關鍵詞：火山巖；凝析氣藏；數(shù)值模擬；產(chǎn)水規(guī)律；產(chǎn)水模式

引言

克拉美麗火山巖凝析氣藏是準噶爾盆地石炭系第一個擁有千億方探明儲量的大型火山巖氣藏[1]，其火山巖凝析氣藏占有較大比重，且該類型氣藏開發(fā)投產(chǎn)具有較強的特殊性及復雜性：石炭系火山巖儲層構造活動強烈，斷裂體系復雜，具備良好的儲集性能，但發(fā)育的裂縫連通各類孔隙，溝通邊底水，極易導致井筒積液乃至氣井停產(chǎn)；反凝析作用在造成凝析損失、孔隙堵塞的同時，還會因多相滲流進一步降低氣相的滲流效率，從而使天然氣和凝析油的高效開采變得更加復雜困難[2]。

開發(fā)資料顯示，克拉美麗火山巖凝析氣藏的凝析油含量普遍偏低，礦場多采用衰竭式開采，凝析油主要匯聚在井筒周圍，儲層內部凝析油滯留少，整體而言，反凝析現(xiàn)象對氣井產(chǎn)能影響較?。唤鼛啄陙?，多數(shù)氣井產(chǎn)能低，氣藏產(chǎn)水增多，水氣比上升幅度大，部分氣井水淹關井，極大降低氣藏開發(fā)效益?；鹕綆r裂縫復雜性強、邊底水活躍程度高，導致氣井產(chǎn)水上升快，產(chǎn)量遞減迅速，克拉美麗火山巖凝析氣藏高效開發(fā)面臨巨大挑戰(zhàn)。厘清該區(qū)氣藏水侵特征及產(chǎn)水模式具有重要的現(xiàn)實意義。

為此，基于克拉美麗火山巖凝析氣藏巖石特性、儲層特征、孔縫結構及生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立相關數(shù)值模型，研究分析了5 個典型凝析氣藏共計98 口氣井的產(chǎn)水模式。該研究結果為克拉美麗火山巖凝析氣藏老區(qū)調整挖潛、新區(qū)高效開發(fā)以及國內外類似特征凝析氣藏的開發(fā)調整提供一定的借鑒。

1 氣田概況

克拉美麗氣田位于準噶爾盆地陸梁隆起東南部的DN 凸起西端，東距五彩灣氣田約50 km，南距彩南油田30 km，主體部位的基底頂面埋深在2 000～4 200 m[3 6]。儲層巖相多樣，巖性復雜，微裂縫發(fā)育，是天然氣成藏的有利地區(qū)。

火山巖儲層經(jīng)過多期的構造運動，天然裂縫呈現(xiàn)出多方向性特征，不同井區(qū)主體方向存在差異。裂縫以構造縫最發(fā)育，其次為成巖縫。在構造縫中，以斜交縫最發(fā)育，其次為高角度縫和低角度縫。具有代表性的X10、X14、X17、X18 等4 大凝析氣藏水體倍數(shù)在2～4，表現(xiàn)出較強的水驅特征。各類構造縫溝通水體，使邊底水呈現(xiàn)非連續(xù)的縱竄橫侵復合型水侵特征。

氣藏單井產(chǎn)能低，差異大，水氣比變化幅度大，單井采出程度低。開發(fā)過程中邊水突進及底水錐進特征顯著，致使產(chǎn)氣量大幅降低或停產(chǎn)。克拉美麗火山巖凝析氣藏要投入高效開發(fā)，仍存在以下技術難點：1）火山巖巖性復雜、巖相多變，內幕分布及有利巖體需進一步落實；2）基質裂縫雙重介質儲層與常規(guī)凝析氣藏差異大，難以建立裂縫雙相介質模型并分析裂縫狀態(tài)對氣井產(chǎn)水影響；3）流體分布更加復雜，對產(chǎn)水特征、氣水分布規(guī)律及凝析油分布狀況需進一步研究；4）相同氣藏區(qū)塊的氣井產(chǎn)量差異大，產(chǎn)水變化快，穩(wěn)產(chǎn)能力差，致使氣井配產(chǎn)難度大[7]。因此，針對氣田當前地質及開發(fā)狀況，亟需進一步研究氣藏水侵及產(chǎn)水規(guī)律，確定不同儲層條件及生產(chǎn)狀況下的產(chǎn)水模式。

2 水侵及產(chǎn)水規(guī)律

2.1 水侵識別方法

水侵識別是產(chǎn)水氣藏高效開發(fā)的一項重要研究內容[8]。經(jīng)過多年的水驅氣藏研究發(fā)展，水侵識別方法及水侵量計算等重要研究內容已取得較大突破，且對于不同儲層特征方法各異，基本能實現(xiàn)油氣礦場的實際運用。

對于裂縫不發(fā)育、儲層孔滲相對均質的弱水驅氣藏，通常利用存水體積系數(shù)法、生產(chǎn)指示曲線法及視地質儲量法等進行早期的水侵特征識別，并對比分析各種方法在不同采出程度下的曲線特征，識別出氣藏水侵規(guī)律[9 11]；對于裂縫較發(fā)育，儲層非均質性及水驅特征較明顯的凝析氣藏，現(xiàn)場通常采用水氣比曲線對比分析和水樣特征監(jiān)測等方法來識別氣藏的水侵特征，通過對比分析氣井不同生產(chǎn)時期的試井資料以判斷水侵強弱及快慢，參見圖1。

實際礦場通過不穩(wěn)定試井方法監(jiān)測不同開發(fā)時期氣水界面推進狀況，但受測試儀器、儲層物性差異、井間干擾等因素的影響，試井解釋結果存在多解性。采用水氣比曲線分析、水樣監(jiān)測等方法進行水侵特征識別時，需要地層水到達井底后才能判斷，同時易受氣藏形成過程中地層滯留水的影響，預見性較差，不能清楚認識氣井產(chǎn)水規(guī)律，不利于提前采取預防措施[12 13]。

針對以上常規(guī)水侵識別方法的不足，結合數(shù)值模擬方法進行產(chǎn)水規(guī)律研究及產(chǎn)水模式總結。以實際儲層縫網(wǎng)結構、水體特征等為基礎，建立數(shù)值模型模擬研究氣井產(chǎn)水特征，為氣井的實時調控提供依據(jù)。模型中，結合FMI 成像測井解釋結果，在近井地帶合理設定離散裂縫，不同產(chǎn)水模式對應不同裂縫類型、規(guī)模及排布，氣井避水高度為30 m，高滲層（滲透率為常規(guī)儲層3 倍，厚度為5 m）位于儲層中部，上部氣層厚度50 m，下部底水水體大小為3倍。模型裂縫及水體完全根據(jù)克拉美麗火山巖氣藏儲層特征建立，對氣井產(chǎn)水規(guī)律研究及特征分析具有較好適應性。

2.2 產(chǎn)出水類型及產(chǎn)水特征

克拉美麗凝析氣藏地質及開發(fā)資料分析顯示，產(chǎn)水類型較多，其中，邊底水為最主要的產(chǎn)水類型，層間水次之，凝析水最少。

邊底水在火山巖氣藏普遍存在、對氣井生產(chǎn)影響較大。尤其對于火山巖非均質強、裂縫發(fā)育等特征，加之壓裂改造，使得氣井實際生產(chǎn)時，邊底水沿著天然縫及人工縫網(wǎng)縱竄、橫侵進入井底，氣井快速見水，造成井底積液，乃至氣井停產(chǎn)。不同氣井受邊底水影響程度各異，在氣井的任何生產(chǎn)階段均可能產(chǎn)出邊底水，且產(chǎn)水變化幅度較大，對氣井生產(chǎn)具有明顯的影響。

層間水是氣藏內夾層封存的水體，通常在開采初期被采出，并且當氣井鉆遇或與裂縫溝通下才能被采出。當初期產(chǎn)水量較大時，氣井攜液困難，井底易積液，但由于水體能量有限，且氣水產(chǎn)出通道不同，氣相滲透率通常不因層間水的產(chǎn)出而明顯降低。因此，氣井產(chǎn)能受層間水的影響相對較小。

凝析水是賦存于天然氣中的“水蒸汽”，與天然氣混合呈單一氣相，伴隨氣井整個生產(chǎn)過程。凝析水產(chǎn)量很低，基本不對氣井產(chǎn)能造成影響。凝析水礦化度通常較地層水低，可通過產(chǎn)水量、水樣檢測等方式判斷是否為凝析水[14 16]。

3 產(chǎn)水模式與開發(fā)對策

克拉美麗氣井產(chǎn)水普遍，各單井產(chǎn)水差異大。對典型氣藏各氣井實際生產(chǎn)水氣比統(tǒng)計分析，產(chǎn)水氣井主要分為4 大類：1）第一類為開發(fā)前期水氣比高，開發(fā)中后期大幅降低；2）第二類為在生產(chǎn)過程中，水氣比保持穩(wěn)定；3）第三類為隨著生產(chǎn)時間的增加，水氣比逐漸增大；4）第四類為開發(fā)前期不產(chǎn)水，開發(fā)中后期水氣比逐漸增大。各類型產(chǎn)水氣井水侵特征曲線顯示，氣井產(chǎn)水特征復雜多樣，結合火山巖儲層特征分析，裂縫及水體是造成氣井產(chǎn)水變化的主要因素，除此之外有少部分氣井基本不產(chǎn)水。因此，結合數(shù)值模擬技術，開展氣井產(chǎn)水規(guī)律及特征研究。

3.1 產(chǎn)水模式及特征

基于典型凝析氣藏實際儲層參數(shù)，結合儲層裂縫、水體、高滲層分布規(guī)律，設置不同儲層縫網(wǎng)結構類型，建立相應數(shù)值模型。模型基本參數(shù)：模型尺寸為1 200 m×610 m×300 m，網(wǎng)格數(shù)為190 320 個，儲層深度3 300 m，壓力44.6 MPa，溫度90.48 ?C，孔隙度11.7%，基質滲透率1.476 mD，含氣飽和度45%，儲層厚度250 m，水體倍數(shù)為3.2，配產(chǎn)為5×104 m3/d，相關參數(shù)見表1、表2 和表3。

結合氣藏地質及生產(chǎn)資料，通過建立機理模型進行模擬預測，將氣井產(chǎn)水模式劃分為5 種模式。

3.1.1 產(chǎn)水模式1

氣井產(chǎn)水發(fā)生在前中期，隨著累計產(chǎn)水量的增加，氣井日產(chǎn)氣量逐漸降低，累計產(chǎn)氣量曲線增長逐漸變緩，水氣比不斷上升，產(chǎn)水特征曲線見圖4。這類井所在的區(qū)域存在較大水體，且含有高滲透層，井筒與水體之間有小裂縫溝通。該模式對應的縫網(wǎng)結構見圖5，微細裂縫網(wǎng)絡穿過高滲層和其他層位溝通邊底水，高滲透層存在于氣層中部偏上。氣井初期不產(chǎn)水或產(chǎn)水較少，后期水體沿著微細裂縫網(wǎng)逐漸侵入井底，產(chǎn)水增加，水氣比上升。邊水作用較弱時，高滲層能夠在產(chǎn)水逐漸增多情況下保證氣井繼續(xù)產(chǎn)氣，但產(chǎn)氣量較低。隨著水侵程度增大，氣井逐漸積液水淹，排水采氣等措施難以生效，氣井會停止生產(chǎn)。

3.1.2 產(chǎn)水模式2

氣井產(chǎn)水發(fā)生在中后期，隨著累計產(chǎn)水量的增加，氣井日產(chǎn)氣量降低，但降低幅度較小，水氣比緩慢上升，但產(chǎn)水總量較少。產(chǎn)水特征曲線（圖6）顯示，氣井主要為舌進水侵，無水產(chǎn)氣期較長。氣井產(chǎn)水后儲量未有損失，產(chǎn)氣量和水氣比基本保持穩(wěn)定，地層水能量有限，氣井可帶水穩(wěn)定生產(chǎn)。氣藏區(qū)塊存在小水體，且避水高度合理。產(chǎn)水模式2 的縫網(wǎng)結構見圖7，儲層中有少量微細裂縫，不存在高滲透層。氣井初期不產(chǎn)水，后期小水體逐漸舌進侵入井底，氣井開始產(chǎn)水，但產(chǎn)氣量并無大幅度降低，水氣比基本保持穩(wěn)定。該產(chǎn)水模式下，無水產(chǎn)氣期長短主要取決于避水高度，后期產(chǎn)水上升幅度主要取決于水體能量強弱。

3.1.3 產(chǎn)水模式3

氣井整個生產(chǎn)過程均有產(chǎn)水，但日產(chǎn)氣量和水氣比均保持穩(wěn)定，不隨累計產(chǎn)水量的增加而發(fā)生較大改變。水體能量中等，氣層中存在高滲透層，高滲層位于氣層中部偏上，井筒與水體之間有較大裂縫溝通。產(chǎn)水特征曲線（圖8）顯示，產(chǎn)水原因主要為強舌進水侵和弱裂縫水竄，早期產(chǎn)水，表明射孔層位到達水層或井筒與水層之間存在較明顯的裂縫溝通，其縫網(wǎng)結構見圖9。

整個生產(chǎn)過程中，氣水同產(chǎn)，且氣井產(chǎn)氣量和水氣比能夠基本保持穩(wěn)定：一方面，地層水能量有限，氣井可帶水穩(wěn)定生產(chǎn)；另一方面，水體能量較大時，由于井底與邊底水之間有較大裂縫溝通，開井生產(chǎn)時，邊底水能夠快速到達井底，氣井產(chǎn)水較多，但通過排水措施能夠維持氣井低產(chǎn)量生產(chǎn)，且存在高滲層，改善儲層物性，能夠在產(chǎn)水條件下同時給氣體提供良好的運移通道。

3.1.4 產(chǎn)水模式4

產(chǎn)水特征表現(xiàn)為初期產(chǎn)水較多，產(chǎn)氣少，隨著累計產(chǎn)水量的增加，日產(chǎn)水量逐漸降低，日產(chǎn)氣量逐漸增大并趨于穩(wěn)定，產(chǎn)水特征曲線見圖10。

這類氣井控制范圍內存在小水體，儲層中有大裂縫溝通有限小水體或井底到達水體附近（圖11），水體多為夾層水和封閉水體，邊底水能量較弱，且邊底水與井筒溝通不明顯。初期產(chǎn)水量大，井筒易積液，氣井大多會實時采取排水或關井控產(chǎn)措施；后期產(chǎn)水大幅降低，產(chǎn)氣逐漸上升并趨于穩(wěn)定。

3.1.5 產(chǎn)水模式5

除了上述4 類典型的產(chǎn)水模式外，還有部分氣井只產(chǎn)氣，基本不產(chǎn)水或者僅產(chǎn)出少量凝析水。這類氣井控制范圍內的儲層巖性和物性較好，氣藏封隔性也較好，沒有邊底水侵入，或井筒與水體溝通較差，邊底水還未到達井底。

火山巖儲層復雜、孔縫結構多變，氣井生產(chǎn)狀況差異明顯，但同一產(chǎn)水模式氣井生產(chǎn)動態(tài)特征相似。產(chǎn)水模式1 與產(chǎn)水模式2 氣、水產(chǎn)量均較高，后期水氣比上升明顯；產(chǎn)水模式3 與產(chǎn)水模式4 氣產(chǎn)量低，產(chǎn)水量較高，后期水氣比低。產(chǎn)水模式分類及特征匯總見表4。

3.2 氣井開發(fā)調整對策

克拉美麗火山巖凝析氣藏氣井出水普遍，主要受地質及工程因素影響。開發(fā)初期可采取預防治措施，中后期則根據(jù)氣井生產(chǎn)動態(tài)進行實時調控。

火山巖呈塊狀，巖體儲層厚度大，裂縫發(fā)育，邊底水活躍。針對各種產(chǎn)水模式氣井，實行“整體考慮”，即采取較大避水高度及合理生產(chǎn)制度，以達預防效果。對于開發(fā)調整階段，不同模式氣井產(chǎn)水狀況差異大，實行“分類治理”，即產(chǎn)水模式1 和產(chǎn)水模式2 前期產(chǎn)水少，后期產(chǎn)水明顯上升，可進行排水采氣，適當降低采氣速度，部分水淹嚴重氣井應進行堵水或關井措施；產(chǎn)水模式3 和產(chǎn)水模式4 整體產(chǎn)水少，可采取穩(wěn)定生產(chǎn)制度，保持帶水產(chǎn)氣，控制氣井產(chǎn)水；產(chǎn)水模式5 則采取控水采氣措施，保持合理的生產(chǎn)制度，減緩邊水橫侵及底水錐進，以達氣井連續(xù)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)目的。

4 實例分析驗證

XA 氣藏包含23 口氣井，自2009 年起氣井逐步投產(chǎn)，前期基本不產(chǎn)水，月產(chǎn)量及水氣比變化曲線見圖12。2016 年，氣井產(chǎn)水量大幅上升，產(chǎn)氣、產(chǎn)油顯著下降，表明邊底水作用突出。產(chǎn)氣與水氣比關系曲線顯示，氣井出水后，產(chǎn)氣量顯著降低，且水氣比變化幅度大，表明氣井產(chǎn)水規(guī)律復雜，出水調控難度大。該氣藏氣井水侵特征曲線（圖13）顯示，氣井水侵特征介于強舌進與強裂縫水竄之間，進一步表明邊底水對氣井生產(chǎn)具有較大影響。部分氣井前期為高導裂縫水竄，后期為強舌進，表明氣井與層間水溝通，受邊底水影響較明顯；部分氣井后期舌進或水竄增強，表明儲層壓力變化及改造措施導致氣井與水體溝通增強。綜合分析表明，火山巖儲層氣井與水體主要由縫網(wǎng)溝通，氣井產(chǎn)能主要受邊底水影響。

統(tǒng)計分析研究區(qū)5 個典型凝析氣藏98 口氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)，繪制單井產(chǎn)量曲線并定性分類，與5 種產(chǎn)水模式進行對比分析。結果表明，98 口氣井實際生產(chǎn)曲線也可分為5 大類，并且與5 類產(chǎn)水模式曲線特征基本吻合。98 口實際生產(chǎn)井中，符合產(chǎn)水模式1 曲線特征的井共10 口，典型井如XC1 井，其產(chǎn)水曲線如圖14 所示。

符合產(chǎn)水模式2 曲線特征共50 口，典型井如XA2 井，產(chǎn)水曲線如圖15 所示，該模式為氣藏主要的產(chǎn)水模式，同時印證了氣藏邊底水活躍的特征。

符合產(chǎn)水模式3 曲線特征有16 口，典型井如XA3 井，產(chǎn)水曲線如圖16 所示。

符合產(chǎn)水模式4 曲線特征有3 口，該產(chǎn)水模式下，隨著生產(chǎn)時間的增加，氣水比逐漸降低，典型井如XC2 井，其產(chǎn)水曲線如圖17 所示。

符合產(chǎn)水模式5 特征的井有19 口，該模式的井均只產(chǎn)氣，不產(chǎn)水，典型井如XC3 井，生產(chǎn)曲線如圖18 所示。

綜上分析表明，基于數(shù)值模擬研究得到的5 類產(chǎn)水模式具有很好的可靠性，符合研究區(qū)實際產(chǎn)水規(guī)律。

5 結論

1）火山巖凝析氣藏巖相復雜、裂縫發(fā)育、非均質性強，通常采用水氣比曲線分析、地層水監(jiān)測及不穩(wěn)定試井等方法進行水侵識別，并結合數(shù)值模擬技術研究不同儲層狀況的氣井產(chǎn)水規(guī)律。

2）氣藏產(chǎn)出水主要為邊底水及層間水，氣井水侵及產(chǎn)水特征曲線顯示，多數(shù)氣井處于強舌進與強裂縫水竄之間，氣藏邊底水活躍，對氣井產(chǎn)能影響較大，預防水侵及排水采氣是研究區(qū)后期調控開發(fā)的研究重心。

3）通過典型氣藏產(chǎn)水機理模型研究，將氣井產(chǎn)水模式分為5 類，對比98 口氣井實際產(chǎn)水曲線，得到模擬曲線與實際生產(chǎn)曲線分類結果基本吻合，產(chǎn)水模式劃分及相應曲線分析結果可靠程度高，可為新區(qū)開發(fā)和老區(qū)調整提供參考。