邊底水凝析氣藏氣井出水來源綜合識別方法

高大鵬，李瑩瑩，高玉瑩

(1.北京大學，北京 100871;2.中油勘探開發研究院，北京 100083;3.中國石油大學，北京 102249;4.曲阜師范大學，山東 曲阜 276826)

引 言

邊底水凝析氣藏在中國新、蜀、湘、鄂地區分布較廣，這類氣藏由于高產凝析油而具有特殊的經濟價值，其合理、高效的開發也越來越受到重視［1－3］。延長無水采氣時間，見水后合理控水以及帶水采氣均需對氣井出水來源有及時準確的判斷。目前國內外學者對于常規氣藏的出水來源判斷已做了很多研究［4－8］，但這些研究成果對于地層內易出現油、氣、水三相流動的凝析氣藏而言適用性不強，并且沒有對不同階段的出水來源進行系統地跟蹤判斷。考慮到邊底水凝析氣藏氣井出水來源的多樣性和特殊性，結合常見的凝析水、層間水竄、夾層水和邊底水4類主要出水來源，提出了一套系統的綜合識別方法。

1 識別方法技術思路

1.1 凝析水分析

凝析水是在地層條件下呈氣態的部分地層水，隨氣體采出到地面后，由于壓力、溫度的降低而析出，從而致使氣井產水，主要通過定性和定量2種方法對凝析水含量進行分析。

(1)定性分析。凝析水的礦化度通常小于1×104mg/L，而地層水的礦化度則相對較高，通常大于8×104mg/L。據此可根據不同生產階段測得的單井產出水礦化度初步判斷是否為凝析水。

(2)定量計算。①利用Mcketta－Wehe圖版計算標準狀況下單位體積氣體在地面和地層條件下的水蒸氣含量，通過二者的差值得到采出單位體積氣體時伴隨采出的凝析水量;②凝析水含量是氣藏溫度、壓力和礦化度的函數，可用經驗公式計算。將以上2種方法的計算結果與單井實際采出每立方米氣的含水量進行比較，可以進一步確定產出水是否僅為凝析水。

1.2 單井生產動態分析

凝析氣井的生產動態分析是判斷單井出水來源的重點，凝析氣藏本身在一定溫度、壓力范圍內存在反凝析和逆蒸發現象。如果凝析氣藏帶有能量較強的天然水體，通常在采用衰竭方式進行開采時，隨著地層壓力的下降，會出現明顯的底水錐進現象，并伴有凝析油在近井地帶附近析出，形成凝析液高飽和度區，氣相相對滲透率降低，凝析氣井的產能也大幅度降低。在此過程中，由于氣藏構造物性、氣井位置、采氣速度等的不同，凝析氣井會表現出不同的生產動態，但同時又遵循一定的規律。通過對塔河、柯克亞、牙哈等凝析氣藏35口出水氣井的生產動態數據進行分類統計，歸納了不同出水來源的單井動態變化特征，如表1所示。

表1 不同出水來源的單井動態指標變化特征統計

繪制單井生產動態曲線，分析出水來源評價指標(水氣比、含水率、油氣比)隨時間的變化規律，與總結的不同出水來源的單井動態指標變化特征進行對比，初步判斷氣井出水來源。其中水氣比在常規氣藏的單井出水來源識別中應用較多，含水率和油氣比則是針對凝析氣藏的反凝析特性和井底附近的油、氣、水三相流動提出的評價指標［9－10］。

1.3 單井測井解釋分析

通過凝析氣藏測井解釋可以綜合判斷油(油環)、氣、水層，一般采用比較分析的方法，即在一個地層水電阻率基本相同的井段內，對巖性相同的地層進行儲油物性(孔隙度和滲透率)，含油氣性(錄井顯示、定量計算和直觀顯示的含油氣飽和度)和電性測井曲線的形態特征，可動油氣和可動水顯示，識別油、氣、水層的圖形顯示的比較［11］，凝析氣田油、氣、水、干層的判別標準如表2所示。

表2 凝析氣藏油、氣、水、干層判別標準

根據測井解釋結果具體判斷凝析氣井出水來源的步驟如下。

(1)分析氣井投產前地層中原始靜態氣水分布特征，估算各采氣井的避水高度。

(2)分析不同鉆遇層段的孔隙度、滲透率以及含水飽和度等地層屬性參數，對于水平井而言，尤其要分析水平段軌跡與滲透率之間的對應關系，在橫向和縱向上分析是否存在高滲帶。

(3)分析夾層的分布位置及厚度，繪制整個區塊的測井解釋聯井剖面圖，便于了解夾層的展布特征。

(4)利用測井曲線估算泥質含量，通過分析泥質含量與排驅壓力之間的關系，計算出夾層水的臨界流動壓差，判斷是否存在夾層水。

1.4 井間優勢滲流通道識別

存在較大能量水體的凝析氣藏在選用天然能量開采時，邊底水將作為一種重要的驅動能量［12］。當氣井水淹后由于地層水的沖刷剝蝕作用有可能形成大孔道，或者兩井之間存在微裂縫等高滲帶，都將造成正常生產的氣井由于層間水竄而見水。

優勢滲流通道識別是一個完整的系統過程，可從油藏地質和開發兩方面入手對優勢滲流通道是否存在和發展程度進行定性判別。首先篩選影響和標志優勢滲流通道形成的主要因素和指標，并分析它們之間的相關性;然后研究確定各因素的變化范圍，歸一化評判指標和權重值;最后利用模糊理論方法綜合處理各種靜、動態因素指標，建立優勢滲流通道定量識別模型進行綜合判斷。

1.5 出水層位判斷

繪制單井生產測試剖面，初步確定出水層位。對于凝析水和夾層水，產水量與產氣量同步變化，主力產氣層與主力出水層相同。對于層間水竄，不同生產階段測試的主力出水層位可能發生遷移。對于邊底水，不同生產階段出水層位不變，低部位層組的出水量較大。

1.6 數值模擬論證

凝析氣藏數值模擬技術作為氣田開發決策的工具主要用于研究氣藏的各種機理、分析影響因素及參數敏感性、模擬生產過程、預測未來開發動態和可行性方案優選，由此可跟據擬合的生產歷史過程，表征氣井周圍含氣、水飽和度變化特征以及地層水體的活動過程［13－14］。結合凝析氣藏的地質構造特征、測井數據及鉆完井資料，建立精細地質模型，尤其需要準確表征夾層;再利用收集的油氣樣品實驗結果，針對凝析氣藏反凝析特性開展相態擬合;最后結合單井實際生產動態資料運用組分模型進行歷史擬合，并觀察各單井的出水來源與之前的判斷是否相符。

2 實例分析

以新疆塔里木盆地塔河凝析氣藏A區塊某2口采氣井(1、2井)為例，采用跟蹤識別方法分析其不同階段的出水來源。已知該區塊為常溫常壓中高孔、中高滲砂巖底水凝析氣藏，屬三角洲前緣亞相沉積，自下而上由多個正韻律沉積旋回組成且非均質性較強。氣藏平均地層壓力為44.74 MPa，平均地層溫度為97.8℃，采出的天然氣相對密度為0.668，地層水礦化度為22.1×104mg/L，其中1井為直氣井，2井為水平氣井。

(1)利用Mcketta－Wehe圖版計算采出1 m3天然氣可伴隨采出凝析水5.5 g。1、2兩口井見水時每1 m3天然氣含水量計算結果分別為1700 g和331 g，并且產出水樣礦化度均遠大于8×104mg/L，綜合判定2口井剛見水時均已產地層水。

(2)從單井生產動態曲線(圖1、2)分析可知:①1井投產初期高含水且含水率穩定，此時油氣比和水氣比基本保持穩定，進一步判斷所產地層水為夾層水;當夾層水量及其供應能量枯竭之后含水率明顯下降，水氣比也有所下降;繼續生產1.5 a左右，含水率急速上升，油氣比也與之同步上升，表現出底水錐進的特征;②2井生產過程中含水率和水氣比波動性變化，總體呈現上升趨勢，且在后期含水率較高時，油氣比迅速上升，表現出明顯的層間水竄特征，同時鄰近的1口射開層位較高的直采氣井已經水淹，提供了層間水竄的條件。

圖1 1井生產動態曲線

圖2 2井生產動態曲線

(3)從2口井的測井解釋結果分析可知:①1井避水高度為7 m，射開的產層內有明顯的夾層但對底水起不到遮擋作用，滲透率和孔隙度均在區塊平均范圍內，非均質性較弱，可見同時具備產夾層水和底水的條件;②2井避水高度為7.5 m，水平段內橫向非均質性較強，射開產層與水層之間存在厚度大、發育好的夾層，對底水起到明顯的遮擋作用，底水短時間內錐進到井底的可能性不大。

(4)1井與周圍采氣井之間不存在優勢滲流通道，2井與鄰近的1口水淹井之間存在較為明顯的優勢滲流通道，由此基本可以確定2井見水是由于鄰近井高含水后造成的層間水竄。此外，該區塊僅有一個產氣層因而未判斷出水層位。

(5)采用斯倫貝謝公司的E300組分模型進行數值模擬，油氣樣品中凝析氣組分有14種，組分過多會導致運算時間過長，因此根據物理化學性質相近及適度合并原則對組分進行合并［15－17］，在保證精度的前提下將14種組分組合為8個擬組分，然后對恒質膨脹、等容衰竭、差異分離等PVT實驗進行擬合，隨后開展生產歷史擬合。

圖4 2010年5月1井附近地層含氣飽和度

1井生產歷史數值模擬結果。從1井縱向剖面含氣飽和度變化圖(圖3～5)中可以看到，1井投產后一直到2010年5月底水沒有明顯錐進，而在井附近地層由于夾層水的存在含水飽和度較高，可見在1井開采初期高含水是由于夾層水的供給;后期1井底部水錐的模擬效果非常明顯，2013年7月底水已經錐進到井底，這是后期再次高含水的原因。

圖5 2013年7月1井附近地層含氣飽和度

2井生產歷史數值模擬結果。從2井的縱向含氣飽和度剖面圖(圖6)中可以看到，2010年9月2井底部并未出現底水錐進的現象，可見底部氣層內夾層對于底水的遮擋作用非常明顯;截至2013年7月，從2井的生產數據上來看已經見水嚴重，從2井的橫向含氣飽和度剖面圖(圖7、8)中可以發現，底水從鄰近一口直井方向竄入2井，已知這口直井在2009年10月已經出現水淹，水淹后提升了附近地層的氣水界面，造成底水沿井間優勢滲流通道竄至2井井底，導致2井高含水生產。

圖6 2010年9月A區塊含氣飽和度縱向剖面

圖7 2井附近地層含氣飽和度

圖8 2013年7月2井附近地層含氣飽和度

3 結論

(1)凝析氣藏單井出水來源跟蹤識別方法主要包括:凝析水分析、單井生產動態分析、單井測井解釋分析、井間優勢滲流通道分析、出水層位判斷以及數值模擬論證6個步驟。考慮邊底水凝析氣藏的反凝析特性，在判別過程中對油、氣、水三相流動加以分析，確保出水來源識別的時效性和準確性。

(2)結合新疆塔里木盆地塔河凝析氣藏A區塊某2口采氣井進行實例分析，其中1井投產初期見夾層水，隨后底水錐進到井底造成水淹;2井由于鄰近井水淹改變了附近地層的氣水分布狀態，由井間的優勢滲流通道發生層間水竄。

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