邱浩，文敏，吳怡，幸雪松，馬楠，李占東，郭天姿

(1.中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028；2.黑龍江省天然氣水合物高效開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶 163318；3.東北石油大學(xué) 海洋油氣工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

當(dāng)前世界石油工業(yè)的研究熱點(diǎn)逐漸由陸地油田開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)向海洋水域開(kāi)發(fā)[1-2]。海洋油氣田開(kāi)發(fā)已成為中國(guó)油氣穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的戰(zhàn)略主戰(zhàn)區(qū)，特別是深水和超深水海域的天然氣儲(chǔ)量對(duì)油氣戰(zhàn)略接替的意義重大[3-6]。以南海東部油田鉆井測(cè)試為例，深水氣藏普遍邊底水活躍，水體倍數(shù)大多集中在100 左右，且東部油田潛山氣藏裂縫較發(fā)育，裂縫高輸導(dǎo)能力加劇了深水氣藏水侵風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)氣藏控水工藝提出了更高的要求[7]。目前，國(guó)外針對(duì)油藏控水報(bào)道較多，但針對(duì)氣藏控水研究報(bào)道罕見(jiàn)。中國(guó)學(xué)者針對(duì)氣藏控水進(jìn)行了一些研究，如用數(shù)值模擬分析了深海底水氣藏水侵規(guī)律[8]；針對(duì)南海LS17-2 高溫高壓氣藏的特點(diǎn)，用物理模擬探討了控水工藝的適用性[9]；針對(duì)惠州26-6 裂縫性潛山氣藏，給出了分段控水工藝特點(diǎn)及其適應(yīng)性，但缺乏與其他控水工藝有效性的對(duì)比[10]；針對(duì)海上油氣井完井工藝，研究了水平井找水-控水一體化智能完井方法，可實(shí)現(xiàn)均衡控水，但工藝較為復(fù)雜[11]；針對(duì)陸上低滲氣井開(kāi)發(fā)突出問(wèn)題，研究了化學(xué)控水提高采收率的控水采氣工藝[12]；總結(jié)了氣藏邊水特征分析及控水技術(shù)，通過(guò)多分支增產(chǎn)措施，有效實(shí)施邊水氣藏控水技術(shù)[13]；就智能流控(AICD)篩管控水技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)闡述，AICD 可實(shí)現(xiàn)智能化均衡控水，但同樣具有工藝復(fù)雜和普適性較差的局限性[14]。

儲(chǔ)集層裂縫分布復(fù)雜，輸導(dǎo)性強(qiáng)，在空間上成網(wǎng)狀，一旦底水推進(jìn)至裂縫附近，容易快速突破，形成水淹。如何最大限度提高底水氣藏采收率是控水的難點(diǎn)，傳統(tǒng)的方法側(cè)重于多分支井控水和化學(xué)堵水，但二者又各自存在局限性：其一，多分支井可增大泄氣面積，氣水界面均勻推進(jìn)，但多分支井工藝難度大，且受平臺(tái)空間和鉆井成本限制，采用多分支水平井進(jìn)行控水在經(jīng)濟(jì)上不可行；其二，化學(xué)堵水是對(duì)見(jiàn)水位置直接封堵，可以延長(zhǎng)無(wú)水生產(chǎn)時(shí)間，但海上氣田多為高溫高壓井，要求化學(xué)試劑既具有抗高溫和抗高壓性能，又能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)封堵，不可控因素較多，化學(xué)堵水結(jié)果可信度有待商榷；其三，對(duì)裂縫性?xún)?chǔ)集層而言，實(shí)現(xiàn)高輸導(dǎo)性網(wǎng)狀裂隙儲(chǔ)集層有效控水是待解決的關(guān)鍵所在，很多傳統(tǒng)水平井控水方法大多基于油藏經(jīng)驗(yàn)提出，針對(duì)底水活躍氣藏的控水工藝普適性較差，特別是非均質(zhì)性極強(qiáng)的裂縫性?xún)?chǔ)集層對(duì)控水工藝的要求更高。結(jié)合裂縫性凝析油氣藏儲(chǔ)集層非均質(zhì)特征與底水推進(jìn)時(shí)空演化，形成一套有效的潛山裂縫性凝析油氣藏控水工藝，是本文要解決的問(wèn)題。因此，在前人研究的基礎(chǔ)上，以惠州潛山裂縫性凝析油氣藏為例，提出了一套復(fù)合控水工藝，結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果，重點(diǎn)評(píng)價(jià)不同控水工藝在潛山裂縫性凝析油氣藏的適用性，旨在建立潛山氣藏控水開(kāi)發(fā)模式，為海域同類(lèi)型氣藏的開(kāi)發(fā)提供借鑒。

1 地質(zhì)概況

惠州潛山裂縫性凝析油氣藏位于南海珠江口盆地東沙隆起北部斜坡帶，構(gòu)造上位于惠州凹陷南部復(fù)合斷裂帶[15](圖1a)?；葜轁撋搅芽p性凝析油氣藏含油氣層系主要為恩平組、文昌組及古潛山，古潛山是本文研究的重點(diǎn)(圖1b)。文昌組厚層中—深湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖具油氣兼生特征，為惠州凹陷油氣成藏提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。古近系發(fā)育大型扇三角洲沉積體系[16-17]，可形成大規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層，古潛山在2 組先存斷裂差異活動(dòng)的基礎(chǔ)上，經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)化及流體溶蝕改造，為古潛山形成裂縫-孔隙型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層奠定了良好基礎(chǔ)。

中生界古潛山儲(chǔ)集層非均質(zhì)性極強(qiáng)，裂縫、溶洞、粒間孔等多種孔隙類(lèi)型并存，構(gòu)造裂縫較發(fā)育，裂縫傾角主要為30°～70°，以中—高角度斜交裂縫為主，其次為10°～30°的低角度斜交裂縫，傾角小于10°的水平裂縫和大于80°的垂直裂縫較少。古潛山地層可劃分為3 套層組，其巖性和測(cè)井曲線分層特征較為明顯，上部巖性為厚層閃長(zhǎng)巖，儲(chǔ)集空間以孔隙型和裂縫-孔隙型為主，測(cè)井曲線表現(xiàn)為近平直低自然伽馬、低聲波時(shí)差和高電阻率特征，且深、淺側(cè)向電阻率曲線分段特征明顯；中部巖性為構(gòu)造片巖和玄武安山巖，儲(chǔ)集空間以裂縫-孔隙型為主，測(cè)井曲線表現(xiàn)為鋸齒狀低自然伽馬、較高聲波時(shí)差和較高電阻率特征；底部巖性主要為花崗巖，儲(chǔ)集空間為裂縫型和裂縫-孔隙型，測(cè)井曲線表現(xiàn)為鋸齒狀低自然伽馬、高聲波時(shí)差和高電阻率特征，且深、淺側(cè)向電阻率曲線分異明顯。

2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)采用三維耐高溫耐高壓反應(yīng)系統(tǒng)，能夠承受最高壓力為75 MPa，最高溫度為150 ℃。采用空氣代替天然氣，蒸餾水代替底水。為了模擬底水均衡注水，在底水注入閥上方鋪裝有均勻孔的面板，以實(shí)現(xiàn)面注。選擇惠州潛山裂縫性凝析油氣藏H2-3井為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參考井，實(shí)驗(yàn)主體裝置是內(nèi)膽為50 cm×50 cm×50 cm正方體的釜體，釜體內(nèi)鋪設(shè)多個(gè)壓力傳感器，同時(shí)鋪設(shè)90 個(gè)飽和度傳感器用于測(cè)量地層水飽和度。釜體距地面30 m，氣水界面高度為10 cm，水平井段位于斧體中部，水平井段長(zhǎng)40 cm。

2.1.1 非均質(zhì)儲(chǔ)集層及實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)

儲(chǔ)集層設(shè)計(jì)結(jié)合了H2-3井水平方向滲透率分布特征以及釜體內(nèi)部尺寸，把儲(chǔ)集層簡(jiǎn)化為3 個(gè)滲透率級(jí)別的儲(chǔ)集層。同時(shí)，將帶有篩孔的多個(gè)隔板固定在釜體內(nèi)壁上，將釜體劃分為3 個(gè)獨(dú)立空間，每個(gè)獨(dú)立空間充填并壓實(shí)不同粒徑的石英砂，以此實(shí)現(xiàn)非均質(zhì)氣藏水侵模擬效果。在儲(chǔ)集層滲透率設(shè)置方面，通過(guò)人工夯實(shí)方式進(jìn)行填砂，填砂模型各段儲(chǔ)集層滲透率與對(duì)應(yīng)的巖心按25∶1進(jìn)行等效。

本次實(shí)驗(yàn)的溫度、地層壓力與惠州潛山裂縫性凝析油氣藏相同，參考?xì)獠亻_(kāi)發(fā)物理模擬相似理論[18]完成主要參數(shù)設(shè)計(jì)(表1)。在保證填砂模型與氣藏采用相同的孔隙介質(zhì)、流體密度和黏度不變的情況下，若要滿(mǎn)足氣相重力和驅(qū)動(dòng)力之比與水相重力和驅(qū)動(dòng)力之比相似，則填砂模型采氣速度與氣藏采氣速度的比例是填砂模型水平井段長(zhǎng)度與氣藏水平井段長(zhǎng)度的比例的平方。本次實(shí)驗(yàn)釜體容積為100 L，填砂壓實(shí)后平均孔隙度為20%，38.67 MPa 壓力下釜體內(nèi)充填的空氣在常溫常壓下體積約為563 L。根據(jù)氣藏、水平井、儲(chǔ)集層滲透率與填砂模型參數(shù)設(shè)計(jì)的比例以及氣藏開(kāi)發(fā)物理模擬相似理論，填砂模型等效采氣速度為50 L/d。

表1 氣藏與填砂模型主要參數(shù)Table 1.Main parameters of gas reservoir and sand-packing model

2.1.2 裂縫參數(shù)設(shè)計(jì)

巖心、成像測(cè)井等資料分析結(jié)果表明，惠州潛山裂縫性凝析油氣藏發(fā)育網(wǎng)狀裂縫、中—高角度裂縫、低角度裂縫以及誘導(dǎo)縫，成像測(cè)井識(shí)別的裂縫主要為半充填裂縫，其次為構(gòu)造裂縫和溶蝕縫，風(fēng)化帶裂縫更發(fā)育。根據(jù)成像測(cè)井資料，結(jié)合巖心描述裂縫的產(chǎn)狀，導(dǎo)入各井的裂縫數(shù)據(jù)，粗化裂縫強(qiáng)度曲線，建立裂縫儲(chǔ)集層模型，并采用隨機(jī)模擬方法建立離散裂縫數(shù)值模型。

裂縫實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：①填砂模型的人工裂縫特征及其分布設(shè)計(jì)，根據(jù)數(shù)值模擬中裂縫儲(chǔ)集層模型粗化結(jié)果中裂縫的樣式及分布特征，完成裂縫等效設(shè)計(jì)，包括裂縫長(zhǎng)度、分布特征和空間組合關(guān)系，保證填砂模型與數(shù)值模型中裂縫發(fā)育的一致性(圖2a、圖2b)，數(shù)值模型中裂縫長(zhǎng)度進(jìn)行等比例縮小，得到填砂模型中裂縫長(zhǎng)度；②人工裂縫填砂模型制作，填砂模型采用10～30 目陶粒作為模擬裂縫支撐劑，通過(guò)分層搭接鋪設(shè)建立完整裂縫。根據(jù)裂縫垂向分布特征，將人工裂縫分為3 層，參考填砂模型中水平井段位置的裂縫樣式及分布特征，由下至上進(jìn)行各個(gè)層段內(nèi)不同位置裂縫的切割及下入陶粒支撐劑充填，保證在切割過(guò)程中同一裂縫在不同層段連通，并對(duì)砂體進(jìn)行壓實(shí)。

與非均質(zhì)儲(chǔ)集層設(shè)計(jì)同理，氣藏儲(chǔ)集層和裂縫的滲透率是填砂模型儲(chǔ)集層和裂縫的25倍(表2)，使填砂模型裂縫滲透率與填砂模型儲(chǔ)集層滲透率的比值與氣藏一致，以此保證填砂模型參數(shù)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足氣藏開(kāi)發(fā)物理模擬相似理論。

表2 氣藏與填砂模型裂縫主要參數(shù)Table 2.Main parameters of fractures in gas reservoir and sand-packing model

2.1.3 控水實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)了彈性開(kāi)采實(shí)驗(yàn)、連續(xù)封隔體控水實(shí)驗(yàn)、水敏凝膠控水實(shí)驗(yàn)、變密度篩管控水實(shí)驗(yàn)和變密度篩管+連續(xù)封隔體組合控水實(shí)驗(yàn)共5 組控水實(shí)驗(yàn)。彈性開(kāi)采實(shí)驗(yàn)是不采取任何控水措施，僅依靠地層天然能量開(kāi)采；連續(xù)封隔體控水實(shí)驗(yàn)基于覆膜礫石阻水原理，在水平井井筒外環(huán)繞包裹一層長(zhǎng)40 cm、寬10 cm、井筒周?chē)? cm 的隔水透氣覆膜礫石(圖2c)，以此模擬裸眼井筒和篩管之間的環(huán)空，當(dāng)?shù)貙铀黄魄熬壡秩霑r(shí)，覆膜礫石的隔水透氣作用起到了限水產(chǎn)氣作用；水敏凝膠控水實(shí)驗(yàn)對(duì)水平井段跟端和趾端的近井裂縫進(jìn)行封堵，在距跟端和趾端3 cm 處，分別設(shè)置長(zhǎng)7 cm、高5 cm 的水敏凝膠段(圖2d)，水敏凝膠成膠后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；變密度篩管控水實(shí)驗(yàn)通過(guò)水平井打開(kāi)程度控制產(chǎn)氣量，水平井射孔間隔分別為3.8 cm、1.0 cm和4.4 cm(圖2e)，以實(shí)現(xiàn)均衡地層壓力，防止底水快速錐進(jìn)；變密度篩管+連續(xù)封隔體組合控水實(shí)驗(yàn)聯(lián)合變密度篩管和連續(xù)封隔體，分別設(shè)置為低密度孔眼、高密度孔眼和中密度孔眼，井筒周?chē)佋O(shè)2 cm 厚的覆膜礫石(圖2f)。

圖2 裂縫模型及控水實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)Fig.2.Fracture model and water control experiment design

2.2 數(shù)據(jù)采集

整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，溫度和壓力分別通過(guò)熱電偶和壓力傳感器回傳，釜體內(nèi)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的電阻率傳輸?shù)接?jì)算機(jī)終端軟件立體成像，監(jiān)測(cè)填砂模型水侵過(guò)程，全部測(cè)點(diǎn)3 min 更新一次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，保證水侵過(guò)程刻畫(huà)的準(zhǔn)確性。應(yīng)用氣體流量計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量采出氣體流量以及總產(chǎn)氣量，填砂模型產(chǎn)水后記錄見(jiàn)水時(shí)間并收集產(chǎn)出水，用電子天平稱(chēng)重。

3 結(jié)果與討論

3.1 控水效果

與彈性開(kāi)采實(shí)驗(yàn)對(duì)比，其他4 組控水實(shí)驗(yàn)在不同模擬時(shí)間的底水水侵特征差異較大(圖3、圖4)，底水跟趾效應(yīng)明顯，跟端底水錐進(jìn)速度較快，逐漸向趾端波及。實(shí)施連續(xù)封隔體控水工藝之后，低含水期底水錐進(jìn)過(guò)程與彈性開(kāi)采相似，但總體上底水推進(jìn)速度較快，彈性開(kāi)采無(wú)水采氣時(shí)間為6.8 d，總采氣時(shí)間為9.4 d，最高日產(chǎn)水量為40 L。水平井段遇水后，連續(xù)封隔體阻斷見(jiàn)水部位，形成部分隔水屏障，未見(jiàn)水部位繼續(xù)產(chǎn)氣，最終氣水界面較為平緩，延長(zhǎng)了氣井生產(chǎn)時(shí)間。由此可見(jiàn)，連續(xù)封隔體控水效果主要表現(xiàn)在見(jiàn)水后，雖然無(wú)法改變底水錐進(jìn)效應(yīng)，但見(jiàn)水后能夠有效對(duì)見(jiàn)水部位進(jìn)行封堵，使最終氣水界面更加均勻，無(wú)水采氣時(shí)間與彈性開(kāi)采相同，但總采氣時(shí)間為10.4 d，與彈性開(kāi)采相比延長(zhǎng)總采氣時(shí)間10.64%，采氣量增加8.41%(圖4)。

圖3 非均質(zhì)儲(chǔ)集層5組控水實(shí)驗(yàn)不同模擬時(shí)間水平井開(kāi)發(fā)水脊形態(tài)Fig.3.Forms of water ridges in a horizontal well at different simulation times in 5 groups of water control experiments in heterogeneous reservoirs

用水敏凝膠對(duì)水平井段跟端和趾端的近井裂縫進(jìn)行封堵，有效封堵高滲透裂縫，底水錐進(jìn)至近水平井段封堵部位，水體由水平井段跟端和趾端裂縫帶向水平井段中部運(yùn)移，氣水界面表現(xiàn)為近水平井段錐進(jìn)特征。從水侵實(shí)驗(yàn)可以看出，早期底水活躍，水侵突進(jìn)快，在跟端和趾端出現(xiàn)了突進(jìn)水錐點(diǎn)，特別是水沿裂縫上升速度較快，當(dāng)?shù)姿黄票芩熬壓?，水敏凝膠遇水成膠，水體錐進(jìn)界面開(kāi)始緩慢下降，底水錐進(jìn)形態(tài)發(fā)生改變，底水在裂縫段的錐進(jìn)速度放緩，無(wú)水采氣時(shí)間為7.2 d，最高日產(chǎn)水量為34 L，與彈性開(kāi)采相比，有效延長(zhǎng)無(wú)水采氣時(shí)間5.88%，延長(zhǎng)總采氣時(shí)間7.37%，提高采氣量5.09%(圖4)。

變密度篩管控水作用貫穿整個(gè)氣藏開(kāi)采期，能夠較好地控制跟趾效應(yīng)。相比而言，在氣井生產(chǎn)期，底水錐進(jìn)控制作用較明顯。低含水期底水近勻速推進(jìn)，早期水體均勻緩慢上升，隨著采氣時(shí)間推移，高滲透帶滲流阻力小，水線推進(jìn)快，但受變密度篩管均衡影響，壓降梯度小，從而限制了水體推進(jìn)速度。同樣，低滲透帶滲流阻力大，底水推進(jìn)相對(duì)緩慢，但水平井段打開(kāi)程度高，降低了壓降梯度，從而均衡了水體推進(jìn)速度。但受氣藏裂縫不均勻分布影響，底水易沿裂縫發(fā)育區(qū)向水平井段運(yùn)移，仍表現(xiàn)為分段式錐進(jìn)特征。變密度篩管控水效果體現(xiàn)在見(jiàn)水前，改變底水錐進(jìn)效應(yīng)，使氣水界面均勻上升，采氣時(shí)間與連續(xù)封隔體相同，但無(wú)水采氣時(shí)間為7.4 d，最高日產(chǎn)水量為39 L，與彈性開(kāi)采相比延長(zhǎng)無(wú)水采氣時(shí)間8.82%，延長(zhǎng)總采氣時(shí)間8.42%，提高采氣量6.29%(圖4)。

圖4 5組控水實(shí)驗(yàn)水平井日產(chǎn)水量Fig.4.Daily water production of a horizontal well in 5 groups of water control experiments

綜上可知，連續(xù)封隔體和水敏凝膠在氣井采氣期對(duì)底水控制作用不明顯，主要是在氣井見(jiàn)水后高效堵水，延長(zhǎng)無(wú)水采氣時(shí)間和總采氣時(shí)間。但受海洋生態(tài)環(huán)境限制，水敏凝膠具有一定的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。變密度篩管是根據(jù)水平井段儲(chǔ)集層孔滲特征設(shè)置不同的孔間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)控水，變密度篩管控水能夠在底水推進(jìn)過(guò)程中起到限制作用，但底水一旦突破，水平井水竄難以避免。因此，單個(gè)控水方案均存在一定的局限性。采用變密度篩管+連續(xù)封隔體組合控水，氣水界面平穩(wěn)上升，氣水界面與變密度篩管控水結(jié)果相似，水平井段見(jiàn)水后，連續(xù)封隔體阻水隔水，其他部位繼續(xù)產(chǎn)氣，氣水界面進(jìn)一步均衡。變密度篩管+連續(xù)封隔體組合控水效果較好，減弱了底水錐進(jìn)效應(yīng)，氣水界面均勻上升，與彈性開(kāi)采相比，延長(zhǎng)無(wú)水采氣時(shí)間8.84%，延長(zhǎng)總采氣時(shí)間13.70%，提高采氣量10.40%。總體而言，氣藏底水水侵表現(xiàn)為分段式特點(diǎn)，即開(kāi)采初期水體為漸進(jìn)式上升，中—后期為錐進(jìn)式發(fā)展，后期呈突進(jìn)式侵入。

3.2 控水機(jī)理

氣藏底水開(kāi)采初期，將填砂模型底部視為均質(zhì)地層(圖5)，氣體的流動(dòng)遵循達(dá)西定律，滿(mǎn)足：

圖5 底水氣藏水平井開(kāi)采模擬示意圖Fig.5.Schematic diagram of production simulation with horizontal wells in bottom-water gas reservoirs

根據(jù)連續(xù)方程和壓縮系數(shù)氣體狀態(tài)方程，有：

將半徑r處的氣體體積流量折算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積流量：

由此可知，氣體在流動(dòng)方向上的壓力降與流體的流速成正比，與孔隙滲透率成正比，與流體的黏度成反比。開(kāi)采初期，底水位于底部均質(zhì)地層(圖5)，均質(zhì)裂縫氣藏滲透率Ki=K1，因此，水體推進(jìn)為漸進(jìn)式上升。

隨著氣藏開(kāi)采時(shí)間的推移，水平井段第j段氣體流向井底的距離為

氣體在跟端流向井底距離為r，氣體在趾端流向井底距離為r+L，即水平井段越長(zhǎng)，相同時(shí)間內(nèi)任意水平井段氣體流向井底的距離差異越大，流量差異越明顯，底水跟趾效應(yīng)越明顯，跟端底水錐進(jìn)速度較快，逐漸向趾端波及，此時(shí)底水一般為錐進(jìn)式發(fā)展。隨著水體突破避水前緣接觸裂縫儲(chǔ)集層，裂縫氣藏滲透率與近井地層滲透率相等，此時(shí)水體快速突進(jìn)上升。

隨著底水繼續(xù)推進(jìn)至近井帶時(shí)，不同控水工藝地層滲透率差異較大。連續(xù)封隔體近井帶鋪設(shè)覆膜礫石，其獨(dú)特材質(zhì)和顆粒組合減小了地層滲透率，增大了地層阻水能力[19]；水敏凝膠與連續(xù)封隔體機(jī)理相似，封堵近井高滲透帶，達(dá)到堵水的目的；變密度篩管是將近井帶近似分割成不同縱向滲透帶，依據(jù)不同滲透帶進(jìn)行水平井分段變密度射孔[20]，實(shí)現(xiàn)高滲透帶打開(kāi)程度低、低滲透帶打開(kāi)程度高的效果，從而達(dá)到了均衡控水的目的。

4 開(kāi)采模擬與方案設(shè)計(jì)

為了驗(yàn)證室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，指導(dǎo)惠州潛山裂縫性凝析油氣藏高效開(kāi)發(fā)，根據(jù)H2-3井地質(zhì)與數(shù)值模擬，分析不同控水工藝下產(chǎn)氣特征，從而提供最優(yōu)化的完井控水設(shè)計(jì)。古潛山氣藏為底水驅(qū)動(dòng)，在模型中設(shè)定底水界面、雙重介質(zhì)的相滲曲線等，并根據(jù)古潛山氣藏水平井的推薦配產(chǎn)，模擬水平井20年的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)(圖6)。結(jié)合連續(xù)封隔體、水敏凝膠和變密度篩管控水工藝的基本思路，優(yōu)選組合控水方案。通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果可知，變密度篩管+連續(xù)封隔體組合控水工藝具有最優(yōu)的控水效果，與實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果相吻合，根據(jù)組合控水工藝的最終生產(chǎn)方案預(yù)測(cè)分析，惠州潛山裂縫性凝析油氣藏可延長(zhǎng)無(wú)水采氣時(shí)間0.7 年，延長(zhǎng)總采氣時(shí)間1.9年，增加產(chǎn)氣量1.9×108m3，提高采收率10.5%。

圖6 4組控水實(shí)驗(yàn)數(shù)值模擬生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線Fig.6.Production performance curves from numerical simulation in 4 groups of water control experiments

5 結(jié)論

(1)通過(guò)氣藏開(kāi)采模擬，氣藏底水水侵表現(xiàn)為分段式，即氣藏底水開(kāi)采初期，水體漸進(jìn)式上升，中—后期水體呈錐進(jìn)式，后期底水接觸儲(chǔ)集層裂縫后，水體呈突進(jìn)式。

(2)不同控水實(shí)驗(yàn)控水效果差異較大，水敏凝膠和連續(xù)封隔體在氣井采氣期對(duì)底水控制作用不明顯，變密度篩管在開(kāi)采初期控水效果較好，但氣井見(jiàn)水后無(wú)法避免水竄風(fēng)險(xiǎn)。變密度篩管+連續(xù)封隔體組合控水效果較好，延長(zhǎng)無(wú)水采氣時(shí)間8.84%，延長(zhǎng)總采氣時(shí)間13.70%，增加采氣量10.40%。

符號(hào)注釋

a——常數(shù)；

Bg——?dú)怏w體積系數(shù)；

h——?dú)鈱佑行Ш穸?，m；

K——?dú)鈱佑行B透率，mD；

Ki——裂縫氣藏滲透率，mD；

L——水平井段長(zhǎng)度，m；

Lj——水平井段第j段的長(zhǎng)度，m；

M——天然氣相對(duì)分子質(zhì)量；

Nj——水平井段第j段氣體流向井底的距離，m；

p——距水平井中心任意位置半徑r處的地層壓力，MPa；

psc——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下壓力，MPa；

q——?dú)怏w總體積流量，cm3/s；

q'——距水平井中心任意位置半徑r處氣體體積流量，cm3/s；

q1——流動(dòng)狀態(tài)下孔眼處的氣體體積流量，cm3/s；

q2——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下孔眼處的氣體體積流量，cm3/s；

qr——距水平井中心任意位置半徑r處的氣體體積流量，cm3/s；

——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積流量，cm3/s；

r——距水平井中心任意位置半徑，cm；

R——?dú)怏w常數(shù)，J/(mol·K)2；

T——?dú)鈱訙囟龋琄；

Tsc——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，K；

Z——?dú)怏w壓縮系數(shù)；

Zsc——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體壓縮系數(shù)；

μ——?dú)怏w黏度，10-3Pa·s；

ρ——?dú)怏w密度，kg/m3；

ρ1——天然氣在流動(dòng)狀態(tài)下的密度，kg/m3；

ρ2——天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度，kg/m3。