崖城13-1氣田凝析水產出變化規律研究

湯明光，劉清華，張風波，韓　鑫，何志輝

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江　524057）

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崖城13-1氣田凝析水產出變化規律研究

湯明光，劉清華，張風波，韓鑫，何志輝

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江524057）

摘要：崖城13-1氣田為高溫高壓含凝析水的氣田，在開發過程中見水井、未見水井的水氣比均持續上升，氣田原始狀態下及開發過程中地層中氣態水含量變化及凝析水的產出規律認識不清。為此，評價了六個經驗公式在崖城13-1氣田中水含量計算中的適用性，并結合水驅氣藏甲型水驅曲線，提出了對氣田凝析水產出規律進行預測的方法。研究結果表明：（1）經過現場水氣比數據的檢驗評價，王俊奇經驗公式計算崖城13-1氣田氣中水含量精度較高；（2）根據產凝析水飽和曲線和經驗公式計算結果，可對崖城13-1氣田氣井的產水類型進行判斷，并按照見水程度將其分為四類，這與生產動態認識相符合；（3）提出了以公式計算的理論產水量同實際產水量對比來判斷地層水侵入氣井時機，據此準確指導水驅氣藏甲型水驅曲線直線段合理選取的方法，確定了水驅方程的斜率，預測了崖城13-1氣田的產水規律。這些認識對該氣藏及南海西部后期其他的高溫高壓氣田的合理開發有一定的指導和借鑒意義。

關鍵詞：高溫高壓氣藏；氣中水含量；經驗公式；凝析水；水驅曲線；產水規律

隨著海上天然氣勘探開發力度加大，南海西部發現了越來越多的高溫高壓氣藏，如位于南海西部瓊東南盆地的崖城13-1氣田，氣藏原始地層壓力38.4MPa，地層溫度176℃，屬于典型的高溫高壓氣藏。在這類氣藏中，水以束縛水、邊底水或可動隙間水的形式存在于儲層中，在高溫儲層狀態下，地層水極易以蒸汽狀態存在于氣相中，達到多相平衡［1，2］。實驗測定地層原始狀態下，氣相中氣態凝析水摩爾含量可超過3.5%［3］。氣藏出水會腐蝕生產設備，形成天然氣水合物堵塞通道，對氣井產能、氣藏采收率產生負面影響。因此正確預測高溫高壓氣藏的產水規律，對判斷氣井產水類型和地層水出水風險具有重要指導意義。

表1　氣中水含量計算經驗公式調研Tab.1 Empirical formula for calculating water content in gas

1　氣井凝析水含量計算評價方法

天然氣飽和含水量的確定有多種，如實驗測定［4，5］、查圖表確定［6］，狀態方程計算［7］以及經驗公式法。實驗測定耗時長，成本高；查圖表繁瑣且易產生人為誤差；狀態方程計算基于油氣水多相平衡理論及流體熱力學平衡原理，計算過程復雜；而經驗公式法多是根據實測數據或對算圖進行回歸得到，具有簡捷方便，適用范圍廣的特點，但有必要利用高溫高壓氣藏氣中水含量的實驗數據對經驗公式進行檢驗評價。

1.1常用的經驗公式

本次共調研了6個國內外常用的計算天然氣水含量的經驗公式（見表1）。王俊奇［8］通過理論推導得出了基于水蒸氣飽和蒸氣壓，并考慮酸性氣體和含鹽量影響的水含量計算公式，適用于溫度0℃～200℃，壓力5MPa～100MPa；Bukacek［9］和經驗公式3［10］是采用回歸相關實驗數據提出的，分別適用1.38MPa～20.68MPa和4.7MPa～55.16MPa；寧英男等［11］通過對McKetta-Wehe算圖進行數學模擬，提出了一組形式簡單的公式，適用于溫度-50℃～200℃，壓力0.1MPa～100MPa。

根據6個公式溫度、壓力適用條件，篩選出適合南海西部高溫高壓特點的王俊奇、經驗公式3、寧英男和諸林公式，利用文獻［12］中S1-1井，S6-2井天然氣及含CO2的S8井氣中水含量的實驗測定結果，對經驗公式進行評價。由表2可以看出，經驗公式1（王俊奇公式）對于確定高溫高壓天然氣藏氣中水含量比較準確，其他3個經驗公式計算結果均偏高。

表2　天然氣水含量結果對比Tab.2 The results of water content in gas of different formulas

1.2經驗公式檢驗與評價

要應用經驗公式計算崖城13-1氣田凝析水含量，還需要利用實測數據對公式檢驗評價，但崖城13-1氣田自投產以來，沒有進行過水含量實驗測試。在沒有外來水型侵入情況時，氣井產出水就是地層溫度、不同壓力條件下天然氣中飽和水的含量，如果井底沒有積液現象，其地面采出的凝析水量應該等于近井地帶地層流體的飽和水含量［13］。Y8井開采三亞組WA砂體，測井資料表明該砂體沒有水層顯示，在生產過程中只有少量的凝析水產出，測試氯根含量較低，10mg/L～ 100mg/L，且最新靜壓梯度測試也表明井筒中不存在積液，這表明Y8井地面產出水是天然氣中的飽和凝析水。因此，可以將Y8井現場測得的水氣比作為實驗值對經驗公式進行驗證評價。

Y8井天然氣組分含量（見表3）。從圖1中看出，經驗公式預測的趨勢與現場結果有較好的一致性，但經驗公式3在開發前期預測結果偏高，在開發后期計算結果偏低；王俊奇公式與Y8井現場水氣比擬合結果較好，可以用于崖城13-1氣田氣中水含量的計算。

表3　崖城13-1氣田氣井天然氣組分表Tab.3 Natural gas composition in Yacheng 13-1 gasfield

圖1　Y8井計算水含量與現場測定值對比曲線Fig.1 Comparison of calculated water content and field measured value in Y8 well

2　凝析水產出變化規律研究

2.1崖城13-1氣田氣井產水曲線分析

應用烴水相平衡理論，可以得到高溫高壓氣藏凝析水產出理論曲線［13］，進一步利用氣田現場生產動態數據與經驗公式計算結果進行對比研究，可以判斷崖城13-1氣田的出水類型以及動態產水規律（見圖2）。

Y3井生產水氣比要遠大于理論計算值，動態資料也表明產出水測試氯根含量在8 000mg/L～10 000mg/L，產出以地層水為主，該井投產5個月就水淹關井。

Y4井隨開采程度增加，實際生產水氣比總體呈增加趨勢，見水跡象逐漸明顯，自2009年下半年水氣比上升速度加快，遠大于氣藏的飽和含水量。探井壓力資料表明該靶區存在孤立水體，因此可判斷Y4井產出水中除含有凝析水外，還含有大量的地層可動水。2007年以前井口產出水測試氯離子含量較低（小于1 000mg/L），至2012年測試氯根含量增加到5 704mg/L，也說明已有地層水侵入地層。目前該井由于積液嚴重只能以低產氣量間歇生產。

圖2　崖城13-1氣田實際產水與公式計算飽和含水量對比Fig．2 Comparison of the actual water production and the formula calculation results

Y2井從1995年到2008年生產水氣比與凝析水水氣比非常接近，可以認為產出水全部由凝析水組成，沒有自由水產出。隨開采程度與年限不斷增加，水體活躍程度加劇，地層可動水已經侵入到氣層供氣區和近井地帶。產出水為地層水和凝析水的混合。這也可從現場獲得的動態資料得到證實：Y2井自2006年開始氯根含量由之前100mg/L上升到目前的5 395mg/L（地層水氯根濃度12 930mg/L），邊水侵入導致礦化度變化的可能性大。

Y1井實際生產水氣比基本保持在較低水平，總體有緩慢增加趨勢。同理論值非常接近，可以判別為該井產出水類型為高溫氣藏中的飽和凝析水，幾乎無地層水產出。

根據崖城13-1氣田出水類型判斷，將氣田生產井按照見水程度分為4類：

Ⅰ類：幾乎無地層水產出，生產狀況良好，以Y1、 Y8井為代表；

Ⅱ類：有地層水產出，但產出量不是很大，以Y2井為代表；

Ⅲ類：地層水見水程度嚴重，生產情況嚴峻，需立即采取措施，否則有水淹危險，以Y4井為代表；

Ⅳ類：水淹關停，以Y3井為代表。

2.2產水規律預測

利用氣藏物質平衡方程可以計算采出氣量與地層壓力之間的關系，將崖城13-1氣田某區塊壓降方程與王俊奇公式聯立，對壓力積分，可得到該區塊理論的累產凝析水量（見圖3）。

陳元千［14］推導了氣藏的水驅特征方程（公式（3）），該方程中的累產氣量GP和累產水量WP在半對數坐標中呈現出一定的線性關系，直線段出現的時間主要受氣藏水體活躍程度與采氣速度的影響。陳元千［15］研究認為通常水氣比大于1m3/104m3以后，甲型水驅特征曲線會出現具有代表性的直線段。公式兩邊對時間求導，取對數，可得公式（4）：

本文通過研究提出，首先根據公式（2）計算得到氣井的理論產水量，然后與氣井實際產水曲線對比確定地層水侵入氣井時機，從而準確指導水驅特征曲線直線段選取，可準確確定直線段斜率B（見圖3、圖4）。

在確定水驅曲線斜率B后，由公式（4）可準確預測氣井的生產水氣比變化，對見水氣井及早采取有效的排液措施，如優化管柱、泡排、氣舉、電潛泵排液等，可以延長氣井壽命、提高采出程度。

根據產水規律預測的Y5井水氣比與實際生產過程中的水氣比變化趨勢擬合程度較高（見圖5-a），該井于2002年9月見水，產出水以地層水為主。自2008年以來，該井的產水量日益增加，2009年4月該井就不斷出現積液現象，產水規律預測水氣比從2010年開始上升速度加快，達到了3m3/104m3，預測值與實際生產值比較接近，目前該井只能間歇維持生產。Y2井氯根測試含量自2006年有明顯上升，說明地層水已推進到氣井近井地帶，利用王俊奇公式精確預測Y2井的見水時間為2009年下半年，產水規律預測該井從2015年開始水氣比上升速度加快，應對該井加密監測，防止因井底積液停噴（見圖5-b）。

圖5　氣井產水規律預測Fig．5 Prediction of water-producing law in gas well

3　結論

（1）在不存在地層水侵入且井筒無積液情況下，現場測定水氣比值可一定程度上代替實驗值對經驗公式進行檢驗評價。對于崖城13-1氣田，王俊奇公式計算氣中水含量精度較高。

（2）實例分析表明可根據產凝析水飽和曲線和王俊奇公式對崖城13-1氣田進行氣井產水類型的判斷和地層水出水風險的預報。

（3）結合物質平衡方程與王俊奇公式可計算氣井理論產水量，據此指導水驅氣藏甲型水驅曲線直線段的合理選取，在確定直線斜率后，可預測水驅氣藏的產水規律，并對崖城13-1氣田兩口井產水規律進行了預測，結果與實際生產趨勢較符合。

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Study on the condensate water-producing law in the Yacheng 13-1 gasfield

TANG Mingguang，LIU Qinghua，ZHANG Fengbo，HAN Xin，HE Zhihui
（CNOOC Zhanjiang Branch Company，Zhanjiang Guangdong 524057，China）

Abstract:Yacheng 13-1 gasfield with the condensate water-producing is a high temperature and high pressure gas reservoir，and the water gas ratio of all the wells is rising continuously in the development process. The water content in natural gas under the original state of gas field and the development process and the condensate water-producing law are not clear. The applicability of six empirical equations were evaluated in the Yacheng 13-1 gasfield，in combination with the water drive gas reservoir curve，the condent water-producing law was predicted. The following conclusions were obtained.（1）Wang Junqi formula had a higher precision by tested and evaluated.（2）Combining with the saturation curve of the condensate water and the Wang Junqi formula，the types of water production can be determined in gas well of the Yacheng 13-1 gasfield，and the wells were divided into four categories in accordance with the degree of water-production，which was consistent with the production dynamic understanding.（3）It is proposed to judge the timing of water invasion with gas well by compar－ing the theoretical yield with the actual water production in order to guide the rational selection of the water-drive characteristic curve linear portion.The water-producing law in the Yacheng 13-1 gasfield was predicted.These conclusions have important guiding significance for the reasonable and efficient development of the gas reservoir and other high temperature and high pressure gas fields in the west of the south China sea.

Key words：high temperature and high pressure gas reservoirs；water content in gas；empirical equations；condensate water；water drive curve；water-producing law

中圖分類號：TE372

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5285（2016）06-0040-06

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.06.010

*收稿日期：2016－04-16

作者簡介：湯明光，男（1986-），碩士，工程師，畢業于中國石油大學（華東）油氣田開發專業，主要從事油氣田開發研究工作，郵箱：tangmg@cnooc.com.cn。