鄧勇　何巍　康博　徐兵

（振華石油成都北方石油勘探開發(fā)技術(shù)有限公司，四川　成都　610081）

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疏松砂巖氣藏層內(nèi)原生可動(dòng)水流動(dòng)臨界條件研究

鄧勇何巍康博徐兵

（振華石油成都北方石油勘探開發(fā)技術(shù)有限公司，四川成都610081）

摘要疏松砂巖氣藏由于巖心疏松、泥質(zhì)含量及束縛水含量較高，導(dǎo)致在開采過(guò)程中易出水。通過(guò)對(duì)疏松砂巖氣藏出水水源分析認(rèn)為，層內(nèi)原生可動(dòng)水是疏松砂巖氣藏重要的出水來(lái)源之一。在對(duì)層內(nèi)原生可動(dòng)水形成機(jī)制分析的基礎(chǔ)上，從該類可動(dòng)水流動(dòng)機(jī)理分析入手，利用測(cè)井參數(shù)自然電位計(jì)算出泥質(zhì)含量，通過(guò)泥質(zhì)含量與排驅(qū)壓力之間的關(guān)系計(jì)算排驅(qū)壓力，根據(jù)原生可動(dòng)水流動(dòng)臨界條件得到流動(dòng)臨界井底流壓，再結(jié)合氣井產(chǎn)量公式計(jì)算出原生可動(dòng)水流動(dòng)的臨界產(chǎn)量，從而得到了層內(nèi)原生可動(dòng)水流動(dòng)的臨界條件以及計(jì)算方法，以澀北氣田為例，實(shí)例計(jì)算了氣藏層內(nèi)原生可動(dòng)水流動(dòng)產(chǎn)出的臨界條件。

關(guān)鍵詞疏松砂巖層內(nèi)原生可動(dòng)水臨界條件排驅(qū)壓力泥質(zhì)含量

修訂回稿日期：2015－10－23

0　引言

疏松砂巖氣藏屬于全球范圍內(nèi)比較典型的一類難開采天然氣資源，該類氣藏在天然氣儲(chǔ)量結(jié)構(gòu)中所占比例較小，由于巖心疏松，泥質(zhì)含量及束縛水飽和度較高，使得該類氣田存在易出水、易出砂、產(chǎn)量遞減快、儲(chǔ)量動(dòng)用程度不均衡等開發(fā)技術(shù)難題［1］。開發(fā)實(shí)踐證明，由于氣井大量出水，導(dǎo)致流體有效滲透率不斷降低，加之出水導(dǎo)致井筒內(nèi)壓降梯度增大，井口壓力下降，為保證外輸壓力，采取井口增壓措施，致使生產(chǎn)壓差減小，降低了單井產(chǎn)量，同時(shí)出水也加劇了疏松砂巖氣藏的出砂，因此出水已成為威脅氣井產(chǎn)量、降低采收率的最主要的矛盾［2］。通過(guò)對(duì)疏松砂巖氣藏出水水源分析認(rèn)為，層內(nèi)原生可動(dòng)水是疏松砂巖氣藏重要的出水來(lái)源，筆者在層內(nèi)原生可動(dòng)水形成機(jī)制分析的基礎(chǔ)上，從該類可動(dòng)水流動(dòng)機(jī)理分析入手，利用測(cè)井參數(shù)自然電位、排驅(qū)壓力以及氣井產(chǎn)量公式提出了層內(nèi)原生可動(dòng)水流動(dòng)的臨界條件以及計(jì)算方法，并以澀北氣田為例，實(shí)例計(jì)算氣藏層內(nèi)原生可動(dòng)水流動(dòng)產(chǎn)出的臨界條件，為該氣藏單井初期合理配產(chǎn)提供了依據(jù)。

1　層內(nèi)原生可動(dòng)水形成機(jī)制

層內(nèi)原生可動(dòng)水是在疏松砂巖氣藏成藏過(guò)程中，由于充氣不足或泥巖質(zhì)隔斷而在氣藏原始條件下以層內(nèi)小水體的形式分布于氣層中或以單水層分布于各氣層組的底部形成的（圖1），在通常情況下由于未與氣井底部連通而不參與流動(dòng)，對(duì)于該類型水體而言，主要是氣體在排驅(qū)儲(chǔ)層孔隙中的地層水時(shí)，由于毛細(xì)管阻力的作用，無(wú)法充分驅(qū)替，從而殘余大部分地層水，并相互連通形成“共存水”。這些“共存水”在一定的壓差下，就會(huì)參與流動(dòng)，在開井生產(chǎn)后，地層壓力的下降促使“共存水”的流動(dòng)，因此被稱之為層內(nèi)原生可動(dòng)水。層內(nèi)原生可動(dòng)水是疏松砂巖氣藏重要的出水來(lái)源［3-4］，該類型水體在氣藏打開后，當(dāng)層內(nèi)壓差達(dá)到臨界值時(shí)，將參與氣藏流體運(yùn)動(dòng)，從氣井中產(chǎn)出，其出水量相對(duì)較大，對(duì)氣井的產(chǎn)量有一定的波動(dòng)影響。

圖1　層內(nèi)原生可動(dòng)水原始分布圖

2　層內(nèi)原生可動(dòng)水流動(dòng)條件分析

層內(nèi)原生可動(dòng)水主要是由于毛管力的作用，使得氣體無(wú)法完全驅(qū)替孔隙中的地層水而殘存下來(lái)的，其流動(dòng)的基本條件就是要克服掉毛管力，因此，其臨界流動(dòng)的條件就是克服孔喉系統(tǒng)中最大連通孔隙所對(duì)應(yīng)的毛管力，即儲(chǔ)層門閥壓力pcd，根據(jù)受力分析得出該類型水體流動(dòng)的臨界方程：

假設(shè)地層壓力為pe，該水體開始流動(dòng)時(shí)的井底流壓為pwf，代入（1）式得到：

式中，Dp為可動(dòng)水流動(dòng)臨界生產(chǎn)壓差，MPa；pwf為臨界井底流壓，MPa；pcd為儲(chǔ)層排驅(qū)壓力，MPa；pe為地層壓力，MPa。

通過(guò)（2）式可以看出，當(dāng)生產(chǎn)壓差超過(guò)儲(chǔ)層門閥壓力時(shí)，水就會(huì)開始流動(dòng)，（2）式即為層內(nèi)原生可動(dòng)水的臨界流動(dòng)條件。因此確定儲(chǔ)層門閥壓力是計(jì)算層內(nèi)原生可動(dòng)水臨界流動(dòng)條件的關(guān)鍵，通過(guò)回歸某疏松砂巖氣藏泥質(zhì)含量與門閥壓力之間的關(guān)系［5-6］，利用儲(chǔ)層中的泥質(zhì)含量計(jì)算出排驅(qū)壓力，代入到（2）式就可計(jì)算出臨界流動(dòng)的井底流壓，從而利用產(chǎn)量公式得到氣井臨界產(chǎn)量，計(jì)算步驟如下：

1）計(jì)算泥質(zhì)含量Vsh

采用泥質(zhì)含量的通用解釋模型，使用自然電位曲線計(jì)算泥質(zhì)含量：

2） 計(jì)算排驅(qū)壓力pcd

利用該氣田巖心分析資料，回歸建立泥質(zhì)含量與排驅(qū)壓力擬合關(guān)系式：

3）計(jì)算地層壓力

4）計(jì)算臨界井底流壓pwf

由原生可動(dòng)水流動(dòng)的臨界條件可知，將（3）式－（8）式代入（2）式得到：

5）計(jì)算臨界產(chǎn)量qsc

再根據(jù)氣井穩(wěn)定生產(chǎn)條件下的產(chǎn)量公式可以求出各井射孔層位原生可動(dòng)水流動(dòng)的臨界產(chǎn)量，即：

式中，Vsh為儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量，%；SP，SPmin，SPmax為自然電位測(cè)量數(shù)值、極小值及極大值，mV；Gp為地層壓力梯度，MPa／m；H為地層深度，m；qsc為氣井臨界產(chǎn)量，m3／s；K為地層滲透率，mD；Krg為氣相相對(duì)滲透率；h為氣層厚度，m；Tsc、T為標(biāo)準(zhǔn)狀況溫度及目前地層溫度，K；psc為標(biāo)準(zhǔn)狀況壓力，MPa；Zsc為標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的偏差系數(shù)；μi為原始地層壓力下的氣體黏度，mPa·s；Zi為原始地層壓力下的偏差因子；re，rw為氣井控制半徑及井半徑，m。

作者簡(jiǎn)介：鄧勇（1981－），高級(jí)工程師，從事油氣藏工程理論及技術(shù)方法應(yīng)用研究工作。E-mail：dyswpi@126.com。

doi：10.3969／j.issn.2095-1132.2016.01.012

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：2095-1132（2016）01-0040-03