劉榮和，高儀君，冷有恒，張 李，代小川

(1.中國石油川慶鉆探工程有限公司，四川 成都 610051； 2.中國石油(土庫曼斯坦)阿姆河天然氣公司，北京 100000)

0 引 言

阿姆河右岸B區(qū)中部氣田為碳酸鹽巖氣藏，具有高溫、異常高壓特征，裂縫及水體較為發(fā)育。自2014年4月投產(chǎn)以來，共有生產(chǎn)井60余口。2015年8月產(chǎn)水趨勢快速遞增，最大產(chǎn)水量達(dá)1 300 m3/d，見水井比例高達(dá)63%，嚴(yán)重制約了阿姆河右岸氣田產(chǎn)能發(fā)揮[1-3]。治水難度大主要體現(xiàn)在：氣藏儲層類型多、非均質(zhì)性強、裂縫復(fù)雜，致使產(chǎn)水通道認(rèn)識不清；氣井水源多樣，出水規(guī)律認(rèn)識不明，氣井出水特征差異大，水侵方式無法準(zhǔn)確識別；B區(qū)中部氣田邊境強采、土方事故井破壞氣藏等復(fù)雜情況，引發(fā)異常見水；現(xiàn)有治水配套技術(shù)不完善，單一治水方法無法滿足復(fù)雜、異常出水的有效治理，難以指導(dǎo)出水井成功治水及高效開發(fā)。為了明確各出水井的水侵模式并指導(dǎo)氣田治水，提出了地質(zhì)因素、工程因素和開發(fā)因素相結(jié)合的方式，精細(xì)識別了5類復(fù)雜出水模式，并分類提出了長效治理對策，為氣田長期高效平穩(wěn)開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

1 氣田概況

阿姆河右岸區(qū)域為海相碳酸鹽巖沉積，橫跨多個沉積相帶，B區(qū)中部位于淺水高能與深水盆過渡相帶(即“起伏狀”緩坡相帶)，受構(gòu)造應(yīng)力作用，裂縫較為發(fā)育?；诹芽p發(fā)育情況儲層類型主要發(fā)育孔隙(洞)型、裂縫—孔隙型、縫洞型，同時該地區(qū)邊底水較為發(fā)育，壓力系數(shù)在1.7以上，為異常高壓氣藏[4-6]。由于技術(shù)、設(shè)備、地質(zhì)認(rèn)識等原因，前蘇聯(lián)時期有23%的探井出現(xiàn)了惡性井噴等鉆井事故，且前期事故井對后期的鉆井也將產(chǎn)生重大影響，如D-1井受前期井噴事故井P-7井影響報廢，阿姆河右岸勘探開發(fā)陷入了停滯狀態(tài)。2007年7月，中石油集團(tuán)公司與土庫曼斯坦達(dá)成合作關(guān)系，重新開啟了阿姆河右岸勘探開發(fā)工作。

阿姆河B區(qū)中部跨境氣田有基爾桑、捷列克古伊和坦格古伊氣田，烏茲別克斯坦境內(nèi)已有開發(fā)井30余口，正鉆井10余口。鄰國強采導(dǎo)致地層壓力下降加快、氣水界面快速抬升，水竄能力增強，氣田快速見水。出水井受儲層物性、出水來源等地質(zhì)因素以及事故井、固井質(zhì)量等工程因素影響，生產(chǎn)動態(tài)表現(xiàn)出較大差異。單井出水量變化范圍為0～300 m3/d，其中19口井日產(chǎn)水小于100 m3/d，7口井大于200 m3/d。同時，通過多周期單井水樣分析，氯根變化范圍為10 000～100 000 mg/L，其中5口井氯根小于10 000 mg/L，16口井大于50 000 mg/L。

2 氣田出水模式判斷方法

2.1 氣田出水分類

氣田的出水來源一般可分為氣層內(nèi)部水(氣層內(nèi)部封存水和凝析水)、氣層外部水(上、下層水和邊底水)、上覆地層水及各種工程液等?？偨Y(jié)前人研究經(jīng)驗，一般可通過水性判斷結(jié)合動態(tài)監(jiān)測、試井判別、動態(tài)分析等方法識別氣田出水來源[7-10]。通常來說，凝析水礦化度較低，工業(yè)用水和地層水礦化度較高，其中工業(yè)用水往往呈較強的酸性或堿性，而地層水的氯根含量較高。

2.2 地層水來源判斷

確定產(chǎn)出液為地層水后，需進(jìn)一步判斷地層水的來源，氣井產(chǎn)層測井解釋結(jié)果為氣水同產(chǎn)層且生產(chǎn)過程中明顯表現(xiàn)出產(chǎn)水特征的，重點考慮為氣層內(nèi)部水；產(chǎn)層測井解釋為氣層，但上、下層存在氣水層或水層的，考慮為上、下層出水。對于多層合采的氣井，可開展多輪次的產(chǎn)出剖面測試，分析判斷各生產(chǎn)層位的產(chǎn)液情況。根據(jù)上、下層位產(chǎn)液的先后順序及各層位的產(chǎn)氣產(chǎn)液變化情況判斷邊水水侵或底水錐進(jìn)的種類。

通過歷年對阿姆河右岸各井開展的試井分析，總結(jié)了根據(jù)壓力恢復(fù)曲線形態(tài)分析判斷地層水來源的方法：①邊水推進(jìn)時，天然線性水邊界在雙對數(shù)曲線上會有與斷層影響類似的特征反映，由于氣水流度差異較大，表現(xiàn)為曲線后期上翹的特征，邊水離氣井越近，壓力導(dǎo)數(shù)上翹時間越早；②底水影響時，壓力恢復(fù)雙對數(shù)曲線上有定壓邊界反映，壓力波傳導(dǎo)到定壓邊界(底水)后，導(dǎo)數(shù)曲線呈下掉特征，但試井的壓力導(dǎo)數(shù)曲線受水體倍數(shù)、水侵程度輕重等的影響，會表現(xiàn)出異常現(xiàn)象，導(dǎo)數(shù)曲線上翹或下掉，此時應(yīng)結(jié)合數(shù)值模擬研究成果，對底水上升情況進(jìn)行綜合判定[14-18]。

2.3 阿姆河右岸氣田出水模式判斷

阿姆河右岸氣田出水情況復(fù)雜，根據(jù)大量現(xiàn)場實際取樣，通過物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)梳理氣田水特性，總結(jié)出水性判別簡表(表1)。

表1 阿姆河右岸地區(qū)水性判別簡表

3 出水模式精細(xì)識別及治理對策

考慮氣藏儲層類型多、非均質(zhì)性強、裂縫復(fù)雜、邊底水活躍、土方事故井等影響，結(jié)合阿姆河氣田地質(zhì)、工程和開發(fā)因素，明確了復(fù)雜出水模式，在常見的底水水錐型和裂縫水竄型基礎(chǔ)上，提出3類出水模式：邊水?dāng)嗔阉Z型、高壓鹽水倒灌型和淺層淡水倒灌型(圖1)?；诎⒛泛佑野?類復(fù)雜出水模式的地質(zhì)特點和動態(tài)特征，針對不同出水類型不同時期提出了相應(yīng)的長效治水對策[19-25]。

3.1 底水水錐型

底水水錐型氣井的儲層類型主要為孔隙型，或井底附近存在微細(xì)裂縫，且分布相對均勻，無大裂縫存在，儲層表現(xiàn)出似均質(zhì)特征，井底附近形成一個相對低壓區(qū)，微觀上底水沿裂縫上竄，宏觀上呈水錐推進(jìn)(圖2a)。氣井早期出水后，產(chǎn)水量小且上升平緩，生產(chǎn)壓差與產(chǎn)水量正相關(guān)。后期通過降低產(chǎn)氣規(guī)模，產(chǎn)水量、氯根出現(xiàn)明顯下降，甚至表現(xiàn)出產(chǎn)純氣生產(chǎn)特征。別列克特立氣田B-22井見水模式是典型的底水水錐型(圖2b)，出水期間水氣比一直較穩(wěn)定，關(guān)井或者調(diào)低配產(chǎn)后，地層水受重力作用占主導(dǎo)而產(chǎn)水量降低，如果以小產(chǎn)量繼續(xù)生產(chǎn)，水氣比將維持在較低水平。

圖2 底水水錐型出水特征

底水水錐型產(chǎn)水氣井的治理思路為控水采氣，延長無水采氣期，提高最終采收率。底水水錐型產(chǎn)水氣井一般情況下都有一定的避水距離，近井地帶的較大壓降漏斗是導(dǎo)致氣井見水的主要條件。對于此類產(chǎn)水氣井，應(yīng)適當(dāng)?shù)目刂粕a(chǎn)壓差，延長無水采氣期，控制地層水上升速度，避免水鎖、卡斷、擾流過早出現(xiàn)，形成封閉氣而降低采收率。

3.2 裂縫水竄型

裂縫水竄型氣井的儲層類型主要是裂縫孔隙型，其特征是在井底或井底附近存在高角度大裂縫，裂縫發(fā)育且分布廣泛。隨著氣井生產(chǎn)，底水沿這些高角度大裂縫迅速上竄，水體活躍，有的甚至表現(xiàn)為管流特征，但這種水竄發(fā)生范圍一般較小，氣藏氣水界面基本未發(fā)生明顯變化(圖3a)。皮爾古伊氣田P-23井見水模式是典型的裂縫水竄型(圖3b)，氣井生產(chǎn)特征表現(xiàn)出早期快速見水，且產(chǎn)水量快速上升。后期降產(chǎn)控水效果不明顯，見水對氣井生產(chǎn)影響極大，短期內(nèi)可使氣井完全水淹。

裂縫水竄型產(chǎn)水氣井的治理思路為初期利用自

圖3 裂縫水竄型出水特征

噴排水，中后期采用排水采氣工藝。裂縫水竄型產(chǎn)水氣井產(chǎn)水迅猛且量大，高水氣比，且產(chǎn)氣通道同時也是產(chǎn)水通道，通過降低生產(chǎn)壓差已經(jīng)無法控制地層水的侵入。對于此類出水氣井，需要分階段實施治理：初期地層壓力高，充分利用自噴排水，將產(chǎn)水矛盾由地下轉(zhuǎn)移到地面，通過擴(kuò)容地面水處理裝置來解決；在生產(chǎn)中期，地層壓力下降自噴能力變?nèi)鹾?，可以通過速度管柱或者泡排等方式來排水。

3.3 邊水-斷裂水竄型

受大型斷裂系統(tǒng)影響，氣藏邊部與水體能量溝通，氣井泄壓造成邊水沿斷裂條帶或高滲帶裂縫快速突進(jìn)，此類見水模式為邊水-斷裂水竄型(圖4a)。該類氣井的儲層類型主要是裂縫-孔隙型、縫洞型，裂縫是氣水流體滲流的主要通道。氣田邊水活躍，整體見水特征為邊部氣井早期見水，內(nèi)部氣井相繼見水。氣井產(chǎn)水大小受邊部水體能量控制，邊部氣井見水量較大，內(nèi)部氣井產(chǎn)水量逐漸減弱。揚古伊氣田見水模式是典型的邊水-斷裂水竄型，受桑迪克雷氣田S-21井下部水體影響，邊部氣井Y-22、Y-101D相繼見水，且見水后降產(chǎn)控水效果不明顯(圖4b)。

圖4 邊水-斷裂水竄型出水特征

邊水?dāng)嗔阉Z型產(chǎn)水氣井治理思路為采用邊井排水、內(nèi)井控水策略，阻滯邊水橫侵，有效保護(hù)氣藏內(nèi)部。整個斷裂系統(tǒng)發(fā)育，邊部井無法通過控制生產(chǎn)壓差來抑制地層水的產(chǎn)出，氣井控水采氣可能導(dǎo)致水體侵入到氣藏內(nèi)部，進(jìn)一步危害到中部氣井。因此，對于此類出水氣井最佳的治理方式是充分發(fā)揮邊部氣井的產(chǎn)能優(yōu)勢，盡量通過排水采氣來延緩地層水侵入氣藏內(nèi)部；中部氣井采取控水采氣的策略延緩地層水的產(chǎn)出。

3.4 高壓鹽水倒灌型

受晚侏羅統(tǒng)啟莫里階廣泛發(fā)育的巨厚巖膏層影響，阿姆河盆地沉積體系分為鹽上和鹽下，巖膏層厚度約1 000 m。上下鹽層為純鹽層，局部構(gòu)造膏鹽層中存在大量高壓鹽水體，受事故井的影響，高壓鹽水水體在上覆壓力的驅(qū)動下，沿固井水泥環(huán)與膏鹽巖層之間裂隙流入儲層并在井底富集，進(jìn)一步向生產(chǎn)井?dāng)U散，此類見水模式為高壓鹽水倒灌型(圖5a)。

該類見水特征主要為產(chǎn)出水礦化度高，水樣氯根最高達(dá)到100 000 mg/L。膏巖層中高壓鹽水體呈分散的透鏡狀分布，主要為層間滯留水，范圍分布不連續(xù)，具有水體體積有限和不活躍的特點。開井早期類似于近井帶排液特征，日產(chǎn)氣、油壓“雙升”，產(chǎn)水量、水氣比早期較高但快速降低，后期產(chǎn)水量小，水氣比穩(wěn)定(圖5b)。

圖5 高壓鹽水倒灌型出水特征

高壓鹽水倒灌型產(chǎn)水氣井治理思路為盡早利用地層能量排出有限水體。鹽水串流通道為固井質(zhì)量較差的位置，無法進(jìn)行修補。高壓鹽水層主要發(fā)育在下石膏的HA層之上，鹽水層發(fā)育在巨厚巖層之間，水體能量有限，對于該類氣井通過主動排水采氣，后期產(chǎn)水量可能減少甚至不產(chǎn)水。

3.5 淺層淡水倒灌型

受阿姆河開發(fā)早期井噴事故井影響，大量天然氣沿報廢井眼或套管外環(huán)空(固井質(zhì)量極差)上竄，在上白堊統(tǒng)謝農(nóng)階形成了不同規(guī)模的淺層高壓“次生氣藏”，同時上部淺層淡水與下部儲層逐步置換，導(dǎo)致事故井井周形成獨立水源。淺層水的下泄除了影響事故井通道附近的氣水分布外，還會橫流影響整個區(qū)域的生產(chǎn)井，此類見水模式為淺層淡水倒灌型(圖6a)。該類型見水特征主要為產(chǎn)出水礦化度低，水樣氯根平均為10 000 mg/L。距事故井越近生產(chǎn)井受到影響越大、產(chǎn)水越嚴(yán)重，但淺層水倒灌水量有限。此類井測試期間產(chǎn)水量較大，生產(chǎn)制度調(diào)整對水氣比影響不大(圖6b)。

圖6 淺層淡水倒灌型出水特征

淺層淡水倒灌型產(chǎn)水氣井治理思路為充分利用自身能量和外來水能量，主動排水，減少倒灌水波及范圍。井筒內(nèi)的液面由于重力分異而下沉，表明淺層水泄流的速度有限，排水具有一定可行性。對于此類井要充分利用初期地層能量和外來水能量，主動排水，減少波及范圍。

4 結(jié)論及建議

(1) 阿姆河氣田B區(qū)復(fù)雜碳酸鹽巖氣藏主要發(fā)育孔隙(洞)型、裂縫-孔隙型、縫洞型3種儲層類型，B區(qū)中部邊底水廣泛發(fā)育，因土方事故井、鄰國強采、多期裂縫發(fā)育等因素造成氣井出水類型復(fù)雜多樣。

(2) 通過系統(tǒng)研究不同氣田出水來源、產(chǎn)水通道、水體規(guī)模、活躍程度等，結(jié)合出水氣井生產(chǎn)動態(tài)特征，提出了底水水錐型、裂縫水竄型、邊水-斷裂水竄型、高壓鹽水倒灌型和淺層淡水倒灌型5類出水模式，為產(chǎn)水井的精準(zhǔn)治理指明了方向。

(3) 在充分論證了不同治水技術(shù)的特點、工藝難點及適應(yīng)性的基礎(chǔ)上，針對5類出水模式提出不同出水類型不同時期治水策略。