任世林 徐守成 楊 杰 張小青

中國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),構造整體表現(xiàn)為向NE傾斜的單斜構造，其西北部高，為九龍山構造向西傾伏端；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。氣藏氣水關系復雜，不同礁灘體具有獨立的氣水系統(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)實意義。在借鑒國內(nèi)學者研究成果的基礎上[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)水類型的基礎上，結合成像測井、巖樣、流體性質等綜合確定氣井出水類型。

1 氣田出水簡況

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（圖2）；采用水化學特征法、生產(chǎn)動態(tài)法，凝析水含量法，建立氣田出水綜合判別指標表（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，在借鑒相關學者研究方法的基礎上[1-5]，對8口典型產(chǎn)水氣井（D2～D8井），采用復合診斷曲線（采出程度和水氣比雙對數(shù)曲線、出水累計天數(shù)和水氣比變化曲線）進行產(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劃分的結果是一致的。

2.1 動態(tài)特征

圖1 元壩氣田地層水主要陽離子含量圖

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

表1 元壩氣田出水情況綜合判別指標表

圖3 元壩氣田典型氣井累產(chǎn)氣和累產(chǎn)水關系曲線圖

圖4 元壩氣田產(chǎn)水類型辨識圖

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

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

2.2 靜態(tài)特征

裂縫作用對海相碳酸鹽巖儲存性質影響很重要，根據(jù)元壩氣田成像測井解釋結果可見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)水井儲層天然裂縫發(fā)育密度相對較低（表 3、圖 5）[10-11]。

將100余組巖心的恒速壓汞實驗數(shù)據(jù)進行歸類分析，發(fā)現(xiàn)元壩氣田長興組氣藏以上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），參考相關學者的研究成果[12]認為：不同類型產(chǎn)水井的儲集層具有不同的孔滲特征，這是產(chǎn)水氣井生產(chǎn)動態(tài)特征表現(xiàn)出差異的根本原因。

3 開發(fā)對策

非均質底水氣藏的水侵前緣主要位于儲層的網(wǎng)狀縫帶上，水體在網(wǎng)狀縫帶上舌進侵入，相對滲透性越好、水侵速度越快。結合元壩氣田的實際情況，采取了下述5條開發(fā)對策。

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入侵[13]。

元壩氣田構造相對位置初步劃分成4個區(qū)，氣水分布概況見圖7[14]， D5井和D9井處于相對構造低部位網(wǎng)狀縫水侵帶，保持產(chǎn)水氣井穩(wěn)定生產(chǎn)、積極實施帶水采氣，減小水體能量，延長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)對策，整個礁帶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井屬于構造相對高部位氣井，該井嚴控生產(chǎn)壓差在1 MPa左右、實現(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，在氣水關系不清，對水體能量認識不足的情況下，影響最終采收率的主控因素是采氣速度。對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3型、4型井應分段采取措施： 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，加強管理，堅持帶水采氣，“三穩(wěn)定”工作制度本質是優(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、避免關井、勤加分析、井類各異、區(qū)別對待”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表

表3 元壩氣田產(chǎn)水氣井成像測井解釋情況表

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入氣藏，在氣水界面的低點將地層水采出地面。對于生產(chǎn)井段在氣水界面的氣水同產(chǎn)，即“低排低采” ；針對除了有“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 元壩氣田氣水關系分布概況圖

3.4 封堵水層、排水采氣

水侵會嚴重影響氣井產(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，相關研究機構已成功研制出“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”密閉式集中處理達標后，再通過“預蒸發(fā)系統(tǒng)+三級低溫多效蒸餾+芬頓反應+無機碳微濾膜+反滲透膜系統(tǒng)”深度處理后作為循環(huán)冷卻水使用。目前，針對高含硫地層水處理的低溫多效蒸餾技術已在元壩氣田水處理資源化回用中取得了成效，處理后水質達到《煉化企業(yè)節(jié)水減排考核指標與回用水質控制指標》(Q/SH 0104-2007)的循環(huán)冷卻水標準、成品鹽達到工業(yè)鹽標準，實現(xiàn)資源化回用。

4 結論

1）通過采出程度和水氣比的雙對數(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)水量相對較小，平均水氣比較?。?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）針對元壩氣田4種類型的產(chǎn)水井，提出5項開發(fā)對策：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。