陳萬鋼，呂新東，衡 勇 ，陳 林，3，馮文光

（1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川 成都 610059；2.中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057；3.中國石油西南分公司川中礦區(qū)，四川 遂寧 629000）

底水氣藏通常采用避射水層和控制合理產(chǎn)量的生產(chǎn)方式，在不同生產(chǎn)壓差下，儲層內(nèi)氣、水兩相會發(fā)生不同的滲流情況。許多學(xué)者對其進行了相關(guān)研究，分析了不同儲層特征所產(chǎn)生的影響，在底水氣藏水侵分析中取得了較好效果[1-13]。目前，四川氣田部分底水氣藏采用射開氣、水層且氣水同采的生產(chǎn)方式，其生產(chǎn)曲線和相應(yīng)的儲層特征都發(fā)生了較大變化[14-16]，筆者通過射孔模式對比，總結(jié)磨溪氣田的生產(chǎn)動態(tài)特征，分析了生產(chǎn)動態(tài)所對應(yīng)的儲層特征與前人研究[3]的異同，在實際應(yīng)用中取得了較好效果。

1 避射水層與氣水同采對比

1.1 射孔模式對比

對于底水氣藏，采用避射水層的生產(chǎn)方式（圖1a），氣層形成壓力虧空后底水會向上錐進，見水時間關(guān)系式[17]為

式中：tbt為底水氣藏見水時間，d；Mgw為氣水兩相流度比（簡稱氣水比）；Kh為平面滲透率，μm2；Kv為垂向滲透率，μm2；?為儲層孔隙度，%；Swi為原生水飽和度，%；Sgr為殘余氣飽和度，%；h為氣藏厚度，m；qg為產(chǎn)氣量，m3/d；Bg為氣體體積系數(shù)。

圖1 避射水層與氣水同采對比

從式（1）可知，避射水層的生產(chǎn)方式需要底水錐進至井底才見水，存在見水時間，并且垂向滲透率越大，見水時間越短。

底水氣藏采用射開氣、水層且氣水同采的生產(chǎn)方式（圖1b），地層水直接進入井筒，基本沒有無水采氣期，當(dāng)氣體能量不足以克制水體能量時，水體產(chǎn)出，有較短的無水采氣期[18]。氣藏見水更多反映的是水體和氣體能量的關(guān)系，而不是式（1）中反映的見水時間與垂向滲透率的關(guān)系。磨溪氣田采用該生產(chǎn)方式生產(chǎn)時，水氣比出現(xiàn)了平穩(wěn)、緩慢上升以及先平穩(wěn)、后急劇增加等現(xiàn)象。

何曉東等針對底水氣藏的避射水層生產(chǎn)方式，總結(jié)出描述底水入侵的一次方型、二次方型和三次方型3個公式[3]。筆者將氣水同采井的水氣比曲線與何曉東圖版進行對比（圖2），二者存在差異，結(jié)果顯示，何曉東圖版并不完全適用于氣水同采井。

圖2 水氣比曲線圖版

1.2 特征對比

磨X6井屬于水氣比緩慢上升、總體偏低型；磨X2井屬于低水氣比平穩(wěn)型；磨X6井和磨X2井的水氣比類型與何曉東提出的一次方型相同。

磨X7井生產(chǎn)初期水氣比接近0，第360 d突然升高，隨后穩(wěn)定；磨X9井生產(chǎn)初期水氣比穩(wěn)定，后期急劇增加；磨X1井生產(chǎn)初期水氣比高，生產(chǎn)840 d后逐漸下降，隨后穩(wěn)定。何曉東的二次方型和三次方型都不能準(zhǔn)確地描述以上3種情況，但通過分段函數(shù)，即多段一次方型，即可準(zhǔn)確地描述（圖2）。從圖2中即可看出，各直線段斜率直接反映了水氣比變化特征，對礦場實際具有指導(dǎo)意義。

將上述井水氣比變化特征，即圖2中線段類型歸納為水氣比與生產(chǎn)時間的一次方型（即線性關(guān)系），生產(chǎn)過程中，不同特征的儲層有相應(yīng)的線性關(guān)系，其表達式為

式中：v為水氣比，10-4m3/m3；k為直線段斜率；t為生產(chǎn)時間，d；b為直線段截距，生產(chǎn)初期其為初始水氣比，生產(chǎn)過程中其為階段水氣比，10-4m3/m3。

生產(chǎn)過程中壓力波及不同特征的儲層時，k值和b值將發(fā)生相應(yīng)的變化。生產(chǎn)初期，b值反映井筒連通的水體體積大小，與連通水體能量成正比。

根據(jù)何曉東一次方型公式[3]，結(jié)合實際生產(chǎn)曲線，生產(chǎn)過程中水氣比曲線可以歸納為5種類型段：①平穩(wěn)段；②緩慢上升段；③快速上升段；④下降段，k值小于0；⑤跳躍段，b值發(fā)生突變。

水氣比曲線都可以由這5種類型段組成，k值和b值根據(jù)生產(chǎn)動態(tài)確定。該方法操作簡單，因2點即可確定一條直線，因此能在短時間內(nèi)準(zhǔn)確判斷生產(chǎn)變化情況。

2 不同水氣比曲線類型段的特征及機理

氣水同采井生產(chǎn)時射開水層，氣體和水體徑向流入井筒，有效避免了氣藏水侵。產(chǎn)水不能反映垂向滲透率，這與何曉東圖版有區(qū)別。

不同水氣比曲線類型段反映了與之相應(yīng)的生產(chǎn)時間內(nèi)壓力波及區(qū)域內(nèi)的特征，主要表現(xiàn)為：①平穩(wěn)段。儲層均質(zhì)性較強，裂縫不發(fā)育，或發(fā)育微細網(wǎng)狀縫，氣和水能量基本相同。儲層物性較好時，b值較大，即產(chǎn)水量較大；儲層物性較差時，b值較小，即產(chǎn)水量較小，這與文獻[3]的一次方型一致。②緩慢上升段。儲層均質(zhì)性較強，物性較好，裂縫不發(fā)育，或發(fā)育微細網(wǎng)狀縫，地層水水體較大；該類型段與文獻[3]的一次方型一致。③快速上升段。儲層裂縫發(fā)育，連通性好，水體能量大；與文獻[3]中的二次方型和三次方型相對應(yīng)，但不能反映垂向滲透率與橫向滲透率之間的關(guān)系。④下降段。k值小于0，表明水體能量減弱。生產(chǎn)初期出現(xiàn)下降段，表明近井地帶連通性好，但不能反映裂縫特征，水體能量有限。隨著生產(chǎn)進行，地層水產(chǎn)出，水氣比下降；該類型段在文獻[3]中未出現(xiàn)。分析認為，采用避射水層生產(chǎn)方式需要有相當(dāng)能量的地層水才能獲得突破，產(chǎn)水后如果不采取調(diào)整措施，水量很難下降，使得水氣比曲線不能下降。⑤跳躍段。生產(chǎn)過程中，當(dāng)b值出現(xiàn)跳躍，表明壓力波及裂縫發(fā)育區(qū)，連通了新的水體，且水體能量大；該類型段在文獻[3]中也未出現(xiàn)。

生產(chǎn)井射開氣、水層進行氣水同采，增加了井筒攜液負擔(dān)，當(dāng)井筒出現(xiàn)積液甚至水淹時，不能像避射水層那樣通過調(diào)整生產(chǎn)措施來進行治水。因此，開發(fā)生產(chǎn)初期充分認識儲層和流體性質(zhì)，分析井筒攜液能力或者排水采氣工藝效果非常重要。

3 實際應(yīng)用

根據(jù)磨溪氣田的生產(chǎn)數(shù)據(jù)確定了氣水比曲線不同類型段k值和b值的取值范圍：①平穩(wěn)段，k值為0～0.2，b值小于3.6；②緩慢上升段，k值為0.2～0.45，b值小于3.6；③快速上升段，k值大于等于0.45，b值小于3.6；④下降段，k值小于0，b值小于3.6；⑤跳躍段，b值大于3.6。

根據(jù)每種類型段k取值范圍可以判斷產(chǎn)水變化特征。如磨X03井，產(chǎn)氣量為2.3×104m3/d（圖3），臨界攜液流量大于1.8×104m3/d。該井投產(chǎn)初期，k值約為0，水氣比約為1.1×10-4m3/m3，屬于平穩(wěn)段；第13 d，k值為2.85，水氣比為18.2×10-4m3/m3，屬于跳躍段；第18 d，k值為-0.6，水氣比為14.6×10-4m3/m3，屬于下降段；生產(chǎn)20 d后，水氣比為平穩(wěn)段，反映出儲層均質(zhì)性較強，裂縫不發(fā)育，與靜態(tài)地質(zhì)認識一致。投產(chǎn)至今產(chǎn)水量均在井筒攜液能力范圍內(nèi)，排除了井底積液的可能。

圖3 磨X03井生產(chǎn)曲線

4 結(jié)束語

生產(chǎn)井射開氣、水層且氣水同采的水氣比與避射水層生產(chǎn)井的水氣比差別較大，其水氣比曲線主要分為平穩(wěn)段、緩慢上升段、快速上升段、下降段和跳躍段5種類型。筆者繪制的水氣比曲線圖版簡單易操作，確定氣藏的k和b值后，即可判斷生產(chǎn)曲線的變化，現(xiàn)場應(yīng)用情況較好。該圖版應(yīng)用時要求井筒具有足夠的攜液能力，使其不發(fā)生井底積液。但對于生產(chǎn)井射開氣、水層且氣水同采的儲層內(nèi)部壓力變化所導(dǎo)致的滲流變化，需要進一步加強研究。

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