X 氣田高溫高壓氣藏開采過程束縛水變化實驗評價

劉鵬超，劉 凱，周 偉，王文濤，歐志鵬

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524000）

目前，國內多個高溫高壓氣藏或者異常高溫氣藏在開發過程中沒有邊底水或水層，但有凝析水析出，且生產水氣比特征不同于常溫常壓氣藏，往往波動較大。針對此問題，早期氣藏工程研究方法只關注地層水的流動或水氣相態變化，未考慮束縛水隨壓力變化所引起的流動及蒸發現象，很難解釋水氣比波動較大的根本原因[1-3]。部分學者基于烴水多相相平衡熱力學理論[4-8]，通過模擬計算不同條件下的烴水相平衡特征，來分析凝析水的相態變化機理和產出動態特征。該方法更側重于相態變化帶來的束縛水變化，對開采過程中壓力變化帶來的束縛水變化考慮較少，且該方法較為復雜，不適用于礦場實際操作。為此，本文利用核磁共振在線驅替檢測實驗方法，取南海西部X 氣田高溫高壓氣藏巖心，模擬氣藏衰竭開發條件，對儲層束縛水飽和度進行實時監測，得到不同壓力條件下巖心束縛水飽和度變化情況，建立衰竭開發條件下束縛水飽和度隨壓力變化圖版。

1 核磁共振在線驅替測試實驗

利用核磁共振技術進行巖心飽和度測試已經在行業內廣泛開展[9-13]，就不再詳細闡述其原理。本次核磁共振在線驅替測試實驗主要參照GBT29172-2012 巖心分析方法、SY-T6490-2014 巖樣核磁共振參數實驗室測量規范，同時結合在線檢測特征進行。當巖心飽和水后，小孔隙核磁共振T2弛豫時間小，大孔隙核磁共振T2弛豫時間大。因此，獲得巖心內飽和水的T2弛豫時間分布（即T2譜）以及在氣藏衰竭開采過程進行適時在線檢測T2譜，可定量地求取束縛水飽和度或不同回壓狀態下束縛水飽和度，即可得到氣藏衰竭開采過程中近井含水飽和度變化規律。

測試裝置主要包括高壓天然氣裝置，地層水注入泵，高溫高壓配樣器，調壓裝置，核磁共振在線檢測系統，回壓裝置，測試流程如圖1 所示。

圖1 核磁共振在線檢測衰竭開采測試流程

具體實驗步驟為：

（1）實驗準備。首先鉆取規格柱塞巖樣，并將兩端取齊、取平，然后將巖樣置于真空干燥箱中，在85 ℃條件下進行干燥至恒重為止，稱巖樣干重，測量長度和直徑。

（2）滲透率測量。按照巖樣克氏滲透率測試行業標準《巖心分析方法》（SY/T5336-2006）要求，測試巖樣滲透率。

（3）孔隙度測量。將巖樣烘干至恒重、測量干重，然后抽真空、加壓飽和模擬地層水、測量巖樣濕重，再進行核磁共振測試，計算常規孔隙度。

（4）造束縛水。用氮氣先低速吹掃巖心，然后高速吹掃，且不間斷地調換巖心兩端進行吹掃至巖心不再出水，即此時巖心處于束縛水狀態，稱量巖心重量并進行核磁共振測試。

（5）配流體樣。將水樣和氣樣通入高溫高壓配樣器，將溫壓調節到指定溫壓點，并充分攪拌，等待溫度和壓力穩定。

（6）衰竭開采。將出口端回壓裝置的壓力調節至目標壓力，打開入口端配樣器閥門，使流體驅替進入巖心，待兩端壓力、溫度穩定后進行核磁共振測試。

（7）降低回壓，重復步驟5。

2 實驗結果分析

選取X 氣田6 個樣品進行高溫高壓衰竭開采核磁共振在線檢測，根據研究區生產情況，本次模擬實驗以回壓7 MPa 礦場廢棄壓力為下限，檢測結果如表1 所示。可以看出，樣品初始狀態束縛水飽和度為0.50 左右；在回壓為7 MPa 狀態下，樣品含水飽和度下降至0.21～0.39，下降幅度為30.6%～48.8%，表明隨著衰竭開采的進行，巖心含水飽和度有明顯的降低趨勢。

對衰竭開采過程中T2譜變化特征進行分析（圖2），從圖中可以看出，隨著衰竭開采的進行，T2譜左、右峰均逐漸降低，且右峰降低幅度大于左峰，巖心含水飽和度在逐漸降低，這說明有部分束縛水已轉化為可動水，且主要來源于儲層中的大孔隙。隨著衰竭開采的進行，壓力出現下降，T2譜左峰及右峰下降幅度均變緩，這說明束縛水運移不明顯，可動水的產出降低。

表1 X 氣田不同樣品核磁共振測試結果

對本次樣品不同回壓狀態下的束縛水飽和度取平均值，繪制不同壓力情況下束縛水飽和度變化曲線（圖3）。從圖3 可以發現，隨著氣藏衰竭開發的進行，束縛水飽和度不斷降低，但降低趨勢逐漸變緩。本次研究的地層廢棄壓力設為7 MPa，此壓力條件下對應的束縛水飽和度約為32%。若后期氣藏能進一步降壓開發，則束縛水飽和度還有可能進一步降低。

3 礦場應用

圖3 X 氣田束縛水飽和度隨壓力變化曲線

X 氣田是典型的高溫高壓氣藏，開發初期無阻流量較高，配產較低，產氣量穩定在150×104m3/d，生產水氣比約為0.17 m3/1.00×104m3。后期隨著產能的逐漸釋放，產氣量升高至200×104m3/d，生產水氣比由0.17 m3/1.00×104m3逐漸升高至0.21 m3/1.00×104m3，后逐漸降至0.17 m3/1.00×104m3，目前穩定在0.15 m3/1.00×104m3左右。

進一步分析X 氣田生產水氣比變化趨勢可知，氣田開發初期配產較低，生產壓差較小，束縛水僅有部分析出被帶到地面。隨著配產的提高，生產壓差變大，束縛水析出量較多，導致生產水氣比升高。隨著氣田開發的進行，束縛水析出量逐漸減少，生產水氣比不斷下降，并趨于穩定。

4 結論

（1）X 氣田高溫高壓儲層在衰竭開采之初束縛水運移比較明顯，越到開采后期，束縛水飽和度越趨于穩定。

（2）高溫高壓核磁共振在線監測方法能較好地解釋實際生產中生產水氣比的變化規律，而生產動態也進一步印證了本次實驗方法及結論的可靠性，具有實用、簡單、便捷的特點。

（3）束縛水產出受孔隙壓縮及氣體抽吸兩部分作用，本次實驗沒有細分出各自的影響程度，實驗方法仍有進一步改進空間。