任世林 徐守成 楊 杰 張小青

中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院

0 引言

元壩氣田位于四川省閬中市、廣元市境內(nèi),構(gòu)造整體表現(xiàn)為向NE傾斜的單斜構(gòu)造，其西北部高，為九龍山構(gòu)造向西傾伏端；中部為向斜軸部；南部為向斜翼部，為向南平緩抬升的斜坡。發(fā)育礁灘相沉積，縱向上“早期成灘、晚期成礁”、平面上“北礁南灘、礁體呈孤立狀分布”，總體呈條帶狀疊置發(fā)育，礁后局部發(fā)育礁后灘。儲(chǔ)層埋深約7 000 m，巖石類型以白云巖、生物礁灰?guī)r為主。產(chǎn)層孔隙度均值4.8%，滲透率小于1 mD，儲(chǔ)集空間類型主要包括溶蝕次生孔和原生孔，微裂縫發(fā)育。氣藏氣水關(guān)系復(fù)雜，不同礁灘體具有獨(dú)立的氣水系統(tǒng)，水體主要分布在東區(qū)。元壩氣田高含硫化氫超深層碳酸鹽巖氣藏規(guī)模建產(chǎn)以來,少數(shù)氣井逐漸出水，因而制定出適用于元壩氣田產(chǎn)水井出水類型判別的方法。對(duì)于不同類型產(chǎn)水區(qū)合理高效治水措施的制定具有現(xiàn)實(shí)意義。在借鑒國(guó)內(nèi)學(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上[1-9]，在選取采出程度與日水氣比、出水天數(shù)與日水氣比圖版劃分氣井產(chǎn)水類型的基礎(chǔ)上，結(jié)合成像測(cè)井、巖樣、流體性質(zhì)等綜合確定氣井出水類型。

1 氣田出水簡(jiǎn)況

元壩氣田產(chǎn)出水水型為氯化鈣、礦化度介于20～55 g/L、陽(yáng)離子以鉀鈉離子為主（圖1）；在縱向上，地層水礦化度隨埋深的增加呈增加趨勢(shì)（圖2）；采用水化學(xué)特征法、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)法，凝析水含量法，建立氣田出水綜合判別指標(biāo)表（表1，圖3）。

2 產(chǎn)水類型探索

產(chǎn)水量、水氣比是氣井出水的重要反映指標(biāo)，在借鑒相關(guān)學(xué)者研究方法的基礎(chǔ)上[1-5]，對(duì)8口典型產(chǎn)水氣井（D2～D8井），采用復(fù)合診斷曲線（采出程度和水氣比雙對(duì)數(shù)曲線、出水累計(jì)天數(shù)和水氣比變化曲線）進(jìn)行產(chǎn)水井的類型劃分。根據(jù)氣井水侵類型診斷曲線上翹段直線的斜率值（圖4-a）、水氣比與出水累計(jì)天數(shù)變化情況（圖4-b）可以劃分出4種產(chǎn)水類型，據(jù)此將產(chǎn)水氣井劃分為“1型、2型、3型、4型”4種，且由圖4-a和圖4-b劃分的結(jié)果是一致的。

2.1 動(dòng)態(tài)特征

圖1 元壩氣田地層水主要陽(yáng)離子含量圖

圖2 元壩氣田產(chǎn)出液礦化度（TDS）和產(chǎn)層埋深關(guān)系圖

表1 元壩氣田出水情況綜合判別指標(biāo)表

圖3 元壩氣田典型氣井累產(chǎn)氣和累產(chǎn)水關(guān)系曲線圖

圖4 元壩氣田產(chǎn)水類型辨識(shí)圖

碳酸鹽巖礁灘相底水氣藏儲(chǔ)集空間主要有孔隙、溶孔、裂縫及網(wǎng)狀縫帶，由于非均質(zhì)性強(qiáng)，因此，氣藏開發(fā)過程中，勢(shì)必形成流體流動(dòng)的優(yōu)勢(shì)通道，而流動(dòng)阻力較小的孔隙、裂縫、溶孔、網(wǎng)狀裂縫帶是構(gòu)成水侵通道的主要流動(dòng)空間。優(yōu)勢(shì)通道之外的儲(chǔ)集空間，地層壓力波的波及程度低，水侵過程總體表現(xiàn)為沿優(yōu)勢(shì)通道的竄進(jìn)特征。

結(jié)合上述分析及氣井動(dòng)靜態(tài)資料，典型產(chǎn)水井的水侵動(dòng)態(tài)特征為：“1型”表示中產(chǎn)水快速增長(zhǎng)型，產(chǎn)水機(jī)理為“溶孔+裂縫型”，地層水主要沿溶孔和裂縫竄進(jìn)、裂縫伴生溶蝕孔；“2型”表示中產(chǎn)水穩(wěn)定增長(zhǎng)型（礁灘復(fù)合），產(chǎn)水機(jī)理為“裂縫+孔隙（溶孔）型”，地層水主要沿裂縫和溶孔竄進(jìn)；“3型”表示高產(chǎn)水穩(wěn)定增長(zhǎng)型，產(chǎn)水機(jī)理為“裂縫+溶孔型”，地層水主要沿大傾角裂縫竄進(jìn)，其本質(zhì)屬于一種水竄；“4型”表示高產(chǎn)水急劇增長(zhǎng)型，產(chǎn)水機(jī)理為“裂縫型”，地層水主要沿網(wǎng)狀裂縫帶突進(jìn)（圖4、表 2）。

2.2 靜態(tài)特征

裂縫作用對(duì)海相碳酸鹽巖儲(chǔ)存性質(zhì)影響很重要，根據(jù)元壩氣田成像測(cè)井解釋結(jié)果可見1型產(chǎn)水氣井的天然裂縫發(fā)育密度最高，裂縫密度接近1.6條/m；1型、2型產(chǎn)水氣井的天然裂縫發(fā)育密度較接近，3型產(chǎn)水井儲(chǔ)層天然裂縫發(fā)育密度相對(duì)較低（表 3、圖 5）[10-11]。

將100余組巖心的恒速壓汞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類分析，發(fā)現(xiàn)元壩氣田長(zhǎng)興組氣藏以上4種不同類型產(chǎn)水氣井的壓汞曲線具有明顯不同的形態(tài)特征（圖6），參考相關(guān)學(xué)者的研究成果[12]認(rèn)為：不同類型產(chǎn)水井的儲(chǔ)集層具有不同的孔滲特征，這是產(chǎn)水氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征表現(xiàn)出差異的根本原因。

3 開發(fā)對(duì)策

非均質(zhì)底水氣藏的水侵前緣主要位于儲(chǔ)層的網(wǎng)狀縫帶上，水體在網(wǎng)狀縫帶上舌進(jìn)侵入，相對(duì)滲透性越好、水侵速度越快。結(jié)合元壩氣田的實(shí)際情況，采取了下述5條開發(fā)對(duì)策。

3.1 低位排水、高位控制

“低位排水”是指使地層水通過在氣藏構(gòu)造低部位的產(chǎn)水井產(chǎn)出，即低位排水控制水侵；“高位控制”是指控制在氣藏構(gòu)造高部位氣井的生產(chǎn)壓差和壓降速率，使氣藏整體壓降均衡，有效防止底水氣藏灘相水體突進(jìn)入侵[13]。

元壩氣田構(gòu)造相對(duì)位置初步劃分成4個(gè)區(qū)，氣水分布概況見圖7[14]， D5井和D9井處于相對(duì)構(gòu)造低部位網(wǎng)狀縫水侵帶，保持產(chǎn)水氣井穩(wěn)定生產(chǎn)、積極實(shí)施帶水采氣，減小水體能量，延長(zhǎng)高部位氣井的無水采氣期，依據(jù)“低位排水、高位控制”的開發(fā)對(duì)策，整個(gè)礁帶3口產(chǎn)水井日累產(chǎn)量保持在30h104m3/d左右，低位排水取得較好效果；D3井屬于構(gòu)造相對(duì)高部位氣井，該井嚴(yán)控生產(chǎn)壓差在1 MPa左右、實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定帶水采氣生產(chǎn)（圖8）。

3.2 分類控水

氣藏開發(fā)初期，在氣水關(guān)系不清，對(duì)水體能量認(rèn)識(shí)不足的情況下，影響最終采收率的主控因素是采氣速度。對(duì)1型、2型氣井盡量控壓差、合理配產(chǎn)、控水采氣，提高采收率；對(duì)3型、4型井應(yīng)分段采取措施： ①采出程度在50%以前，優(yōu)選“三穩(wěn)定(井口油壓、氣水產(chǎn)量、水氣比穩(wěn)定)”工作制度，加強(qiáng)管理，堅(jiān)持帶水采氣，“三穩(wěn)定”工作制度本質(zhì)是優(yōu)選氣井適合的開度，用合理的產(chǎn)氣量將地層流入井筒的水全部帶出到地面，采取“就地分離、氣水分輸、固定制度、避免關(guān)井、勤加分析、井類各異、區(qū)別對(duì)待”的管理措施；②采出程度大于50%后，選用工業(yè)措施排水采氣，如泡沫助排[15]。

表2 元壩氣田出水類型辨識(shí)表

表3 元壩氣田產(chǎn)水氣井成像測(cè)井解釋情況表

圖5 元壩氣田產(chǎn)水氣井裂縫發(fā)育展示圖

3.3 低排低采、低排高采

氣藏控水即不讓地層水竄流進(jìn)入氣藏，在氣水界面的低點(diǎn)將地層水采出地面。對(duì)于生產(chǎn)井段在氣水界面的氣水同產(chǎn)，即“低排低采” ；針對(duì)除了有“低排低采” 井生產(chǎn)，氣水界面之上還有氣井的生產(chǎn)，就需要高部位氣井的井底流壓高于“低排低采” 氣井的井底流壓、防止水侵入高部位氣井，即“低排高采”[3]。

圖6 不同類型產(chǎn)水氣井恒速壓汞曲線圖

圖7 元壩氣田氣水關(guān)系分布概況圖

3.4 封堵水層、排水采氣

水侵會(huì)嚴(yán)重影響氣井產(chǎn)能的釋放，產(chǎn)水層在低部位的直井，可以封堵水層[14]、保持上部產(chǎn)層打開繼續(xù)生產(chǎn)。目前，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)已成功研制出“耐高溫、抗高鹽度、pH值適用范圍大”的高效泡排劑，開展高含硫氣田超深水平井、大斜度井的泡沫排水采氣工藝已日趨成熟。

圖8 采氣曲線對(duì)比圖

3.5 水資源回用

地層水先經(jīng)過“汽提+混凝+沉降+過濾”密閉式集中處理達(dá)標(biāo)后，再通過“預(yù)蒸發(fā)系統(tǒng)+三級(jí)低溫多效蒸餾+芬頓反應(yīng)+無機(jī)碳微濾膜+反滲透膜系統(tǒng)”深度處理后作為循環(huán)冷卻水使用。目前，針對(duì)高含硫地層水處理的低溫多效蒸餾技術(shù)已在元壩氣田水處理資源化回用中取得了成效，處理后水質(zhì)達(dá)到《煉化企業(yè)節(jié)水減排考核指標(biāo)與回用水質(zhì)控制指標(biāo)》(Q/SH 0104-2007)的循環(huán)冷卻水標(biāo)準(zhǔn)、成品鹽達(dá)到工業(yè)鹽標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)資源化回用。

4 結(jié)論

1）通過采出程度和水氣比的雙對(duì)數(shù)曲線法將產(chǎn)水氣井的類型劃分為1型、2型、3型、4型共4種。

2）不同類型氣井的水侵特征表明：1型水侵類型為“溶孔+裂縫型” ,水侵特征為無水采氣期可持續(xù)至采出程度13%左右，平均水氣比較??；2型為“裂縫+孔隙（溶孔）”， 無水采氣期可持續(xù)至采出程度9%左右，產(chǎn)水量相對(duì)較小，平均水氣比較小；3型為“裂縫+溶孔”型，無水采氣期較短、平均水氣比較大；4型為網(wǎng)狀裂縫型，基本沒有無水采氣期，產(chǎn)水量急劇增大、平均水氣比大。

3）針對(duì)元壩氣田4種類型的產(chǎn)水井，提出5項(xiàng)開發(fā)對(duì)策：①“低位排水、高位控制” ；②分類控水；③“低排低采、低排高采” ；④“封堵水層、排水采氣” ；⑤水資源回用。