摘要：出水是導致澀北氣田氣井產量不穩定、產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，通過一系列的技術手段，將多種水源分析方法相結合，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模式，并運用理論模型定量計算出凝析水、層內可動水的產出特征，實現了量化界定，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粉砂巖，巖石膠結疏松，具有層多、氣水層間互、出砂嚴重，氣井普遍產水、出水水源多樣的特征。出水、出砂是澀北氣田氣井產量安全所面臨的主要威脅^[1]，氣井出水存在多種地層水源，各類水源流動規律的較大差異進一步加劇了地層內氣水分布的非均質性，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口生產氣井中，65%的氣井出現產量遞減，由于出水而導致產量遞減的井占到了遞減井總數的48%。5個氣層組中，Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ層組的出水降產現象較為明顯。

    1) Ⅱ層組：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，氣井產量遞減與出水的嚴重程度密切相關，高出水井也是產量大幅度遞減的井。

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

    在礦化度、水氣比、累積出水量、產量、測井解釋、產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，總結出出水水源的動態分析思路(見圖1)。

 

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

    根據水樣分析，得到各個小層的水礦化度，參考壓力、溫度，用經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量，從而得到凝析水的理論生產水氣比。

    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。

    通過累計產水判斷是否以層內可動水為主。

    根據束縛水飽和度計算各個單井控制儲量內束縛水的總量，然后根據目前地層壓力相對于原始壓力的衰竭量，計算該井的層內可動水總量：如果實際累計產水量小于可動水總量，則判斷為層內可動水；若實際累計產水量遠遠大于層內可動水總量，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，出水量與產量同步變化。

    2) 層內可動水：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，并持續上升，上升幅度與到邊水的距離以及與邊水連同程度相關。

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

    澀北氣田的背斜構造平緩，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，再利用氣藏數值模擬方法來驗證上述水源分析結論的合理性與正確性。

    對于有水氣藏，常規數值模擬方法通過設定統一的氣水界面來區分氣區和水區，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，通過調整相對滲透率曲線，設定網格初始含水飽和度，調整氣層與水層之間的地層連通性，調整氣水內外邊界之間網格的含氣飽和度，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

    在過井網格內適當增加初始含水飽和度的數值，增量取決于工作液返排的擬合符合程度。

3.1.3 原生層內水

    1) 封隔水體：在過井網格或同層的相鄰網格增加含水飽和度，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時間。

    2) 氣水同層：通過設定相鄰連續多個網格的含水飽和度來實現。

3.1.4 次生層內水

    由束縛水轉化而來，通過在相鄰網格略微增加含水飽和度來擬合。由于其對產量影響幅度不大，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格含水飽和度調高，調幅取決于水竄影響井的出水動態，同時調整水層與垂向相鄰層的傳導率。

3.1.6 邊水

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

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

    凝析水為主的氣井2007～2008年日出水0.8m³，產量年遞減率為7%，目前平均單井日產天然氣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，目前平均單井日產天然氣2.41×10⁴m³，產量年遞減率達到26%。

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

    2) 對于夾層水層的水竄井，應調低配產，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；如果是由于固井質量差導致的層間水竄，應有針對性地提高固井質量^[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井。

    1) 生產現狀顯示，澀北氣田產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、穩產的最大威脅。

    2) 構造特征、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產的最大威脅；防水、治水宜提早做出措施作業規劃。

[1] 杜志敏，馬力寧，朱玉潔，等.疏松砂巖氣藏開發管理的關鍵技術[J].天然氣工業，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進展[J].天然氣工業，2007，27(2)：77-80.

[3] 黃艷，謝南星，談錦鋒.產水氣井有效開采的工藝技術[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研究院)