邊底水凝析氣藏氣井產(chǎn)出水來(lái)源判斷方法

孫 敬，劉德華，徐海民長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢油氣鉆采工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢中原油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南 濮陽(yáng)

邊底水凝析氣藏氣井產(chǎn)出水來(lái)源判斷方法

孫 敬1,2，劉德華1,2，徐海民3
1長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢2油氣鉆采工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢3中原油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南 濮陽(yáng)

氣井生產(chǎn)過(guò)程中，影響氣井產(chǎn)量的主要因素是井筒積液，而對(duì)于邊底水凝析氣藏這種矛盾表現(xiàn)得更為突出，因此正確預(yù)測(cè)和及時(shí)有效識(shí)別出水來(lái)源，對(duì)提高或穩(wěn)定氣井產(chǎn)量以及改善氣藏開(kāi)發(fā)效果有重要的意義。以A凝析氣藏為研究背景，通過(guò)產(chǎn)出氣中凝析水含量計(jì)算，生產(chǎn)井產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量、水氣比等生產(chǎn)特征參數(shù)變化來(lái)確定氣井具體的產(chǎn)水類(lèi)型及井筒積液的來(lái)水特征，從而正確認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層構(gòu)造特征和氣水分布關(guān)系，以利采取有效的控水措施。

邊底水凝析氣藏，凝析水，出水來(lái)源，井筒積液

Received: Dec. 1st, 2015; accepted: Jan. 7th, 2016; published: Mar. 15th, 2016

Copyright ? 2016 by authors, Yangtze University and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Production, Liquid Loading

1. 引言

氣井生產(chǎn)過(guò)程中，影響氣井產(chǎn)量的主要因素是井筒積液，而對(duì)于邊底水凝析氣藏來(lái)說(shuō)，這種矛盾表現(xiàn)得更為突出。因此正確預(yù)測(cè)和及時(shí)有效地識(shí)別出水來(lái)源，對(duì)提高或穩(wěn)定氣井產(chǎn)量以及改善氣藏開(kāi)發(fā)效果有重要的意義。氣井出水主要來(lái)自于凝析水和地層水，對(duì)于凝析水量計(jì)算和分析采用Mcketta-Wehe方法，同時(shí)結(jié)合產(chǎn)出水礦化度進(jìn)行分析。對(duì)于來(lái)自地層的產(chǎn)出水的判斷主要依據(jù)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，水量大小可以影響生產(chǎn)井井筒積液，導(dǎo)致減產(chǎn)或關(guān)井。正確判斷氣井積液或產(chǎn)出水的主要來(lái)源，對(duì)控制井筒積液有重要作用。筆者以A凝析氣藏實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，結(jié)合該氣藏地質(zhì)構(gòu)造、氣水分布特征，提出了氣井產(chǎn)水來(lái)源確定方法。

2. A凝析氣藏概況

A屬于具有邊底水的凝析氣藏，2000年投入開(kāi)發(fā)，目前有多口生產(chǎn)井因產(chǎn)水量大、井筒積液極大影響氣井正常生產(chǎn)。該氣田構(gòu)造位置處于庫(kù)車(chē)坳陷陽(yáng)霞凹陷南緣的大澇壩構(gòu)造帶，構(gòu)造圖如圖1所示，被亞南斷裂分為1、2號(hào)構(gòu)造氣藏。1號(hào)構(gòu)造氣藏為背斜，由南北2個(gè)局部高點(diǎn)組成；2號(hào)構(gòu)造氣藏為斷背斜，構(gòu)造形態(tài)完整。A凝析氣藏構(gòu)造特征比較復(fù)雜：① 縱向上層系眾多，主要分為蘇維依組和巴什基奇克組；② 由于氣藏隔夾層多，主要將蘇維依組和巴什基奇克組分別分為上、中、下3個(gè)氣層；③ 1、2號(hào)構(gòu)造氣藏均與水體溝通。

Figure 1. Structural map of gas condensate reservoir number 1 and 2圖1. 1、2號(hào)凝析氣藏構(gòu)造圖

3. 氣井產(chǎn)出水來(lái)源判斷方法

3.1. 采出氣中凝析水含量確定

在對(duì)氣井產(chǎn)出水進(jìn)行判斷時(shí)，首先需要判斷氣井產(chǎn)出水是否為凝析水。凝析水即為溫度、壓力的變化使部分水蒸汽凝結(jié)而成的液態(tài)水。如果實(shí)際產(chǎn)水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于計(jì)算出的凝析水含量，則初步判斷這些井已經(jīng)開(kāi)始產(chǎn)出地層水，反之則僅僅產(chǎn)凝析水[1]-[4]。主要以Mcketta和Wehe于1958年根據(jù)實(shí)測(cè)資料研制出的計(jì)算天然氣中含水量相關(guān)圖為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算[5]。通過(guò)圖版以及公式可以計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)狀況下單位體積氣體在地層和地面條件下的水蒸汽含量，二者的差值即為氣藏飽和狀態(tài)下地面產(chǎn)出凝析水量，也就是最大凝析水量。

計(jì)算天然氣含水蒸汽量的公式如下：

式中：X為相對(duì)密度為γg的天然氣中水蒸汽含量，g/m3；X0.6為相對(duì)密度0.6時(shí)的天然氣中水蒸汽含量，g/m3；Cs為氣體鹽量校正系數(shù)，1；Cβ為氣體相對(duì)密度校正系數(shù)，1。

取該氣藏S45井測(cè)試資料進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表1、表2所示。

S45井地層條件下飽和蒸汽含量與分離器條件下飽和蒸汽含量的差值為6.65 g/m3，即采出1 m3天然氣可采出凝析水6.65 g。將S45井實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)每立方米天然氣的含水量，與6.65 g/m3相比較，若計(jì)算值比該值低，說(shuō)明采出水為凝析水；若計(jì)算值比該值高，說(shuō)明該氣井從那個(gè)時(shí)刻開(kāi)始產(chǎn)出地層水。采用這種計(jì)算方法對(duì)A凝析氣藏凝析水含量進(jìn)行計(jì)算，截止到2011年12月，1號(hào)構(gòu)造氣藏3口生產(chǎn)井產(chǎn)出水為地層水，2號(hào)構(gòu)造氣藏2口生產(chǎn)井產(chǎn)出水為凝析水、7口生產(chǎn)井產(chǎn)出水為地層水。

3.2. 利用動(dòng)態(tài)資料分析出水來(lái)源及出水特征

一般氣井出水除了凝析水以外還有夾層水、邊水、底水，不同的見(jiàn)水類(lèi)型對(duì)氣井生產(chǎn)和井筒積液有不同的影響[6]。下面主要根據(jù)生產(chǎn)井產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量、水氣比等生產(chǎn)特征參數(shù)變化來(lái)確定氣井具體的產(chǎn)水類(lèi)型，從而正確認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層氣水分布關(guān)系，以利采取有效的控水措施，穩(wěn)定氣井產(chǎn)量。

3.2.1. 夾層水出水特征

該類(lèi)生產(chǎn)井出水特征主要表現(xiàn)為：① 投產(chǎn)即見(jiàn)水；② 日產(chǎn)氣量基本保持在一個(gè)穩(wěn)定水平；③ 日產(chǎn)水量少且穩(wěn)定；④ 產(chǎn)氣量的增加不會(huì)引起產(chǎn)水量的大量增加；⑤ 水體能量較弱，生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定。夾層水滲流示意如圖2所示；典型生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線如圖3所示。

Table 1. Calculation results of saturated steam content of S45 well in formation表1. 地層條件下S45井飽和蒸汽含量計(jì)算結(jié)果

Table 2. Calculation results of saturated steam content of S45 well under separator condition表2. 分離器條件下S45井飽和蒸汽含量計(jì)算

Figure 2. Schematic diagram: seepage of interbeded water圖2. 夾層水滲流示意圖

Figure 3. The actual production performance curve of DKL2 well圖3. DLK2井實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線

圖3 為A凝析氣藏DLK2井的實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線。該井2005年8月投產(chǎn)，生產(chǎn)層位為2號(hào)構(gòu)造氣藏巴什基奇克組，投產(chǎn)后產(chǎn)氣量下降較快，油壓也下降較多。2006年7月上返蘇維依組下氣層后產(chǎn)氣量保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，產(chǎn)水量較低，且水氣比保持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，其產(chǎn)水量大于計(jì)算出的凝析水含量，同時(shí)產(chǎn)出水中氯離子的含量高達(dá)140,000 mg/L，表明產(chǎn)出水為地層水。根據(jù)DLK2井蘇維依組測(cè)井解釋結(jié)果和射孔資料，斷定該井在底水和氣層之間有明顯的隔層產(chǎn)出底水的可能性較小，同時(shí)測(cè)井解釋顯示射開(kāi)的2個(gè)氣層之間有夾層有水層，而且射開(kāi)了水層，所以產(chǎn)水只有可能來(lái)自?shī)A層水。夾層水一般存在于隔層之間，水體較小。由于有時(shí)會(huì)出現(xiàn)測(cè)井解釋的不準(zhǔn)確，氣井投產(chǎn)時(shí)部分薄的水層被射開(kāi)，會(huì)出現(xiàn)氣水同產(chǎn)，但一般水層規(guī)模小對(duì)氣井生產(chǎn)影響較小。同時(shí)可以利用DLK2井動(dòng)態(tài)曲線反映出的出水特征對(duì)測(cè)井資料的準(zhǔn)確性進(jìn)行判斷以及對(duì)儲(chǔ)層特征進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)。

3.2.2. 底水出水特征

該類(lèi)生產(chǎn)井出水特征主要表現(xiàn)為：① 存在無(wú)水采氣期，無(wú)水采氣期長(zhǎng)短與儲(chǔ)層特征和射孔位置等相關(guān)；② 日產(chǎn)氣量急劇下降；③ 日產(chǎn)水量快速且持續(xù)上升，且產(chǎn)水量大；④ 水氣比急劇上升；⑤ 帶水采氣時(shí)間短，極易造成井筒積液。底水錐進(jìn)示意如圖4所示；典型生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線如圖5所示。

圖5為A凝析氣藏DLK11井的實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線。該井于2008年12月投產(chǎn)，生產(chǎn)層位為2號(hào)構(gòu)造氣藏巴什基奇克組，投產(chǎn)后日產(chǎn)氣量低，不足2 × 104m3。2009年9月上返蘇維依組下氣層，上返后初期產(chǎn)氣量達(dá)到8 × 104m3，生產(chǎn)2個(gè)月后產(chǎn)氣量快速下降，日產(chǎn)水量急劇上升，水氣比以較快的速度持續(xù)上升。由于此時(shí)實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于凝析水量，產(chǎn)出水礦化度高，因此判斷為地層水。結(jié)合DLK11井蘇維依組的測(cè)井解釋結(jié)果以及射孔資料，該井射孔深度距離水層深度0.5 m，生產(chǎn)2個(gè)月即見(jiàn)地層水，充分說(shuō)明該氣井射孔段與底水溝通狀況好，供給充足，水侵速度較快，從而判斷該井產(chǎn)水為底水錐進(jìn)。通過(guò)該井動(dòng)態(tài)曲線反映出的出水特征可以對(duì)該井附近的儲(chǔ)層特征以及氣水分布特征進(jìn)行反演，從而獲得更準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。

Figure 4. Schematic diagram of bottom water coning圖4. 底水錐進(jìn)示意圖

Figure 5. The actual production performance curve of DKL11 well圖5. DLK11井實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線圖

3.2.3. 邊水出水特征

該類(lèi)生產(chǎn)井出水特征主要表現(xiàn)為：① 存在無(wú)水采氣期，在類(lèi)似的儲(chǔ)層特征和工作制度條件下，無(wú)水采氣期長(zhǎng)于底水錐進(jìn)氣井；② 出水后產(chǎn)氣量持續(xù)下降；③ 產(chǎn)水量相對(duì)穩(wěn)定，有一段時(shí)間的穩(wěn)定期，水氣比緩慢上升；④ 帶水采氣時(shí)間較長(zhǎng)；⑤ 采用補(bǔ)射下氣層的生產(chǎn)方式，利用層間干擾，可以減少產(chǎn)水量。邊水推進(jìn)示意如圖6所示；典型生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線如圖7所示。

圖7為A凝析氣藏S45井的實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線。S45井于2000年1月投產(chǎn)，生產(chǎn)層位為2號(hào)構(gòu)造氣藏蘇維依組上氣層。投產(chǎn)初期S45井幾乎不產(chǎn)水，產(chǎn)氣量也比較穩(wěn)定。3年后產(chǎn)水量上升一個(gè)臺(tái)階后保持穩(wěn)定，伴隨著產(chǎn)氣量的持續(xù)下降以及水氣比的小幅上升。從凝析水含量計(jì)算結(jié)果和礦化度測(cè)試資料判斷此時(shí)開(kāi)始產(chǎn)出地層水。而S45井位于構(gòu)造的邊部，測(cè)井解釋結(jié)果顯示該井蘇維依組上氣層測(cè)試井段沒(méi)有水層存在，充分說(shuō)明該井產(chǎn)出水只可能為邊水。2007年6月對(duì)蘇維依組下氣層進(jìn)行了補(bǔ)孔措施，實(shí)現(xiàn)蘇維依組上下氣層合采。下氣層啟動(dòng)后產(chǎn)氣量有所上升，產(chǎn)水量大幅下降，說(shuō)明利用層間干擾能有效抑制上氣層產(chǎn)水。

Figure 6. Schematic diagram of edge water advancement圖6. 邊水推進(jìn)示意圖

Figure 7. The actual production performance curve of S45 well圖7. S45井實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線

采用上述方法對(duì)其他產(chǎn)水氣井也進(jìn)行了詳細(xì)分析，A凝析氣藏9口氣井反映出了底水錐進(jìn)的出水特征，1口氣井表現(xiàn)為邊水推進(jìn)的出水特征，同類(lèi)出水特征的氣井反映出相同的動(dòng)態(tài)變化特征，充分說(shuō)明分析結(jié)果可靠。其中1號(hào)構(gòu)造氣藏DLK8井，生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線除了表現(xiàn)出底水錐進(jìn)的特征外，投產(chǎn)便產(chǎn)出大量地層水，測(cè)井資料和射孔資料顯示該井射開(kāi)了蘇維依組下氣層底水層，所以導(dǎo)致氣水同出。在對(duì)各氣井出水來(lái)源正確判斷的基礎(chǔ)上，可以對(duì)儲(chǔ)層構(gòu)造特征以及氣水分布特點(diǎn)進(jìn)行更精確的認(rèn)識(shí)，有利于同區(qū)塊新井正確預(yù)測(cè)出水來(lái)源及早采取控水措施。

4. 結(jié)論

1) 對(duì)氣井出水來(lái)源進(jìn)行判斷時(shí)，首先需對(duì)產(chǎn)出凝析水量進(jìn)行計(jì)算，即計(jì)算出每立方米天然氣中凝析水的含量。

2) 利用氣井實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線變化特征可以對(duì)同類(lèi)氣藏開(kāi)發(fā)氣井出水來(lái)源進(jìn)行正確預(yù)測(cè)，以便及早采取相應(yīng)措施，同時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)源可靠，方法簡(jiǎn)單可行。

References)

[1] 張麗囡, 李笑萍, 趙春森, 等. 氣井產(chǎn)出水的來(lái)源及地下相態(tài)的判斷[J]. 大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào), 1993, 17(2): 107-110.

[2] 周守信, 孫福街, 張金慶, 等. 氣藏粒間水產(chǎn)出量預(yù)測(cè)方法研究[J]. 中國(guó)海上油氣, 2008, 20(6): 386-388.

[3] 賈天澤, 熊鈺, 劉灃東, 等. 含水汽凝析氣體系相態(tài)特征研究[J]. 海洋石油, 2006, 26(4): 56-60.

[4] 孫業(yè)恒. 平湖凝析氣藏放一斷塊產(chǎn)水動(dòng)態(tài)特征研究[J]. 石油鉆探技術(shù), 2011, 39(3): 100-105.

[5] 楊勝來(lái), 魏俊之. 油層物理學(xué)[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2009: 42-44.

[6] 何曉東, 鄒紹林, 盧曉敏. 邊水氣藏水侵特征識(shí)別及機(jī)理初探[J]. 天然氣工業(yè), 2006, 26(3): 87-89.

Judging the Water Source of Gas Wells in Condensate Gas Reservoirs with Edge and Bottom Water

Jing Sun1,2, Dehua Liu1,2, Haimin Xu3
1School of Petroleum Engineering, Wuhan Hubei2Key Laboratory of Oil and Gas Drilling and Production Engineering, Wuhan Hubei3Petroleum Engineering Technology Research Institute, Zhongyuan Oilfield Company, Puyang Henan

During the progress of gas well production, the major factor which influences the gas well production is liquid loading, while as for the gas reservoirs with edge and bottom water, the contradiction is more serious. Therefore correctly predicting and timely and effectively recognizing the sources of water were of great significance for improving and stabilizing the gas wells production and improving the production effect in gas reservoirs. Taking Condensate Gas Reservoir A as the research background, this paper determined the type of gas well water production and the water characteristic of the liquid loading by calculating the water content in the condensate gas reservoir, gas production, water production and water and gas ratio of production wells, by which the reservoir structure and relation of gas and water distribution are correctly identified, and then the effective measures for water controlling can be taken.

Condensate Gas Reservoir with Edge and Bottom Water, Condensate Water, Source of Water

孫敬(1984-)，女，博士，講師，現(xiàn)從事油氣田開(kāi)發(fā)方面的教學(xué)和科研工作。

2015年12月1日；錄用日期：2016年1月7日；發(fā)布日期：2016年3月15日

文章引用： 孫敬, 劉德華, 徐海民. 邊底水凝析氣藏氣井產(chǎn)出水來(lái)源判斷方法[J]. 石油天然氣學(xué)報(bào), 2016, 38(1): 48-54. http://dx.doi.org/10.12677/jogt.2016.381007