徐深氣田火山巖底水氣藏合理開發(fā)對(duì)策研究

王海燕 （中石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶163712）

1 區(qū)塊概況

徐深氣田A區(qū)塊位于黑龍江省安達(dá)市境內(nèi)，構(gòu)造位置位于徐家圍子斷陷北部的安達(dá)次凹南部斜坡帶，西面為古中央隆起帶，東南面為宋站低隆起，向北進(jìn)入安達(dá)斷陷的中央凹陷帶。開采層位為營城組三段火山巖，完鉆5口井：直井4口，水平井1口，試氣均獲工業(yè)氣流，短期試采井4口 （1口正試），投產(chǎn)井4口，其中A401井與A101井氣水同產(chǎn)。2009年10月4口直井投入開發(fā)，全區(qū)日產(chǎn)氣9.42×104m3，日產(chǎn)水70.32m3，目前，全區(qū)累積產(chǎn)氣0.44×108m3，累積產(chǎn)水3.60×104m3。徐深氣田 A區(qū)塊氣水關(guān)系復(fù)雜，開采難度大，使水體規(guī)模的確定、單井合理配產(chǎn)及方案對(duì)比優(yōu)化等方面面臨許多挑戰(zhàn)。

2 確定水體規(guī)模

2.1 容積法

考慮到徐深氣田A區(qū)塊為構(gòu)造－巖性氣藏，其水體分布范圍主要受巖性和斷層的控制，而火山巖亞相橫向規(guī)模在200～800m，按保守估計(jì)的原則，對(duì)于有斷層斷開底水的區(qū)域，以斷層作為底水外邊界，對(duì)于沒有斷層斷開底水的區(qū)域，以井為中心外推1000m作為底水外邊界。據(jù)此劃出水域面積17.04km2，由于水域面積內(nèi)出水井較多，且水層厚度各不相同，因而水體厚度采用所有井的水層厚度的平均值56.34m，有效孔隙度為各出水井水層有效孔隙度的平均值8.20%，含水飽和度統(tǒng)一取值為100%。根據(jù)以上參數(shù)，采用容積法［1］計(jì)算徐深氣田A區(qū)塊地下水體體積為0.96×108m3。

2.2 數(shù)值模擬方法

對(duì)徐深氣田A區(qū)塊進(jìn)行數(shù)值模擬研究，儲(chǔ)層屬性模型通過Petro軟件建立，模型面積30.81km2，有效厚度平均為35.33m，劃分為67m×100m×26m網(wǎng)格塊，孔隙度為0.7%～20.1%，滲透率為（0.001～23.6）×10－3μm2，巖石壓縮系數(shù)為2.2×10－5MPa。由于 A401井氣水界面與含氣面積內(nèi)其他井相差較大，對(duì)數(shù)值模擬模型的水體進(jìn)行了分區(qū)，A401附近區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)水體，氣水界面為3039.9m，含氣面積內(nèi)其他區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)水體，含氣面積內(nèi)其他區(qū)域氣水界面為2955.6m。經(jīng)過對(duì)氣水同產(chǎn)井的產(chǎn)氣量和產(chǎn)水量的歷史擬合，以及全氣藏氣、水的儲(chǔ)量擬合，最終確定水體規(guī)模為0.87×108m3。由于容積法沒有考慮水體非均質(zhì)性，計(jì)算水體規(guī)模偏大，而數(shù)值模擬考慮了水體非均質(zhì)性，水體規(guī)模計(jì)算較合理，綜合考慮確定徐深氣田A區(qū)塊水體規(guī)模為0.87×108m3。

3 單井合理配產(chǎn)

3.1 無阻流量法

3.2 節(jié)點(diǎn)分析法

根據(jù)全氣藏產(chǎn)能方程計(jì)算原始地層壓力和廢棄地層壓力下的油井流入動(dòng)態(tài)曲線，根據(jù)垂直井筒管流法計(jì)算增壓和不增壓時(shí)的流出曲線［3］。氣井合理產(chǎn)量應(yīng)在廢棄地層壓力和原始地層壓力IPR流入曲線與流出曲線交點(diǎn)的產(chǎn)量之間，并且大于最小攜液產(chǎn)量［4］。如A1井合理產(chǎn)量范圍在 （0.71～9.2）×104m3／d（見圖1），A101井合理產(chǎn)量范圍在 （1.06～27）×104m3／d （見圖2）。

圖1 A1井合理產(chǎn)量節(jié)點(diǎn)分析曲線

3.3 采氣指數(shù)法

從二項(xiàng)式產(chǎn)能方程ΔP2＝Aqg＋以看出，氣體從地層邊界流向井的過程中，壓力平方差（ΔP2）由2部分組成［5］：右端第1項(xiàng)用來克服氣流沿流程的粘滯阻力，右端第2項(xiàng)用來克服氣流沿流程的慣性阻力。當(dāng)生產(chǎn)壓差較小、氣井產(chǎn)量（qg）較小時(shí)，地層中氣體流速低，主要是右端第1項(xiàng)起作用，表現(xiàn)為線性流動(dòng)，氣井產(chǎn)量與壓差之間成直線關(guān)系。當(dāng)氣井產(chǎn)量（qg）較大時(shí)，隨著氣體流速增大，右端第2項(xiàng)起著主要作用，表現(xiàn)為非線性流動(dòng)，氣井產(chǎn)量和壓差之間不成直線關(guān)系，而是拋物線關(guān)系。顯然，如果氣井生產(chǎn)壓差過大，氣井產(chǎn)量超過了一定值后，氣井生產(chǎn)會(huì)將一部分壓力降消耗在非線性流動(dòng)上，這樣會(huì)降低生產(chǎn)效率。因此，根據(jù)采氣指示曲線，其直線段最后一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓差即為氣井合理生產(chǎn)壓差，其所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量可以作為氣井合理產(chǎn)量，據(jù)此可以確定A1井和A101井的初期最大合理產(chǎn)量分別為2.7×104m3／d和7×104m3／d。

3.4 數(shù)值模擬法

通過對(duì)單井不同配產(chǎn)，分析穩(wěn)產(chǎn)期末采出程度和水侵程度大小，以確定合適的產(chǎn)量。以A101井為例，針對(duì)該井配產(chǎn)2×104、4×104、6×104和8×104m3，通過數(shù)值模擬分別預(yù)測開采20年的單井產(chǎn)量及累計(jì)產(chǎn)量，穩(wěn)產(chǎn)期分別為6年、3年、2年和1年，累計(jì)采氣量分別為1.08×108、1.75×108、1.91×108、1.76×108m3，初步確定最佳配產(chǎn)范圍為 （3.5～6.5）×104m3。

根據(jù)模型進(jìn)行預(yù)測，觀察模擬十年以上水侵情況，由于產(chǎn)量過高發(fā)生水侵，初步確定4.8×104m3以下不會(huì)發(fā)生水侵，少量產(chǎn)水，在井底攜液能力范圍內(nèi)，不會(huì)影響產(chǎn)氣量。根據(jù)水侵情況研究，確定最佳配產(chǎn)范圍為 （3.5～4.8）×104m3。在此范圍內(nèi)變產(chǎn)量模擬，優(yōu)選合理產(chǎn)量，確定徐深氣田A區(qū)塊最佳產(chǎn)量為4×104m3。按照上述方法對(duì)區(qū)塊其他井進(jìn)行合理配產(chǎn)，確定直井為 （2～4）×104m3，水平井為8×104m3。

3.5 合理產(chǎn)量綜合確定

從徐深氣田A區(qū)塊現(xiàn)有試氣資料、試采狀況和投產(chǎn)井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料出發(fā)，考慮穩(wěn)產(chǎn)年限、累積產(chǎn)氣及水侵程度等因素，綜合確定徐深氣田A區(qū)塊合理產(chǎn)量 （見表1）。

表1 A區(qū)塊合理產(chǎn)量綜合確定結(jié)果表

4 開發(fā)方案

依據(jù)對(duì)氣藏火山體分布位置及規(guī)模、儲(chǔ)層厚度和裂縫發(fā)育帶等地質(zhì)認(rèn)識(shí)程度，氣藏動(dòng)態(tài)特征及井網(wǎng)井距論證成果，按照方案設(shè)計(jì)原則，采用整體動(dòng)用與優(yōu)選動(dòng)用且直井、水平井組合方式開發(fā)，共設(shè)計(jì)3套對(duì)比開發(fā)方案，并利用數(shù)值模擬分別預(yù)測20年。

方案1：整體動(dòng)用直井開發(fā)，設(shè)計(jì)開發(fā)井總井?dāng)?shù)19口，其中老井5口，新井14口，產(chǎn)能規(guī)模1.06×108m3；采氣速度0.93%，穩(wěn)產(chǎn)6年，穩(wěn)產(chǎn)期末采出程度4.86%，20年累計(jì)采氣11.62×108m3。

方案2：整體動(dòng)用直井＋水平井開發(fā)，設(shè)計(jì)開發(fā)井總井?dāng)?shù)9口，其中老井5口，新井4口，均為水平井，產(chǎn)能規(guī)模1.11×108m3；采氣速度0.97%，穩(wěn)產(chǎn)5年，穩(wěn)產(chǎn)期末采出程度5.08%，20年累計(jì)采氣12.15×108m3。

方案3：整體動(dòng)用直井＋水平井開發(fā)，設(shè)計(jì)開發(fā)井總井?dāng)?shù)15口，其中老井5口，新井10口，直井8口，水平井2口，產(chǎn)能規(guī)模1.13×108m3；采氣速度0.99%，穩(wěn)產(chǎn)4年，穩(wěn)產(chǎn)期末采出程度4.98%，20年累計(jì)采氣11.87×108m3。

由3個(gè)方案對(duì)比可以看出，方案2比方案1和方案3的開發(fā)效果要好，因?yàn)榉桨?穩(wěn)產(chǎn)期末采出程度和20年累計(jì)采氣量高于其余2個(gè)方案，故選擇方案2為最佳開發(fā)方案。

5 結(jié) 論

（1）利用容積法和數(shù)值模擬法開展了水體規(guī)模綜合研究，確定徐深氣田A區(qū)塊水體規(guī)模為0.87×108m3。

（2）運(yùn)用無阻流量、節(jié)點(diǎn)分析法、采氣指數(shù)法和數(shù)值模擬法，考慮穩(wěn)產(chǎn)年限，累積產(chǎn)氣及水侵程度等因素，綜合確定徐深氣田A區(qū)塊單井合理配產(chǎn)為水平井8×104m3，直井 （2～4）×104m3。

（3）采用整體動(dòng)用與優(yōu)選動(dòng)用，直井、水平井與直井組合方式開發(fā)，共設(shè)計(jì)3套對(duì)比開發(fā)方案，對(duì)比方案預(yù)測的結(jié)果，優(yōu)選方案2（水平井＋直井方案，新設(shè)計(jì)開發(fā)井均為水平井）為最佳開發(fā)方案，從而為下一步挖潛提供決策依據(jù)。