川東沙坪場石炭系氣藏治水效果初步評價

李世臨 鄭 超 陸秀林 秦 偉 張文濟 何晉玲

(中國石油西南油氣田公司重慶氣礦)

0 引言

沙坪場區塊石炭系氣藏為川東地區大天池氣田中儲量和產能最大的氣藏，在氣藏開發中產生局部水侵，嚴重地影響了氣田生產規模和高效開發[1、2]。合理的地層水治理方式對氣藏開采規模的延續以及增加采收率具有重要的現實意義。

沙坪場構造地理位置位于重慶市梁平縣和墊江縣境內，區域位置處于印支開江古隆起的西南斜坡帶上，為川東大天池構造帶東翼斷下盤的1個潛伏構造(圖1)。區內發育有沙①、沙②、沙③及沙④等4條較大的逆斷層，各斷層向上消失于二疊系和三疊系，向下消失于志留系地層中(圖2)。

沙坪場區塊石炭系地層層位屬于上石炭統黃龍組(C2hl)，按其巖性自下而上分為三段。C2hl1：為石膏、白云巖或次生灰巖；C2hl2：為一套白云巖；C2hl3：為原生沉積石灰巖夾白云巖。石炭系儲層主要發育于C2hl2段中下部和C2hl3段的中部，巖性主要是溶孔角礫云巖、粉晶角礫云巖、粉晶云巖和殘余砂屑云巖。

1 地層水分布

川東石炭系氣藏屬邊水氣藏，氣水界面不統一，海拔高差懸殊，同一背斜高部位產水、低部位產氣而呈現出無規則的氣水體分布，高陡構造帶的主體背斜構造產層單一，天然氣充滿度低，其端部、翼部、斷層下盤構造產層眾多、天然氣充滿度高[3]。

圖1 沙坪場區域位置

沙坪場區塊石炭系氣藏為斷層遮擋(西翼)和地層尖滅(北端)以及構造圈閉的復合圈閉氣藏。Td94井完鉆測試結果產水，氣藏內其余井均為氣井。在開采過程中，Td90、Td29、Td82、Td81、Td14井已先后產出地層水。Td94井所產地層水為封存水，Td90井為裂縫性水竄[4-6]，截止到2011年10月整個氣藏邊水活動并不強烈，只是在Td90井附近表現活躍，沙坪場區塊石炭系氣藏目前為以水驅為輔的彈性氣驅氣藏。

圖2 沙坪場區塊二疊系底界構造

Td90井為東部邊水沿沙②號斷層北段裂縫性水竄，目前以Td90井井區為分界的北、中區域壓差較大，可能Td90井井區附近已經被水占據通道，將兩區域分隔。

南段的Td82、Td29井由于距氣水界面距離近，自2006年便表現出邊水入侵，Td82井于2008年12月出現帶液困難，Td29井于2009年4月出現帶液困難； 2011年7月份Td82井水量明顯增大，產氣量在逐漸減少，水侵正在加劇。

北段的Td14井于2009年6月出現水侵跡象，氯根含量和礦化度急劇上升。Td81井于2009年4月產出地層水，到2011年4月10日，本井不能帶液生產，被迫關井，地層水入侵加劇。

2 水侵特征

2.1 水侵機理

氣藏水侵特征分為4類：①舌進弱水侵型，相對高滲帶滲透率與儲層平均滲透率比值不大于2;②舌進強水侵型，相對高滲帶滲透率與儲層平均滲透率比值在2～3之間；③裂縫弱水竄型，相對高滲帶滲透率與儲層平均滲透率比值在5～10之間；④裂縫強水竄型，相對高滲帶滲透率與層平均滲透率比值在100以上，Td90井區就屬于這種類型[4-6]。

2.2 地層水入侵的主要證據

(1)地層水侵入的地質條件

氣藏北區與沙③號斷層北段距離較近，Td90井出水后的幾年未進行排水，應該有部分地層水進入該區地層，同時，Td90井排水強度對該區水體活動有一定影響，由于長期極限產量生產，目前該區壓力較低，形成了壓降漏斗，導致水體推進[6-7]。

(2)產水量增加、水氣比上升、水性顯示地層水特征[8]。

通過水氣比和水性分析可以看出，2009年4月，Td81井產出水的氯根含量由19mg/L上升到18700mg/L，礦化度由0.27g/L上升到506.34g/L，Li、Sr、Br、I、B等微量元素含量增加，表現出地層水特征；水氣比上升到0.1m3/104m3，產水量增加(表1，圖3)。

圖3 Td81井生產曲線圖

Td14井在2009年4月到現在，氯根含量由6963mg/L上升到33343mg/L，礦化度由0.54g/L上升到55.24g/L，Li、Sr、Br、I、B等微量元素含量增加，產水量增加，水氣比達到0.13m3/104m3，表現出地層水特征(表1，圖4)。

圖4 Td14井生產曲線圖

目前Td26、Td30、Td31、Td80、Td84、Td85、Td86、Td87、Td88、Td91、Td92 、Td93、Td31為凝析水，而Td29、Td82、Td96、Td030-1井水性資料均顯示，礦化度和氯根含量較高，鉀鈉和鈣鎂離子含量介于凝析水與地層水之間，表現出地層水與凝析水的混合特征(表1)。

表1 氣井水性動態監測表

3 地層水治理措施及效果

隨著水侵影響逐漸加劇，氣藏采氣速度和單井產量會迅速下降，氣井自噴能力也減弱，甚至導致井底嚴重積液而停產(如Td81井)，從而使氣井開采難度大大增加，并降低氣藏采收率[9，10]。儲集層的微裂縫及孔隙一旦被地層水所占據，天然氣將在地層中被分割，導致此部分天然氣采出十分困難，從而減少動態儲量，影響最終采收率。地層水礦化度高、溫度高，因而腐蝕性很強，對輸氣管線、轉水裝置和脫水裝置等地面設施造成嚴重腐蝕，增加了氣井和氣藏生產管理難度。

3.1 Td90井排水采氣治理措施及效果分析

(1)排水采氣工作初期的實施情況與效果分析

2002年重慶氣礦對Td90井實施了堵水作業，未能實現堵水采氣的目的，隨著氣藏的開采，地層壓力下降，氣井無法自排，堵水采氣作業未能達到預期效果。隨后針對Td90井無法自排，曾采取過下連續油管液氮氣舉、環空反注液氮助排、大型解堵酸化、車載壓縮機氣舉等多種助排方式，但均未見到實質性的效果。

(2)高壓氣舉排水采氣效果分析

2006年1月開始對Td90井實施高壓氣舉排水采氣，經過近一年的氣舉，Td90井仍不能自排，但產水量有所下降，鄰近氣井Td91井水氣比也有所降低，排水采氣工作初見一定成效。2007年4月對Td90井進行了修井作業，更換了Td90井油管，優化了管串結構。2007年增壓改造之后，Td90井地層壓力下降速度0.0080MPa/d；氣藏北部Td14井地層壓力下降速度為0.0017MPa/d；氣藏中部天東30井地層壓力下降速度0.0116MPa/d；北部氣區地層壓力最低，從地層壓力的下降速度來看，水區下降速度明顯高于氣藏北區氣區，排水起到了保護北部氣區的效果。

Td90井高壓氣舉排水降低了水體能量，地層水對Td91井影響減弱，對Td14井、Td30井的影響不明顯(圖5)，排水措施的實施對氣藏的保護作用明顯，效果良好。

注：a、Td96井水氣比；b、Td30井水氣比；c、Td81井水氣比；d、Td14井水氣比；e、Td91井水氣比；f、Td90井排水量

(3)電潛泵排水效果分析

2009年11月初電潛泵開始試運行，排水量最高達到418m3/d，排水量穩定在350m3/d左右，排水量較此前的高壓氣舉排水量稍有增加。油套壓力均有上升，并于12月初開始產出天然氣(0.2×104m3/d)，其排水效果比較理想，基本上能達到保護氣藏的目的。根據監測結果，Td91井、Td30井在Td90井關井期間均受到了影響，Td14井壓力變化不明顯。在Td90井關井及排水期間，沙坪場區塊石炭系未出地層水氣井氯離子含量范圍在31mg/L(Td87井)～4679mg/L(Td96井)之間，沒有氣井出現水量、氯離子含量大幅上漲的現象，出水氣井未出現水量大幅上漲。

3.2 氣藏南段排水采氣措施實施效果分析

2006年氣藏南段出現邊水入侵特征，根據2007年5月穩定試井解釋成果，在綜合考慮儲層的供氣能力后，將Td82井的合理配產在5×104m3/d左右，Td29井的合理配產在6×104m3/d左右。在水侵初期將兩井的產量控制在合理產量范圍內，將會降低氣井壓力下降速度，減緩邊水入侵，達到延長無水采氣期的目的，但是降低產量同時會降低氣井帶液生產能力。

表2 天東90井及周邊氣井井底流壓統計表

Td29井于2009年4月開始泡排后，通過不斷調整加注制度，有效解決了氣井積液的問題(圖6)。

圖6 Td29井生產曲線圖

Td82井于2008年12月實施泡排之后，氣井帶液能力有所提高，生產情況有明顯的改善(圖7)。雖增產幅度不大，整體呈現遞減趨勢，產水量波動較大，整體呈現遞增趨勢，在產量和氣井能量不足的情況下，泡排劑的加入增強了攜液能力，見到了比較明顯的效果。

圖7 Td82井生產曲線圖

3.3 氣藏北段排水采氣措施實施效果分析

Td14井在出地層水后，及時采取控水生產，壓力回升，生產平穩，效果顯著。2009年6月Td14井出地層水后，于7月8日實施控水采氣，進行了產量調整，由14×104m3/d降低到10×104m3/d，很快便見到效果，到2009年8月8日，套壓由8.57MP上升到10.66MPa，油壓由6.62MPa上升到9.8 MPa ，氯根含量14144mg/L降低到9mg/L，其余微量元素含量下降到1mg/L以下，產水量和水氣比下降，地層水特征消失(圖4)Td91井在Td90井未排水期間水氣比較高，后一直采取控制井口壓力生產，目前水性仍為凝析水，生產情況穩定。

4 結論與建議

(1)在南區目前主要為泡沫排水采氣，適合于該區壓力較低的現狀。

Td82、Td29井目前井口油壓已經與輸壓持平(5.8 MPa)，套壓僅僅比油壓高0.6 MPa；產量也較低，添加泡排劑增強氣井的攜液能力，是排水采氣措施最好的選擇。

(2)氣藏北區實施的控水采氣措施適合于當前的生產現狀。

(3)繼續對Td90井實施強排水，加大排水力度。排水力度不得低于300m3/d，方可減緩地層水入侵的速度。

(4)建議氣藏北區即Td90井附近補打一口井，既可實行排水采氣，也可以作為天東90井的排水替代井，以在天東90井進行施工作業時不影響到氣藏的排水強度，從而減緩水體向氣藏內部推進的速度。

1 呂棟梁，唐海，呂漸江.氣井產水時產能方程的確定[J].巖性油氣藏, 2012,22(4):112-115.

2 劉云，盧淵，伊向藝. 天然氣水合物預測模型及其影響因素[J].巖性油氣藏,2010,22(3):124-127.

3 冉宏.川東地區石炭系氣藏氣水分布特征及其成因探討[J].天然氣工業,2001,21(1):52-56.

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

5 曾波，漆建忠，鄒源紅，等.川東石炭系氣藏產出地層水特征初探[J].天然氣勘探與開發,2004,27(1):8-11.

6 何琦.沙坪場氣田石炭系氣藏地層水特征分析[J].天然氣工業,2003,23(5):87-89.

7 唐光平，賈長青，許清勇，等.沙坪場氣田石炭系氣藏天東90井出水特征及治水措施探討[J].天然氣工業,2003,3(3):135-136.

8 康曉東，李相方，張國松，等.氣藏早期水侵識別方法[J].然氣地球科學,2004,15(6):637-639.

9 茍文安，冉宏，李純紅，等.大池干氣田石炭系氣藏水侵早期治理現場試驗及成效分析[J].天然氣工業,2002,22(4):67-70.

10 胡勇，邵陽，陸永亮，等.低滲氣藏儲層孔隙中水的賦存模式及對氣藏開發的影響[J].天然氣地球科學, 2011,22(1):176-181.