阿姆河右岸氣田復雜出水模式精細識別和長效治理對策

劉榮和，高儀君，冷有恒，張 李，代小川

(1.中國石油川慶鉆探工程有限公司，四川 成都 610051； 2.中國石油(土庫曼斯坦)阿姆河天然氣公司，北京 100000)

0 引 言

阿姆河右岸B區中部氣田為碳酸鹽巖氣藏，具有高溫、異常高壓特征，裂縫及水體較為發育。自2014年4月投產以來，共有生產井60余口。2015年8月產水趨勢快速遞增，最大產水量達1 300 m3/d，見水井比例高達63%，嚴重制約了阿姆河右岸氣田產能發揮[1-3]。治水難度大主要體現在：氣藏儲層類型多、非均質性強、裂縫復雜，致使產水通道認識不清；氣井水源多樣，出水規律認識不明，氣井出水特征差異大，水侵方式無法準確識別；B區中部氣田邊境強采、土方事故井破壞氣藏等復雜情況，引發異常見水；現有治水配套技術不完善，單一治水方法無法滿足復雜、異常出水的有效治理，難以指導出水井成功治水及高效開發。為了明確各出水井的水侵模式并指導氣田治水，提出了地質因素、工程因素和開發因素相結合的方式，精細識別了5類復雜出水模式，并分類提出了長效治理對策，為氣田長期高效平穩開發奠定了基礎。

1 氣田概況

阿姆河右岸區域為海相碳酸鹽巖沉積，橫跨多個沉積相帶，B區中部位于淺水高能與深水盆過渡相帶(即“起伏狀”緩坡相帶)，受構造應力作用，裂縫較為發育?；诹芽p發育情況儲層類型主要發育孔隙(洞)型、裂縫—孔隙型、縫洞型，同時該地區邊底水較為發育，壓力系數在1.7以上，為異常高壓氣藏[4-6]。由于技術、設備、地質認識等原因，前蘇聯時期有23%的探井出現了惡性井噴等鉆井事故，且前期事故井對后期的鉆井也將產生重大影響，如D-1井受前期井噴事故井P-7井影響報廢，阿姆河右岸勘探開發陷入了停滯狀態。2007年7月，中石油集團公司與土庫曼斯坦達成合作關系，重新開啟了阿姆河右岸勘探開發工作。

阿姆河B區中部跨境氣田有基爾桑、捷列克古伊和坦格古伊氣田，烏茲別克斯坦境內已有開發井30余口，正鉆井10余口。鄰國強采導致地層壓力下降加快、氣水界面快速抬升，水竄能力增強，氣田快速見水。出水井受儲層物性、出水來源等地質因素以及事故井、固井質量等工程因素影響，生產動態表現出較大差異。單井出水量變化范圍為0～300 m3/d，其中19口井日產水小于100 m3/d，7口井大于200 m3/d。同時，通過多周期單井水樣分析，氯根變化范圍為10 000～100 000 mg/L，其中5口井氯根小于10 000 mg/L，16口井大于50 000 mg/L。

2 氣田出水模式判斷方法

2.1 氣田出水分類

氣田的出水來源一般可分為氣層內部水(氣層內部封存水和凝析水)、氣層外部水(上、下層水和邊底水)、上覆地層水及各種工程液等。總結前人研究經驗，一般可通過水性判斷結合動態監測、試井判別、動態分析等方法識別氣田出水來源[7-10]。通常來說，凝析水礦化度較低，工業用水和地層水礦化度較高，其中工業用水往往呈較強的酸性或堿性，而地層水的氯根含量較高。

2.2 地層水來源判斷

確定產出液為地層水后，需進一步判斷地層水的來源，氣井產層測井解釋結果為氣水同產層且生產過程中明顯表現出產水特征的，重點考慮為氣層內部水；產層測井解釋為氣層，但上、下層存在氣水層或水層的，考慮為上、下層出水。對于多層合采的氣井，可開展多輪次的產出剖面測試，分析判斷各生產層位的產液情況。根據上、下層位產液的先后順序及各層位的產氣產液變化情況判斷邊水水侵或底水錐進的種類。

通過歷年對阿姆河右岸各井開展的試井分析，總結了根據壓力恢復曲線形態分析判斷地層水來源的方法：①邊水推進時，天然線性水邊界在雙對數曲線上會有與斷層影響類似的特征反映，由于氣水流度差異較大，表現為曲線后期上翹的特征，邊水離氣井越近，壓力導數上翹時間越早；②底水影響時，壓力恢復雙對數曲線上有定壓邊界反映，壓力波傳導到定壓邊界(底水)后，導數曲線呈下掉特征，但試井的壓力導數曲線受水體倍數、水侵程度輕重等的影響，會表現出異常現象，導數曲線上翹或下掉，此時應結合數值模擬研究成果，對底水上升情況進行綜合判定[14-18]。

2.3 阿姆河右岸氣田出水模式判斷

阿姆河右岸氣田出水情況復雜，根據大量現場實際取樣，通過物理性質和化學性質梳理氣田水特性，總結出水性判別簡表(表1)。

表1 阿姆河右岸地區水性判別簡表

3 出水模式精細識別及治理對策

考慮氣藏儲層類型多、非均質性強、裂縫復雜、邊底水活躍、土方事故井等影響，結合阿姆河氣田地質、工程和開發因素，明確了復雜出水模式，在常見的底水水錐型和裂縫水竄型基礎上，提出3類出水模式：邊水斷裂水竄型、高壓鹽水倒灌型和淺層淡水倒灌型(圖1)。基于阿姆河右岸5類復雜出水模式的地質特點和動態特征，針對不同出水類型不同時期提出了相應的長效治水對策[19-25]。

3.1 底水水錐型

底水水錐型氣井的儲層類型主要為孔隙型，或井底附近存在微細裂縫，且分布相對均勻，無大裂縫存在，儲層表現出似均質特征，井底附近形成一個相對低壓區，微觀上底水沿裂縫上竄，宏觀上呈水錐推進(圖2a)。氣井早期出水后，產水量小且上升平緩，生產壓差與產水量正相關。后期通過降低產氣規模，產水量、氯根出現明顯下降，甚至表現出產純氣生產特征。別列克特立氣田B-22井見水模式是典型的底水水錐型(圖2b)，出水期間水氣比一直較穩定，關井或者調低配產后，地層水受重力作用占主導而產水量降低，如果以小產量繼續生產，水氣比將維持在較低水平。

圖2 底水水錐型出水特征

底水水錐型產水氣井的治理思路為控水采氣，延長無水采氣期，提高最終采收率。底水水錐型產水氣井一般情況下都有一定的避水距離，近井地帶的較大壓降漏斗是導致氣井見水的主要條件。對于此類產水氣井，應適當的控制生產壓差，延長無水采氣期，控制地層水上升速度，避免水鎖、卡斷、擾流過早出現，形成封閉氣而降低采收率。

3.2 裂縫水竄型

裂縫水竄型氣井的儲層類型主要是裂縫孔隙型，其特征是在井底或井底附近存在高角度大裂縫，裂縫發育且分布廣泛。隨著氣井生產，底水沿這些高角度大裂縫迅速上竄，水體活躍，有的甚至表現為管流特征，但這種水竄發生范圍一般較小，氣藏氣水界面基本未發生明顯變化(圖3a)。皮爾古伊氣田P-23井見水模式是典型的裂縫水竄型(圖3b)，氣井生產特征表現出早期快速見水，且產水量快速上升。后期降產控水效果不明顯，見水對氣井生產影響極大，短期內可使氣井完全水淹。

裂縫水竄型產水氣井的治理思路為初期利用自

圖3 裂縫水竄型出水特征

噴排水，中后期采用排水采氣工藝。裂縫水竄型產水氣井產水迅猛且量大，高水氣比，且產氣通道同時也是產水通道，通過降低生產壓差已經無法控制地層水的侵入。對于此類出水氣井，需要分階段實施治理：初期地層壓力高，充分利用自噴排水，將產水矛盾由地下轉移到地面，通過擴容地面水處理裝置來解決；在生產中期，地層壓力下降自噴能力變弱后，可以通過速度管柱或者泡排等方式來排水。

3.3 邊水-斷裂水竄型

受大型斷裂系統影響，氣藏邊部與水體能量溝通，氣井泄壓造成邊水沿斷裂條帶或高滲帶裂縫快速突進，此類見水模式為邊水-斷裂水竄型(圖4a)。該類氣井的儲層類型主要是裂縫-孔隙型、縫洞型，裂縫是氣水流體滲流的主要通道。氣田邊水活躍，整體見水特征為邊部氣井早期見水，內部氣井相繼見水。氣井產水大小受邊部水體能量控制，邊部氣井見水量較大，內部氣井產水量逐漸減弱。揚古伊氣田見水模式是典型的邊水-斷裂水竄型，受桑迪克雷氣田S-21井下部水體影響，邊部氣井Y-22、Y-101D相繼見水，且見水后降產控水效果不明顯(圖4b)。

圖4 邊水-斷裂水竄型出水特征

邊水斷裂水竄型產水氣井治理思路為采用邊井排水、內井控水策略，阻滯邊水橫侵，有效保護氣藏內部。整個斷裂系統發育，邊部井無法通過控制生產壓差來抑制地層水的產出，氣井控水采氣可能導致水體侵入到氣藏內部，進一步危害到中部氣井。因此，對于此類出水氣井最佳的治理方式是充分發揮邊部氣井的產能優勢，盡量通過排水采氣來延緩地層水侵入氣藏內部；中部氣井采取控水采氣的策略延緩地層水的產出。

3.4 高壓鹽水倒灌型

受晚侏羅統啟莫里階廣泛發育的巨厚巖膏層影響，阿姆河盆地沉積體系分為鹽上和鹽下，巖膏層厚度約1 000 m。上下鹽層為純鹽層，局部構造膏鹽層中存在大量高壓鹽水體，受事故井的影響，高壓鹽水水體在上覆壓力的驅動下，沿固井水泥環與膏鹽巖層之間裂隙流入儲層并在井底富集，進一步向生產井擴散，此類見水模式為高壓鹽水倒灌型(圖5a)。

該類見水特征主要為產出水礦化度高，水樣氯根最高達到100 000 mg/L。膏巖層中高壓鹽水體呈分散的透鏡狀分布，主要為層間滯留水，范圍分布不連續，具有水體體積有限和不活躍的特點。開井早期類似于近井帶排液特征，日產氣、油壓“雙升”，產水量、水氣比早期較高但快速降低，后期產水量小，水氣比穩定(圖5b)。

圖5 高壓鹽水倒灌型出水特征

高壓鹽水倒灌型產水氣井治理思路為盡早利用地層能量排出有限水體。鹽水串流通道為固井質量較差的位置，無法進行修補。高壓鹽水層主要發育在下石膏的HA層之上，鹽水層發育在巨厚巖層之間，水體能量有限，對于該類氣井通過主動排水采氣，后期產水量可能減少甚至不產水。

3.5 淺層淡水倒灌型

受阿姆河開發早期井噴事故井影響，大量天然氣沿報廢井眼或套管外環空(固井質量極差)上竄，在上白堊統謝農階形成了不同規模的淺層高壓“次生氣藏”，同時上部淺層淡水與下部儲層逐步置換，導致事故井井周形成獨立水源。淺層水的下泄除了影響事故井通道附近的氣水分布外，還會橫流影響整個區域的生產井，此類見水模式為淺層淡水倒灌型(圖6a)。該類型見水特征主要為產出水礦化度低，水樣氯根平均為10 000 mg/L。距事故井越近生產井受到影響越大、產水越嚴重，但淺層水倒灌水量有限。此類井測試期間產水量較大，生產制度調整對水氣比影響不大(圖6b)。

圖6 淺層淡水倒灌型出水特征

淺層淡水倒灌型產水氣井治理思路為充分利用自身能量和外來水能量，主動排水，減少倒灌水波及范圍。井筒內的液面由于重力分異而下沉，表明淺層水泄流的速度有限，排水具有一定可行性。對于此類井要充分利用初期地層能量和外來水能量，主動排水，減少波及范圍。

4 結論及建議

(1) 阿姆河氣田B區復雜碳酸鹽巖氣藏主要發育孔隙(洞)型、裂縫-孔隙型、縫洞型3種儲層類型，B區中部邊底水廣泛發育，因土方事故井、鄰國強采、多期裂縫發育等因素造成氣井出水類型復雜多樣。

(2) 通過系統研究不同氣田出水來源、產水通道、水體規模、活躍程度等，結合出水氣井生產動態特征，提出了底水水錐型、裂縫水竄型、邊水-斷裂水竄型、高壓鹽水倒灌型和淺層淡水倒灌型5類出水模式，為產水井的精準治理指明了方向。

(3) 在充分論證了不同治水技術的特點、工藝難點及適應性的基礎上，針對5類出水模式提出不同出水類型不同時期治水策略。