低滲透碳酸鹽巖氣水同產(chǎn)氣藏產(chǎn)水原因分析

低滲透碳酸鹽巖氣水同產(chǎn)氣藏產(chǎn)水原因分析

一、低滲透無(wú)底水產(chǎn)品的特點(diǎn)1.氣井產(chǎn)水動(dòng)態(tài)特征氣藏屬于彈性氣藏、低孔、低豐度、無(wú)邊水、深層碳酸鹽巖氣藏的大型定容碳酸鹽巖氣藏。測(cè)試資料統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量與生產(chǎn)壓差及氣水比見(jiàn)圖1-a,低產(chǎn)井(小于5×104m3/d)在正常生產(chǎn)過(guò)程中需要較高的生產(chǎn)壓差(大于6MPa),而高產(chǎn)井的生產(chǎn)壓差明顯減小;低產(chǎn)井的水氣比明顯高于中、高產(chǎn)井的水氣比。統(tǒng)計(jì)氣、水同產(chǎn)井的橫向分布和縱向出水層位發(fā)現(xiàn),馬五段氣藏平面上“相對(duì)富水區(qū)”主要分布在氣藏西部,而縱向上產(chǎn)水的層位以馬五13和馬五41為主,其開(kāi)發(fā)特征如下。(1)出水氣井無(wú)水采氣期短,出水時(shí)間偏早,無(wú)水采氣期一般不到1a,部分井出水時(shí)間和投產(chǎn)時(shí)間幾乎是同時(shí)的。(2)產(chǎn)水氣井的產(chǎn)水量都不大,普遍比較穩(wěn)定。(3)水氣比普遍不高,變化趨勢(shì)以穩(wěn)定為主。水氣比超過(guò)10m3/104m3只有4口井,水氣比在3～9m3/104m3的井2口;其余井都不到1m3/104m3。按照出水氣井水氣比的動(dòng)態(tài)變化情況,可將氣井產(chǎn)水動(dòng)態(tài)劃分為3種類(lèi)型(表1,圖2-a)。其中,水氣比基本穩(wěn)定的井占大多數(shù)。2.磨溪結(jié)構(gòu)中心地塊嘉昌二級(jí)氣藏測(cè)試資料統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量與生產(chǎn)壓差及氣水比見(jiàn)圖1-b,與靖邊氣田類(lèi)似,其生產(chǎn)特征如下。(1)純礦井存在時(shí)間氣藏試油獲工業(yè)氣井26口,均有地層水產(chǎn)出,一般測(cè)試日產(chǎn)水在1～30m3,平均水氣比5.11m3/104m3,目前在儲(chǔ)量計(jì)算區(qū)內(nèi)還未發(fā)現(xiàn)有純水井存在。部分井測(cè)試產(chǎn)水較高,如磨157和磨159井,日產(chǎn)水在150m3以上。(2)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)量曲線(xiàn)在投入試采的11口井中,有7口井生產(chǎn)水氣比低于5m3/104m3,這些井投產(chǎn)后水氣比一直較穩(wěn)定(圖2-b),圖中累積產(chǎn)量曲線(xiàn)斜率不變,基本呈直線(xiàn)。(3)累積產(chǎn)氣和工作制度部分生產(chǎn)井的累積產(chǎn)氣與累積產(chǎn)水曲線(xiàn)的斜率也有變化,這些變化往往伴隨著較高的累積產(chǎn)氣和工作制度的改變。統(tǒng)計(jì)表明,當(dāng)生產(chǎn)井累積產(chǎn)量超過(guò)2000×104m3,隨著生產(chǎn)壓差的放大,水氣比增大,表現(xiàn)在曲線(xiàn)偏向累產(chǎn)水坐標(biāo)軸,如圖2-b中磨1井。二、產(chǎn)水原因分析1.地層水界面和氣水同層氣藏氣井的這種產(chǎn)水動(dòng)態(tài)特點(diǎn),說(shuō)明氣藏中地層水的分布方式有其特殊性。從國(guó)內(nèi)外有水氣藏的開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,不論是底水還是邊水氣藏,不論是砂巖地層還是裂縫性的碳酸鹽巖地層,氣井投產(chǎn)后一般都有無(wú)水采氣階段存在。只有水體距離井很近、或井鉆遇水層時(shí),才可能在投產(chǎn)的同時(shí)產(chǎn)水。因此,上述氣藏的地層水既非底水,也非邊水,而是廣泛分布在儲(chǔ)層中的層間“束縛水”。對(duì)于有邊、底水的氣藏,存在多個(gè)界面(GWC1、GWC2、FWL),可利用毛細(xì)管壓力、相對(duì)滲透率曲線(xiàn)及封閉氣柱高度確定純氣、氣水過(guò)渡帶和自由水界面;對(duì)于低滲透無(wú)邊、底水的氣藏,層內(nèi)原始水飽和度受到孔喉半徑,即受到毛細(xì)管力作用影響,隨著孔喉半徑減小,毛細(xì)管力增大,對(duì)應(yīng)區(qū)域含水飽和度高,氣水過(guò)渡帶高度增大(圖3-a);當(dāng)氣藏的閉合高度小于氣水過(guò)渡帶高度時(shí),則形成氣水同層氣藏;同時(shí)由于儲(chǔ)層的非均質(zhì)性,導(dǎo)致不同區(qū)域氣水過(guò)渡帶高度存在差異。2.儲(chǔ)層氣水過(guò)渡帶根據(jù)磨溪?dú)馓锛味螝獠夭煌瑑?chǔ)層類(lèi)型,利用實(shí)驗(yàn)室獲得的毛細(xì)管壓力、對(duì)應(yīng)的毛細(xì)管半徑、飽和度資料,計(jì)算不同毛細(xì)管壓力對(duì)應(yīng)氣水過(guò)渡帶的高度,得到各參數(shù)關(guān)系(圖3-a),氣水過(guò)渡帶不同高度對(duì)應(yīng)的含水飽和度(圖3-b)。如磨溪?dú)馓锛味雾斀鐦?gòu)造平緩,構(gòu)造隆起幅度低,閉合高度較小,導(dǎo)致氣水分異不徹底,氣藏具有氣、水過(guò)渡帶的性質(zhì)?？梢钥闯鲆韵聨c(diǎn)。①不同孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的毛細(xì)管壓力曲線(xiàn)形態(tài)、孔喉半徑特征、氣水過(guò)渡帶高度不同(圖3-a)。②由圖3-b得:Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層束縛水飽和度取值30%,氣水過(guò)渡帶高度126m;Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層束縛水飽和度取值32%,氣水過(guò)渡帶高度160m;Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層束縛水飽和度取值60%,氣水過(guò)渡帶高度312m;當(dāng)閉合高度大于上述高度則可在上部形成純氣層。對(duì)應(yīng)的毛細(xì)管半徑分別為:Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層毛細(xì)管半徑小于2.5μm,Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層毛細(xì)管半徑小于6μm,Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層毛細(xì)管半徑小于0.1μm。③Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層沒(méi)有意義,該類(lèi)儲(chǔ)層孔隙半徑小,氣水過(guò)渡帶高度遠(yuǎn)高于構(gòu)造閉合高度,表明在該類(lèi)儲(chǔ)層原始狀態(tài)具有高含水飽和度。綜合研究磨溪構(gòu)造嘉二段儲(chǔ)層氣水過(guò)渡帶高度在260m左右,而構(gòu)造閉合高度只有128m,未達(dá)到形成純氣頂?shù)某浞謼l件。生產(chǎn)動(dòng)態(tài)證實(shí)嘉二段氣藏具有氣水過(guò)渡帶的特征,氣水關(guān)系相對(duì)較為復(fù)雜,在構(gòu)造內(nèi)還未發(fā)現(xiàn)明顯的氣水界面,氣水分布為氣水同層。3.綜合參數(shù)與水的飽和關(guān)系由于壓汞資料的限制,上述判斷方法存在局限性,可利用綜合參數(shù)分析方法。(1)基于滲透率特征的儲(chǔ)層儲(chǔ)層精細(xì)表征流動(dòng)層標(biāo)志指數(shù)(FZI)是一個(gè)綜合考慮了儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)、比表面、迂曲度、孔隙度和滲透率的特征參數(shù),近年在砂巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)研究中得到廣泛應(yīng)用。對(duì)于靖邊和磨溪這類(lèi)低滲透碳酸鹽巖儲(chǔ)層,孔隙以孔隙型為主,孔隙結(jié)構(gòu)與砂巖儲(chǔ)層類(lèi)似,因此,可借鑒該綜合參數(shù)研究?jī)?chǔ)層及其孔隙中流體的分布特征。由滲透率的定義(Carmen-Kozeny方程)和綜合參數(shù)FZI的定義推導(dǎo)得FZI參數(shù)與孔喉半徑關(guān)系:式中:FZI為流動(dòng)標(biāo)志指標(biāo),μm;K為滲透率,10-3μm2;φe為有效孔隙度,小數(shù);r為孔喉半徑,μm。(2)儲(chǔ)層參數(shù)與說(shuō)根據(jù)“氣水”系統(tǒng)的毛細(xì)管壓力得:孔喉半徑的大小決定毛細(xì)管壓力的大小,呈反比關(guān)系。根據(jù)毛細(xì)管力和綜合參數(shù)FZI分別與孔喉半徑的關(guān)系,可確定不同F(xiàn)ZI對(duì)應(yīng)的氣水過(guò)渡帶高度。由于儲(chǔ)層的非均質(zhì)特點(diǎn),這個(gè)高度并不是統(tǒng)一的,而是隨著儲(chǔ)層物性的變化而復(fù)雜化,其變化的宏觀表現(xiàn)應(yīng)是不同區(qū)域原始含水飽和度的差異。根據(jù)以上分析,統(tǒng)計(jì)磨溪儲(chǔ)層參數(shù)(FZI)與含水飽和度的關(guān)系如圖3-c所示。由于在實(shí)際工作中,壓汞資料有限,不可能在每口井中獲得,而滲透率和孔隙度解釋資料則容易取得,利用FZI參數(shù)可綜合分析不同儲(chǔ)層物性對(duì)應(yīng)的含水飽和度,繪制平面分布圖,從而預(yù)測(cè)生產(chǎn)井區(qū)的開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)。三、影響研究效果的影響地層水的存在,降低了氣相滲透率,從而造成氣井產(chǎn)能的降低;同時(shí)水的流動(dòng)要消耗更多的地層能量。1.地層水富集區(qū)分析認(rèn)為靖邊馬五段氣藏地層水對(duì)氣藏的開(kāi)發(fā)規(guī)模不會(huì)造成嚴(yán)重影響,其原因如下。(1)馬五段氣藏的地層水是一些孤立分布的“層間束縛水”富集區(qū)。富水區(qū)范圍小,不連片,多呈孤立形狀零星分布。(2)因產(chǎn)水導(dǎo)致產(chǎn)氣量下降的氣井只是少數(shù)情況,大部分井并未受到顯著影響。(3)馬五段氣藏為低孔隙度、低滲透儲(chǔ)層,不會(huì)出現(xiàn)大批井產(chǎn)水而普遍降低產(chǎn)能的現(xiàn)象。2.增加井筒積液對(duì)于磨溪這類(lèi)水氣比低且穩(wěn)定的異常高壓氣田,可通過(guò)適當(dāng)放大生產(chǎn)壓差來(lái)提高產(chǎn)量,減少井筒積液。(1)單井產(chǎn)氣能力差異較大,但具有較好的穩(wěn)產(chǎn)能力。(2)產(chǎn)水量(或水氣比)變化與生產(chǎn)壓差和累積產(chǎn)氣量有關(guān),受驅(qū)動(dòng)力和動(dòng)用范圍影響。(3)高部位生產(chǎn)井氣水比穩(wěn)定(圖2-b),產(chǎn)水對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)影響不大,產(chǎn)量遞減正常。四、喉道質(zhì)性測(cè)定(1)低滲透無(wú)邊、底水氣藏沒(méi)有統(tǒng)一的氣水界面,存在較高