(shù)據(jù)[4]。3種方法計算的結(jié)果均具有一定的可靠性，在崖城13-1氣田適應(yīng)性較好。
 

    通過多種方法計算動儲量，是對傳統(tǒng)壓降法的驗證，在氣田無法進(jìn)行關(guān)井壓力測試時也是很好的補(bǔ)充。
2.2 區(qū)塊間相互補(bǔ)給(漏失)分析
    氣田區(qū)塊間斷層不封閉，天然氣由高壓區(qū)(未開采區(qū)塊)向低壓區(qū)(已開采區(qū)塊)流動，導(dǎo)致動態(tài)控制儲量計算值大于靜態(tài)儲量。對于儲滲條件較好的氣藏區(qū)塊產(chǎn)生補(bǔ)給是不可忽視的，計算補(bǔ)給量和外溢量的大小，可以確定各區(qū)塊的真實動用程度，為氣藏的合理開發(fā)提供依據(jù)[5]。
    借鑒物質(zhì)平衡原理，將氣藏模擬為單獨(dú)儲罐體，并考慮有外來氣體通過薄的可滲透邊界不斷流入氣藏的情況下，建立新的補(bǔ)給氣藏物質(zhì)平衡方程，計算出氣田區(qū)塊間存在的補(bǔ)給漏失量(表1)，其中N區(qū)塊補(bǔ)給量高達(dá)近43×108m3，很好地解釋了動用程度超百的現(xiàn)象，考慮補(bǔ)給后動用程度為86%，而其余區(qū)塊考慮漏失后動用程度相應(yīng)有所增加。
 

    通過儲量補(bǔ)給漏失分析，對氣田動用程度及剩余潛力有了進(jìn)一步認(rèn)識，結(jié)合地質(zhì)油藏及動態(tài)資料，為氣田加密井部署提供了指導(dǎo)依據(jù)。
3 降壓開采
    受壓力降低、見水等多種因素影響，氣田單井產(chǎn)能下降快。在下游用戶的用氣高峰時，生產(chǎn)井負(fù)荷重，壓降快，穩(wěn)產(chǎn)難度大。
    對于氣井產(chǎn)能下降快的問題，最直接有效的措施是降低井口壓力，最大限度地釋放氣井產(chǎn)能。采取降壓開采是氣田開發(fā)中后期的重要增產(chǎn)措施嘲。主要從以下幾方面開展了研究。
3.1 壓力降低后含水上升預(yù)測
    利用氣田巖心樣品，進(jìn)行實驗分析，判斷氣田在壓力下降后巖石物性是否有變化，以及變化對產(chǎn)能的影響；根據(jù)氣田氣樣和巖心樣品實驗，判斷天然氣是否由于壓力下降在地層存在相變，影響氣井產(chǎn)能；對氣田不同區(qū)塊氣樣進(jìn)行實驗分析，判斷氣體在壓力、溫度下降后凝析水析出的變化規(guī)律；模擬隨著地層壓力降低的地層水趨近速度等。
3.2 氣田降壓后產(chǎn)能預(yù)測
    充分利用動靜態(tài)資料，采用多種動儲量計算方法，計算不同廢棄地層壓力下氣田最終采出量；改進(jìn)數(shù)學(xué)模型，新建單井垂直管流表，以模擬氣井含水上升后對氣井自噴能力的影響，預(yù)測不同廢棄壓力條件下氣田及各開發(fā)區(qū)塊的穩(wěn)產(chǎn)能力和采收率及增產(chǎn)效果。
3.3 工程改造可行性研究
    基于油藏研究方案和預(yù)測配產(chǎn)條件，開展實現(xiàn)降壓開采的工程改造方案研究，評估工程改造工作量、新增設(shè)施及概算投資，并結(jié)合油藏預(yù)測的增產(chǎn)效果，開展經(jīng)濟(jì)評價，提出改造方案建議。
    目前崖城13-1氣田擁有2臺濕氣壓縮機(jī)，單臺運(yùn)行時最低入口壓力為420psi(1psi=6.895kPa。下同)，在氣田生產(chǎn)過程中遇到高峰供氣緊張時，會將壓縮機(jī)并聯(lián)，通過降低單井井口壓力來釋放產(chǎn)能。在現(xiàn)有設(shè)備能力下，壓縮機(jī)最低入口壓力可降到350psi。通過數(shù)模預(yù)測分析，壓縮機(jī)入口壓力每降低一個級別，氣田產(chǎn)能會相應(yīng)的有所增加。
    若對壓縮機(jī)進(jìn)行串聯(lián)改造，可實現(xiàn)繼續(xù)降壓至壓縮機(jī)最低入口壓力100psi，預(yù)計氣田穩(wěn)產(chǎn)期延長6個月，累計產(chǎn)氣量可增加20×108m3，具有一定的經(jīng)濟(jì)性。
    對氣田現(xiàn)有部分生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行改造，可以實現(xiàn)氣田降壓開采(即降低井口廢棄壓力)，有效延長氣田穩(wěn)產(chǎn)期，提高氣田采收率。對氣田開發(fā)以及后續(xù)開發(fā)方案的調(diào)整具有重要意義。
4 結(jié)論
    1) 對于氣田出水問題，開展控水穩(wěn)氣研究，分析出水類型及來源，優(yōu)選出機(jī)械堵水、優(yōu)化管柱的控水措施，并應(yīng)用到實際生產(chǎn)井中，效果顯著。
    2) 提高動儲量評價精度，采用多種可靠方法計算動儲量并考慮區(qū)塊間補(bǔ)給漏失，明確區(qū)塊動用程度及剩余潛力。
    3) 對于產(chǎn)能下降快問題，結(jié)合地質(zhì)、油藏、工程、經(jīng)濟(jì)評價結(jié)果提出降壓開采可行性方案，盡可能降低井口壓力，最大限度地釋放產(chǎn)能，有效延長氣田穩(wěn)產(chǎn)期，提高氣田采收率。
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(本文作者：王雯娟 成濤 歐陽鐵兵 顏明蔣利平 中海石油(中國)有限公司湛江分公司)