孫 敬，劉德華，徐海民長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢油氣鉆采工程湖北省重點實驗室，湖北 武漢中原油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南 濮陽

邊底水凝析氣藏氣井產(chǎn)出水來源判斷方法

孫 敬1,2，劉德華1,2，徐海民3
1長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢2油氣鉆采工程湖北省重點實驗室，湖北 武漢3中原油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南 濮陽

氣井生產(chǎn)過程中，影響氣井產(chǎn)量的主要因素是井筒積液，而對于邊底水凝析氣藏這種矛盾表現(xiàn)得更為突出，因此正確預(yù)測和及時有效識別出水來源，對提高或穩(wěn)定氣井產(chǎn)量以及改善氣藏開發(fā)效果有重要的意義。以A凝析氣藏為研究背景，通過產(chǎn)出氣中凝析水含量計算，生產(chǎn)井產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量、水氣比等生產(chǎn)特征參數(shù)變化來確定氣井具體的產(chǎn)水類型及井筒積液的來水特征，從而正確認(rèn)識儲層構(gòu)造特征和氣水分布關(guān)系，以利采取有效的控水措施。

邊底水凝析氣藏，凝析水，出水來源，井筒積液

Received: Dec. 1st, 2015; accepted: Jan. 7th, 2016; published: Mar. 15th, 2016

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Production, Liquid Loading

1. 引言

氣井生產(chǎn)過程中，影響氣井產(chǎn)量的主要因素是井筒積液，而對于邊底水凝析氣藏來說，這種矛盾表現(xiàn)得更為突出。因此正確預(yù)測和及時有效地識別出水來源，對提高或穩(wěn)定氣井產(chǎn)量以及改善氣藏開發(fā)效果有重要的意義。氣井出水主要來自于凝析水和地層水，對于凝析水量計算和分析采用Mcketta-Wehe方法，同時結(jié)合產(chǎn)出水礦化度進行分析。對于來自地層的產(chǎn)出水的判斷主要依據(jù)生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)，水量大小可以影響生產(chǎn)井井筒積液，導(dǎo)致減產(chǎn)或關(guān)井。正確判斷氣井積液或產(chǎn)出水的主要來源，對控制井筒積液有重要作用。筆者以A凝析氣藏實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，結(jié)合該氣藏地質(zhì)構(gòu)造、氣水分布特征，提出了氣井產(chǎn)水來源確定方法。

2. A凝析氣藏概況

A屬于具有邊底水的凝析氣藏，2000年投入開發(fā)，目前有多口生產(chǎn)井因產(chǎn)水量大、井筒積液極大影響氣井正常生產(chǎn)。該氣田構(gòu)造位置處于庫車坳陷陽霞凹陷南緣的大澇壩構(gòu)造帶，構(gòu)造圖如圖1所示，被亞南斷裂分為1、2號構(gòu)造氣藏。1號構(gòu)造氣藏為背斜，由南北2個局部高點組成；2號構(gòu)造氣藏為斷背斜，構(gòu)造形態(tài)完整。A凝析氣藏構(gòu)造特征比較復(fù)雜：① 縱向上層系眾多，主要分為蘇維依組和巴什基奇克組；② 由于氣藏隔夾層多，主要將蘇維依組和巴什基奇克組分別分為上、中、下3個氣層；③ 1、2號構(gòu)造氣藏均與水體溝通。

Figure 1. Structural map of gas condensate reservoir number 1 and 2圖1. 1、2號凝析氣藏構(gòu)造圖

3. 氣井產(chǎn)出水來源判斷方法

3.1. 采出氣中凝析水含量確定

在對氣井產(chǎn)出水進行判斷時，首先需要判斷氣井產(chǎn)出水是否為凝析水。凝析水即為溫度、壓力的變化使部分水蒸汽凝結(jié)而成的液態(tài)水。如果實際產(chǎn)水量遠遠大于計算出的凝析水含量，則初步判斷這些井已經(jīng)開始產(chǎn)出地層水，反之則僅僅產(chǎn)凝析水[1]-[4]。主要以Mcketta和Wehe于1958年根據(jù)實測資料研制出的計算天然氣中含水量相關(guān)圖為基礎(chǔ)進行計算[5]。通過圖版以及公式可以計算出標(biāo)準(zhǔn)狀況下單位體積氣體在地層和地面條件下的水蒸汽含量，二者的差值即為氣藏飽和狀態(tài)下地面產(chǎn)出凝析水量，也就是最大凝析水量。

計算天然氣含水蒸汽量的公式如下：

式中：X為相對密度為γg的天然氣中水蒸汽含量，g/m3；X0.6為相對密度0.6時的天然氣中水蒸汽含量，g/m3；Cs為氣體鹽量校正系數(shù)，1；Cβ為氣體相對密度校正系數(shù)，1。

取該氣藏S45井測試資料進行計算，計算結(jié)果如表1、表2所示。

S45井地層條件下飽和蒸汽含量與分離器條件下飽和蒸汽含量的差值為6.65 g/m3，即采出1 m3天然氣可采出凝析水6.65 g。將S45井實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)每立方米天然氣的含水量，與6.65 g/m3相比較，若計算值比該值低，說明采出水為凝析水；若計算值比該值高，說明該氣井從那個時刻開始產(chǎn)出地層水。采用這種計算方法對A凝析氣藏凝析水含量進行計算，截止到2011年12月，1號構(gòu)造氣藏3口生產(chǎn)井產(chǎn)出水為地層水，2號構(gòu)造氣藏2口生產(chǎn)井產(chǎn)出水為凝析水、7口生產(chǎn)井產(chǎn)出水為地層水。

3.2. 利用動態(tài)資料分析出水來源及出水特征

一般氣井出水除了凝析水以外還有夾層水、邊水、底水，不同的見水類型對氣井生產(chǎn)和井筒積液有不同的影響[6]。下面主要根據(jù)生產(chǎn)井產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量、水氣比等生產(chǎn)特征參數(shù)變化來確定氣井具體的產(chǎn)水類型，從而正確認(rèn)識儲層氣水分布關(guān)系，以利采取有效的控水措施，穩(wěn)定氣井產(chǎn)量。

3.2.1. 夾層水出水特征

該類生產(chǎn)井出水特征主要表現(xiàn)為：① 投產(chǎn)即見水；② 日產(chǎn)氣量基本保持在一個穩(wěn)定水平；③ 日產(chǎn)水量少且穩(wěn)定；④ 產(chǎn)氣量的增加不會引起產(chǎn)水量的大量增加；⑤ 水體能量較弱，生產(chǎn)過程穩(wěn)定。夾層水滲流示意如圖2所示；典型生產(chǎn)動態(tài)曲線如圖3所示。

Table 1. Calculation results of saturated steam content of S45 well in formation表1. 地層條件下S45井飽和蒸汽含量計算結(jié)果

Table 2. Calculation results of saturated steam content of S45 well under separator condition表2. 分離器條件下S45井飽和蒸汽含量計算

Figure 2. Schematic diagram: seepage of interbeded water圖2. 夾層水滲流示意圖

Figure 3. The actual production performance curve of DKL2 well圖3. DLK2井實際生產(chǎn)動態(tài)曲線

圖3 為A凝析氣藏DLK2井的實際生產(chǎn)動態(tài)曲線。該井2005年8月投產(chǎn)，生產(chǎn)層位為2號構(gòu)造氣藏巴什基奇克組，投產(chǎn)后產(chǎn)氣量下降較快，油壓也下降較多。2006年7月上返蘇維依組下氣層后產(chǎn)氣量保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，產(chǎn)水量較低，且水氣比保持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)，其產(chǎn)水量大于計算出的凝析水含量，同時產(chǎn)出水中氯離子的含量高達140,000 mg/L，表明產(chǎn)出水為地層水。根據(jù)DLK2井蘇維依組測井解釋結(jié)果和射孔資料，斷定該井在底水和氣層之間有明顯的隔層產(chǎn)出底水的可能性較小，同時測井解釋顯示射開的2個氣層之間有夾層有水層，而且射開了水層，所以產(chǎn)水只有可能來自夾層水。夾層水一般存在于隔層之間，水體較小。由于有時會出現(xiàn)測井解釋的不準(zhǔn)確，氣井投產(chǎn)時部分薄的水層被射開，會出現(xiàn)氣水同產(chǎn)，但一般水層規(guī)模小對氣井生產(chǎn)影響較小。同時可以利用DLK2井動態(tài)曲線反映出的出水特征對測井資料的準(zhǔn)確性進行判斷以及對儲層特征進行重新認(rèn)識。

3.2.2. 底水出水特征

該類生產(chǎn)井出水特征主要表現(xiàn)為：① 存在無水采氣期，無水采氣期長短與儲層特征和射孔位置等相關(guān)；② 日產(chǎn)氣量急劇下降；③ 日產(chǎn)水量快速且持續(xù)上升，且產(chǎn)水量大；④ 水氣比急劇上升；⑤ 帶水采氣時間短，極易造成井筒積液。底水錐進示意如圖4所示；典型生產(chǎn)動態(tài)曲線如圖5所示。

圖5為A凝析氣藏DLK11井的實際生產(chǎn)動態(tài)曲線。該井于2008年12月投產(chǎn)，生產(chǎn)層位為2號構(gòu)造氣藏巴什基奇克組，投產(chǎn)后日產(chǎn)氣量低，不足2 × 104m3。2009年9月上返蘇維依組下氣層，上返后初期產(chǎn)氣量達到8 × 104m3，生產(chǎn)2個月后產(chǎn)氣量快速下降，日產(chǎn)水量急劇上升，水氣比以較快的速度持續(xù)上升。由于此時實際生產(chǎn)的產(chǎn)水量遠遠大于凝析水量，產(chǎn)出水礦化度高，因此判斷為地層水。結(jié)合DLK11井蘇維依組的測井解釋結(jié)果以及射孔資料，該井射孔深度距離水層深度0.5 m，生產(chǎn)2個月即見地層水，充分說明該氣井射孔段與底水溝通狀況好，供給充足，水侵速度較快，從而判斷該井產(chǎn)水為底水錐進。通過該井動態(tài)曲線反映出的出水特征可以對該井附近的儲層特征以及氣水分布特征進行反演，從而獲得更準(zhǔn)確的認(rèn)識。

Figure 4. Schematic diagram of bottom water coning圖4. 底水錐進示意圖

Figure 5. The actual production performance curve of DKL11 well圖5. DLK11井實際生產(chǎn)動態(tài)曲線圖

3.2.3. 邊水出水特征

該類生產(chǎn)井出水特征主要表現(xiàn)為：① 存在無水采氣期，在類似的儲層特征和工作制度條件下，無水采氣期長于底水錐進氣井；② 出水后產(chǎn)氣量持續(xù)下降；③ 產(chǎn)水量相對穩(wěn)定，有一段時間的穩(wěn)定期，水氣比緩慢上升；④ 帶水采氣時間較長；⑤ 采用補射下氣層的生產(chǎn)方式，利用層間干擾，可以減少產(chǎn)水量。邊水推進示意如圖6所示；典型生產(chǎn)動態(tài)曲線如圖7所示。

圖7為A凝析氣藏S45井的實際生產(chǎn)動態(tài)曲線。S45井于2000年1月投產(chǎn)，生產(chǎn)層位為2號構(gòu)造氣藏蘇維依組上氣層。投產(chǎn)初期S45井幾乎不產(chǎn)水，產(chǎn)氣量也比較穩(wěn)定。3年后產(chǎn)水量上升一個臺階后保持穩(wěn)定，伴隨著產(chǎn)氣量的持續(xù)下降以及水氣比的小幅上升。從凝析水含量計算結(jié)果和礦化度測試資料判斷此時開始產(chǎn)出地層水。而S45井位于構(gòu)造的邊部，測井解釋結(jié)果顯示該井蘇維依組上氣層測試井段沒有水層存在，充分說明該井產(chǎn)出水只可能為邊水。2007年6月對蘇維依組下氣層進行了補孔措施，實現(xiàn)蘇維依組上下氣層合采。下氣層啟動后產(chǎn)氣量有所上升，產(chǎn)水量大幅下降，說明利用層間干擾能有效抑制上氣層產(chǎn)水。

Figure 6. Schematic diagram of edge water advancement圖6. 邊水推進示意圖

Figure 7. The actual production performance curve of S45 well圖7. S45井實際生產(chǎn)動態(tài)曲線

采用上述方法對其他產(chǎn)水氣井也進行了詳細分析，A凝析氣藏9口氣井反映出了底水錐進的出水特征，1口氣井表現(xiàn)為邊水推進的出水特征，同類出水特征的氣井反映出相同的動態(tài)變化特征，充分說明分析結(jié)果可靠。其中1號構(gòu)造氣藏DLK8井，生產(chǎn)動態(tài)曲線除了表現(xiàn)出底水錐進的特征外，投產(chǎn)便產(chǎn)出大量地層水，測井資料和射孔資料顯示該井射開了蘇維依組下氣層底水層，所以導(dǎo)致氣水同出。在對各氣井出水來源正確判斷的基礎(chǔ)上，可以對儲層構(gòu)造特征以及氣水分布特點進行更精確的認(rèn)識，有利于同區(qū)塊新井正確預(yù)測出水來源及早采取控水措施。

4. 結(jié)論

1) 對氣井出水來源進行判斷時，首先需對產(chǎn)出凝析水量進行計算，即計算出每立方米天然氣中凝析水的含量。

2) 利用氣井實際生產(chǎn)動態(tài)曲線變化特征可以對同類氣藏開發(fā)氣井出水來源進行正確預(yù)測，以便及早采取相應(yīng)措施，同時生產(chǎn)數(shù)據(jù)來源可靠，方法簡單可行。

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Judging the Water Source of Gas Wells in Condensate Gas Reservoirs with Edge and Bottom Water

Jing Sun1,2, Dehua Liu1,2, Haimin Xu3
1School of Petroleum Engineering, Wuhan Hubei2Key Laboratory of Oil and Gas Drilling and Production Engineering, Wuhan Hubei3Petroleum Engineering Technology Research Institute, Zhongyuan Oilfield Company, Puyang Henan

During the progress of gas well production, the major factor which influences the gas well production is liquid loading, while as for the gas reservoirs with edge and bottom water, the contradiction is more serious. Therefore correctly predicting and timely and effectively recognizing the sources of water were of great significance for improving and stabilizing the gas wells production and improving the production effect in gas reservoirs. Taking Condensate Gas Reservoir A as the research background, this paper determined the type of gas well water production and the water characteristic of the liquid loading by calculating the water content in the condensate gas reservoir, gas production, water production and water and gas ratio of production wells, by which the reservoir structure and relation of gas and water distribution are correctly identified, and then the effective measures for water controlling can be taken.

Condensate Gas Reservoir with Edge and Bottom Water, Condensate Water, Source of Water

孫敬(1984-)，女，博士，講師，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)方面的教學(xué)和科研工作。

2015年12月1日；錄用日期：2016年1月7日；發(fā)布日期：2016年3月15日

文章引用： 孫敬, 劉德華, 徐海民. 邊底水凝析氣藏氣井產(chǎn)出水來源判斷方法[J]. 石油天然氣學(xué)報, 2016, 38(1): 48-54. http://dx.doi.org/10.12677/jogt.2016.381007