澀北氣田動(dòng)態(tài)監(jiān)測體系及優(yōu)化研究

張小軍 王小魯 沈生福 劉俊豐 李金華

(中國石油青海油田公司天然氣開發(fā)公司)

0 引言

澀北氣田發(fā)現(xiàn)于1964年，1995年投入試采開發(fā)，主要由澀北一號(hào)、澀北二號(hào)、臺(tái)南三個(gè)氣田組成，具有含氣面積大、儲(chǔ)量豐度高、埋藏淺、品質(zhì)好等特點(diǎn)，屬于第四系疏松砂巖自生自儲(chǔ)式的生物成因氣藏，為全國典型的非酸性氣田。氣田儲(chǔ)層以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，埋藏淺成巖性差，分布井段長，氣井生產(chǎn)易出砂，縱向上氣水間互，氣水關(guān)系復(fù)雜，氣井生產(chǎn)易出水，特殊地質(zhì)特征不同程度的影響氣田高效開發(fā)。因此取全取準(zhǔn)各項(xiàng)開發(fā)資料，跟蹤氣田動(dòng)態(tài)監(jiān)測，強(qiáng)化氣藏動(dòng)態(tài)分析研究、深化氣田地質(zhì)認(rèn)識(shí)十分必要。

近年來，根據(jù)澀北氣田開發(fā)階段和開發(fā)實(shí)際，按照“系統(tǒng)、準(zhǔn)確、實(shí)用”的原則，通過對(duì)動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測、動(dòng)態(tài)分析及試井方法技術(shù)積極探索和不斷創(chuàng)新，初步建立了具有疏松砂巖氣田特色的動(dòng)態(tài)監(jiān)測體系。監(jiān)測對(duì)象主要包括生產(chǎn)井和觀測井，動(dòng)態(tài)監(jiān)測主要內(nèi)容包括壓力、溫度、產(chǎn)量、產(chǎn)液剖面、流體性質(zhì)與組分、氣水界面和邊界等的監(jiān)測，并通過實(shí)踐應(yīng)用不斷優(yōu)化完善該體系，基本滿足了氣田開發(fā)動(dòng)態(tài)跟蹤分析和生產(chǎn)管理的需求。

1 澀北氣田動(dòng)態(tài)監(jiān)測體系研究

1.1 澀北氣田氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的典型特征

(1)氣井出水

澀北氣田大多數(shù)氣井不同程度存在出水現(xiàn)象，出水嚴(yán)重影響氣井產(chǎn)能，甚至導(dǎo)致停產(chǎn)，由于澀北氣田氣水關(guān)系復(fù)雜、巖性疏松，水源類型多樣，主要包括:工作液、凝析水、層內(nèi)水、層間水、邊水，水源識(shí)別較難。

(2)氣井出砂

澀北氣田因成巖性差、膠結(jié)疏松，氣井在生產(chǎn)過程中不可避免的要出砂，出砂破壞儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)，易導(dǎo)致管外竄，部分砂生產(chǎn)過程中帶出地面，嚴(yán)重磨蝕地面工藝設(shè)備，部分砂沉在井筒，如出砂速度較快，會(huì)砂埋產(chǎn)層，影響氣井產(chǎn)能，同時(shí)也影響氣井測試。

(3)儲(chǔ)量動(dòng)用不均衡

澀北氣田屬于長井段、多層疏松砂巖氣田，大部分井采用多層合采的開采方式，分析研究認(rèn)為，多層采氣井在開發(fā)中存在明顯的層間干擾，造成各小層儲(chǔ)量動(dòng)用不均衡，影響氣田整體高效開發(fā)。

1.2 動(dòng)態(tài)監(jiān)測重點(diǎn)

動(dòng)態(tài)監(jiān)測是氣藏開發(fā)科學(xué)管理的重要環(huán)節(jié)，為滿足氣田動(dòng)態(tài)分析要求，需要建立針對(duì)各個(gè)開發(fā)層系的監(jiān)測系統(tǒng)，認(rèn)真做好各項(xiàng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測工作，取全、取準(zhǔn)各項(xiàng)動(dòng)態(tài)資料。

(1)氣層壓力監(jiān)測

?每個(gè)開發(fā)層系的生產(chǎn)井，每年監(jiān)測一次壓力及壓力梯度曲線。測壓時(shí)先測得流壓和溫度，然后將壓力計(jì)下到氣層中部，測氣層壓力及壓力梯度，同時(shí)測得氣層溫度與溫度梯度曲線;

?生產(chǎn)井正常生產(chǎn)時(shí)每季度測一次流壓及流壓梯度，生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化較大時(shí)需增加監(jiān)測頻率，壓力計(jì)要下到氣層中部;

?每年選擇1～2個(gè)開發(fā)層組進(jìn)行全氣藏關(guān)井測壓，特別是對(duì)于主力開發(fā)層組要重點(diǎn)安排，測試時(shí)間選擇夏季用氣量低谷階段。

(2)產(chǎn)能測試

?測試方法

分析澀北氣田氣井的產(chǎn)能測試資料，由于受井筒積液的影響，實(shí)測壓力數(shù)據(jù)均存在不同程度的偏差。考慮到澀北氣田儲(chǔ)層滲透性較好，應(yīng)采用系統(tǒng)試井的方式進(jìn)行產(chǎn)能評(píng)價(jià)，避免修正等時(shí)試井關(guān)井段出現(xiàn)的氣液分離影響。

?測試工作制度

采用四個(gè)工作制度進(jìn)行產(chǎn)能測試，但必須注意，最大產(chǎn)量應(yīng)低于臨界出砂條件，并確保每個(gè)制度下的氣井生產(chǎn)都要達(dá)到穩(wěn)定(4天左右)。

?不穩(wěn)定測試

產(chǎn)能測試結(jié)束后，直接關(guān)井進(jìn)行壓力恢復(fù)測試(關(guān)井6天以上)。測試中要全程連續(xù)井底測壓，壓力計(jì)必須下入氣層中部，以減少井筒積液的影響。測壓結(jié)束上提壓力計(jì)過程中，測井筒靜壓、靜溫梯度。要求氣層段以上50m內(nèi)每10m停點(diǎn)測量一次，氣層段頂部、中部、底部各測一個(gè)壓力點(diǎn)，測壓最深點(diǎn)應(yīng)低于氣層底部至少10m。要求每個(gè)測點(diǎn)停止足夠的時(shí)間，保證測得穩(wěn)定的壓力。

(3)邊水推進(jìn)監(jiān)測

?壓力監(jiān)測

針對(duì)含氣面積大、儲(chǔ)量大的主力氣層采用油套管分別監(jiān)測，建議使用永久式壓力計(jì)，進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，以便準(zhǔn)確了解開發(fā)動(dòng)態(tài)、預(yù)測邊水運(yùn)動(dòng)特征，確保氣田長期、安全、穩(wěn)定生產(chǎn)。如觀察井使用普通壓力計(jì)，每季測氣層壓力一次，壓力計(jì)下到測試層段中部。

?水量及水樣分析

各開發(fā)層系外排生產(chǎn)井，特別是產(chǎn)水井，要密切觀察其產(chǎn)水變化，準(zhǔn)確計(jì)量氣、水產(chǎn)量，產(chǎn)水井每季度取水樣作一次全面分析，以了解水性的變化。

?邊水推進(jìn)動(dòng)態(tài)分析

每半年結(jié)合動(dòng)態(tài)分析進(jìn)行一次邊水推進(jìn)狀況的綜合分析，根據(jù)邊水推進(jìn)情況，進(jìn)行必要的調(diào)整控制。

?探邊測試井的選擇

探邊測試的主要目的有三個(gè)。

①解釋目前氣水邊界的位置，評(píng)價(jià)氣水邊界的推進(jìn)動(dòng)態(tài);

②解釋地層滲透率，結(jié)合地層壓力，評(píng)價(jià)地層物性的變化;

③評(píng)價(jià)水侵速度與物性和采氣強(qiáng)度的關(guān)系，預(yù)測其余井水侵動(dòng)態(tài)。

圍繞以上三個(gè)目的，制定探邊井的選井原則。

①平面上，測試井位于含氣面積邊部，邊水將是其主要水源;

②目前尚未表現(xiàn)出大量水侵，氣水界面離井尚有一定距離;

③近3年來進(jìn)行過探邊測試(目的是為了便于比較)。

(4)出砂監(jiān)測

?詳細(xì)觀察、記錄氣井出砂狀況。包括井口取樣分析、砂刺氣咀情況、探砂面(時(shí)間、方法、砂面深度)及沖砂情況(沖砂時(shí)間、使用設(shè)備、沖砂介質(zhì)、施工條件、砂柱高度、沖出砂量和出砂粒度等)。

?調(diào)整出砂井的生產(chǎn)壓差及產(chǎn)氣量，控制其出砂，并進(jìn)行效果監(jiān)測和評(píng)價(jià)。

?對(duì)出砂較嚴(yán)重的井，分析其主要出砂層位與原因，并進(jìn)行防砂作業(yè)。

(5)產(chǎn)氣剖面監(jiān)測

?平面監(jiān)測系統(tǒng)

每個(gè)開發(fā)層系固定選擇1/3左右的典型代表井，每年測一次產(chǎn)氣剖面，了解各開發(fā)層系多層合采時(shí)各層的產(chǎn)氣狀況;在固定產(chǎn)氣剖面監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要再增加一部分測試井。

?縱向監(jiān)測系統(tǒng)

完善井網(wǎng)鉆井時(shí)，在氣田較高部位，周圍氣井采氣量較高的地區(qū)分別選1～2口井鉆至最深層系以下，進(jìn)行FMT測試，了解分層壓力，分析壓力變化及層間差異，研究與儲(chǔ)層類型、開采狀況的關(guān)系。

?典型井選擇

研究產(chǎn)氣剖面變化規(guī)律，提出提高開發(fā)效果的措施。包括落實(shí)出水層位，評(píng)價(jià)出水強(qiáng)度，判斷水源是邊水還是層竄水;評(píng)價(jià)出水層位特征，分析堵水工藝可行性;根據(jù)時(shí)間推移產(chǎn)出剖面測試，分析產(chǎn)量變化的原因。

鑒于這一目的，產(chǎn)出剖面測試井的選井原則是:平面上，測試井位于腰部或高部位，測試井大量出水，且出水量波動(dòng)，無法確定是層竄水還是某一小層產(chǎn)出了邊水;或者是產(chǎn)量上升的氣井。

(6)天然氣物性監(jiān)測

每個(gè)開發(fā)層系每年選1～2口井進(jìn)行高壓物性取樣分析，了解隨著氣田開發(fā)進(jìn)展，天然氣組份、偏差系數(shù)、體積系數(shù)等的變化，以利于更可靠地預(yù)測動(dòng)態(tài)變化。

(7)井況監(jiān)測

選擇生產(chǎn)時(shí)間長、出砂較嚴(yán)重的井進(jìn)行套管監(jiān)測，了解套管完好狀況、管外是否因出砂而導(dǎo)致層間竄通等情況。

2 動(dòng)態(tài)監(jiān)測優(yōu)化研究

氣田動(dòng)態(tài)監(jiān)測以提高開發(fā)認(rèn)識(shí)為目標(biāo)，主要是通過時(shí)間、次數(shù)、構(gòu)造部位、層組分布等因素進(jìn)行選井，突出資料的代表性、可對(duì)比性、連續(xù)性。一般選取1/4-1/3的生產(chǎn)井作為定點(diǎn)監(jiān)測井的原則，進(jìn)行優(yōu)選定點(diǎn)井，同時(shí)充分考慮氣井井筒內(nèi)的管柱組合情況，通過不斷的實(shí)踐總結(jié)，優(yōu)選定點(diǎn)井、優(yōu)選測試項(xiàng)目和測試時(shí)間，減少測試程序和時(shí)間，節(jié)約費(fèi)用。

2.1 流、靜壓測試優(yōu)化

以往氣井靜壓測試是關(guān)井7天后間隔24小時(shí)測兩井次靜壓，通過對(duì)澀北氣田1100井次的關(guān)井7天后間隔24小時(shí)測兩井次靜壓數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(圖1)，得到前后兩次測試靜壓的變化率在5‰以內(nèi)，說明靜壓從測試2井次改為1井次是可行的，目前優(yōu)化為關(guān)井10天后進(jìn)行1次靜壓測試。

以往氣井流壓測試間隔基本上是在120天左右，而氣井實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間一般在80天左右，開井時(shí)間僅占測試間隔時(shí)間的60%，因開關(guān)井頻繁而導(dǎo)致連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間在40天左右，且關(guān)井次數(shù)最多達(dá)到4次(圖2)，因此優(yōu)化后氣井生產(chǎn)時(shí)間不少于30天進(jìn)行流壓測試。

針對(duì)這種情況，結(jié)合澀北氣田開發(fā)現(xiàn)狀，對(duì)流靜壓測試進(jìn)行優(yōu)化。具體做法是:流壓定點(diǎn)井3次/年(前后兩次測試間隔不少于60天)、非定點(diǎn)井2次/年(前后兩次測試間隔不少于120天)，靜壓定點(diǎn)井2次/年(前后兩次測試間隔不少于120天)、非定點(diǎn)井1次/年(前后兩次測試間隔不少于180天)。在以上原則的基礎(chǔ)上，氣井生產(chǎn)時(shí)間不少于30天即可進(jìn)行流壓測試，同時(shí)關(guān)井10天以上方可進(jìn)行靜壓測試。

2.2 全氣藏關(guān)井組合優(yōu)化測試

全氣藏關(guān)井不僅能了解氣藏壓力在平面上的分布、儲(chǔ)層在平面上的連通性，而且可以了解氣藏氣水邊界的推進(jìn)情況，評(píng)價(jià)氣藏邊水的活躍程度，復(fù)核氣藏的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量，為氣藏的開發(fā)調(diào)整方案提供了有力的證據(jù)。通過近年來的分析研究，在氣田全氣藏關(guān)井測試中，采用全氣藏關(guān)井組合優(yōu)化測試方法，即先進(jìn)行全氣藏關(guān)井，同時(shí)進(jìn)行探邊測試，最后進(jìn)行干擾試井，各項(xiàng)資料可以互相驗(yàn)證，利用綜合資料解釋，深化氣藏開發(fā)認(rèn)識(shí)。

圖1 澀北氣田間隔24小時(shí)壓力變化直方圖

圖2 氣井兩次流壓測試間隔直方圖

2.3 產(chǎn)能優(yōu)化測試

澀北氣田開發(fā)至今，為了掌握氣井產(chǎn)能下降規(guī)律及產(chǎn)能影響因素，摸清氣井地層參數(shù)變化及污染情況，通過實(shí)踐分析，優(yōu)化產(chǎn)能試井。①為了加強(qiáng)氣井測試的連續(xù)性，選取時(shí)間間隔為2年;②在同等情況下，優(yōu)先考慮定點(diǎn)井;③一些重點(diǎn)關(guān)注井(如水平井)1年進(jìn)行1次產(chǎn)能測試;④對(duì)于措施作業(yè)氣井，特別是防砂氣井進(jìn)行產(chǎn)能壓恢測試;⑤壓力恢復(fù)測試盡量結(jié)合產(chǎn)能試井同時(shí)測試，以節(jié)約時(shí)間，減小測試與生產(chǎn)的矛盾;⑥為了開展不同壓差下的產(chǎn)出剖面測試，產(chǎn)能測試和產(chǎn)出剖面結(jié)合測試，取得新的認(rèn)識(shí)。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)澀北氣田大多數(shù)氣井不同程度存在出水、出砂現(xiàn)象，出水、出砂嚴(yán)重影響氣井產(chǎn)能，甚至導(dǎo)致停產(chǎn)，并且大部分井采用多層合采的開采方式，開發(fā)中存在明顯的層間干擾，造成各小層儲(chǔ)量動(dòng)用不均衡，影響氣田整體高效開發(fā)，這就需要建立有效的動(dòng)態(tài)監(jiān)測體系，并在實(shí)踐中不斷優(yōu)化，深化氣藏地質(zhì)認(rèn)識(shí)，有效指導(dǎo)氣田高效開發(fā)。

(2)氣田套管采氣井、主力層組井和水平井優(yōu)選80%井使用永久式壓力計(jì)，進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，以便準(zhǔn)確了解開發(fā)動(dòng)態(tài)、預(yù)測邊水運(yùn)動(dòng)特征。

(3)通過分析研究認(rèn)為，澀北氣田靜壓從測試2井次改為1井次是可行的，目前優(yōu)化為關(guān)井10天后進(jìn)行1次靜壓測試，流壓測試優(yōu)化后氣井生產(chǎn)時(shí)間不少于30天進(jìn)行流壓測試，全氣藏關(guān)井組合探邊測試和壓恢測試一并進(jìn)行，產(chǎn)能優(yōu)化組合產(chǎn)出剖面測試，取得了不錯(cuò)的效果，需要進(jìn)一步深入研究應(yīng)用。

(4)為了深化氣藏地質(zhì)認(rèn)識(shí)，提高氣藏開發(fā)水平，澀北氣田動(dòng)態(tài)監(jiān)測應(yīng)積極引進(jìn)找水測試、固井質(zhì)量監(jiān)測、水平井產(chǎn)出剖面測試等新技術(shù)，以豐富氣田監(jiān)測手段，為第四系疏松砂巖氣田開發(fā)儲(chǔ)備了更多的開發(fā)技術(shù)

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