水驅氣藏的水驅特征曲線與應用效果分析

茍 燕 劉華勛 高樹生 胡志明 薛 蕙 周慧智

（1.中國科學院滲流流體力學研究所，河北廊坊 065017；2.中國石油勘探開發研究院廊坊分院，河北廊坊 065017；3.中國石油華北油田分公司，河北任丘 062552）

水驅氣藏的水驅特征曲線與應用效果分析

茍 燕1劉華勛2高樹生2胡志明2薛 蕙2周慧智3

（1.中國科學院滲流流體力學研究所，河北廊坊 065017；2.中國石油勘探開發研究院廊坊分院，河北廊坊 065017；3.中國石油華北油田分公司，河北任丘 062552）

水驅氣藏氣井見水后，產氣產水規律復雜，使得水驅氣藏開發難度顯著增大。就目前水驅氣藏而言，缺乏相應成熟有效的動態分析方法。從氣、水兩相滲流規律和物質平衡方程出發，推導出了水驅氣藏的水驅特征曲線，即累計產氣量與氣水比呈對數關系，在半對數坐標上呈線性關系，礦場可以根據直線的斜率反算見水后氣井的動態控制儲量，通過某氣田氣井開發動態檢驗，該研究成果可以有效預測氣井的開發動態和開發過程中動態控制儲量的變化，對于水驅氣藏開發具有一定指導意義。

水驅氣藏；相滲規律；水驅特征曲線；氣水比；動態控制儲量

水驅氣藏在我國天然氣藏中占有重要比例［1］。目前針對水驅氣藏的研究多集中于水侵規律，礦場缺乏針對性的生產動態分析方法［2-6］。筆者根據巖心氣、水相滲資料統計，結合物質平衡方程推導出水驅氣藏的水驅特征曲線，并通過礦場氣井開發動態檢驗，證明該研究成果可用于指導水驅氣藏，尤其是見水后水驅氣藏的生產。

1 氣水相滲規律

根據59塊水驅氣藏巖心非穩態氣、水相滲測試實驗結果，歸一化得到不同滲透率級別巖心氣相相對滲透率與水相相對滲透率比值krg/krw與含水飽和

度Sw關系曲線（見圖1）。從圖中可以看出krg/krw與含水飽和度呈指數關系，與氣、水相對滲透率比值和含水飽和度關系一致［7］。可以發現，含水飽和度Sw對氣、水相對滲透率比值krg/krw影響較大，含水飽和度變化10%，氣、水相對滲透率比值krg/krw會發生50倍的變化。因此，實際水驅氣藏開發過程中，隨著水的侵入，儲層含水飽和度增加，生產氣水比也會發生明顯變化。其中，氣、水相對滲透率比值經驗公式［6］為

式中，a、b為與儲層和流體物性有關的常數。

圖1 不同滲透率級別巖心krg/krw與Sw關系曲線

2 水驅氣藏的水驅特征曲線研究

根據氣井直井產能公式，當氣藏壓力大于14 MPa時，氣井產能可近似以壓力形式表示，而且壓力越高，這種產能公式越精確（而實際氣藏壓力一般都在30 MPa以上）

生產水氣比

將式（1）帶入式（3）得

式中，WGR為水氣比。

根據物質平衡方程，累計采氣量Gp與含水飽和度Sw之間的關系式為

式中，右邊第1項相當于在維持儲層壓力不變時，被水置換出來的氣體體積；第2項是由于氣藏壓力下降，氣體膨脹產生的氣體。

式（5）整理得含水飽和度Sw的表達式

將式（6）帶入式（4）取對數得

整理得

其中

式（8）即為根據氣、水兩相滲流規律和物質平衡方程，推導出的水驅氣藏的水驅特征曲線表達式，從式中可以看出，水氣比WGR與累計采氣量Gp在半對數坐標下滿足線性關系，與油藏的水驅曲線特征類似［6］。礦場可以根據兩者之間的關系式，預測水驅氣藏見水后的生產動態特征。

另外，根據水氣比WGR與累計采氣量Gp在半對數曲線上的斜率B，還可以反算水驅氣藏見水后的動態控制儲量G，實時有效預測氣藏的開發動態

3 實例分析

某水驅氣藏原始氣藏壓力74.35 MPa，束縛水飽和度0.29，儲層溫度100 ℃。根據巖心非穩態氣水相滲實驗分析b=23.43；于2005年9月投產，生產3年后見水，截至2010年6月，地層壓力下降到55.2 MPa，此時氣體體積系數0.002 92，生產歷史狀況如圖2所示。

圖2 某氣井氣水生產動態曲線

根據儲層溫度、壓力判斷出前期產水主要是天然氣中的水蒸氣液化產生的水，生產水氣比只有0.2 m3/104m3；見水后關井，2010年1月19日開井生產，生產水氣比達1.5 m3/104m3，截至2010年6月生產水氣比達7 m3/104m3。根據式（8）對氣井見水后開井再生產數據進行擬合（見圖3），其中，見水后累計產氣量Gp與生產水氣比WGR滿足如下關系式

圖3 某氣井累計產氣Gp與水氣比WGR關系曲線

根據式（9）反算氣井見水后的動態儲量

對比見水前計算的動態儲量32.50×108m3，開始見水時剩余的控制儲量24.93×108m3，由此可見，氣井見水后，由于水封氣的作用，單井控制的動態儲量明顯減少，水侵對氣藏開發影響很大［8］，大大降低了氣藏的最終采收率。因此氣藏開發過程中避免或降低產水風險是提高最終采收率的關鍵。

4 結論

（1）大量巖心氣、水兩相滲流表現出：氣、水相對滲透率比值看krg/krw與含水飽和度Sw呈指數關系，建議加強產生這種現象機理研究，完善水驅氣藏水驅理論基礎。

（2）從理論上推導出水驅氣藏水驅特征曲線表達式，完善了前人對水驅氣藏水驅規律理論方面的認識。

（3）水驅氣藏累計產氣量Gp與水氣比WGR在半對數坐標系下呈直線關系，根據直線斜率可反算見水后氣井動態控制儲量，而直線斜率和截距受式（1）中常數a和b的影響，建議加強對水驅氣藏氣、水兩相滲流規律研究，認識水驅氣藏水驅特征。

（4）水驅氣藏見水后氣井動態控制儲量明顯減少，采收率降低。水驅氣藏開發過程中避免或降低產水風險是提高最終采收率的關鍵。

［1］劉小平，吳欣松，王志章，等.我國大中型氣田主要氣藏類型與分布［J］.天然氣工業，2002，22（1）：1-5.

［2］李世濤，張勇，陳更.水驅氣藏水驅曲線特征分析［J］.重慶科技學院學報：自然科學版，2010，12（5）：1-2，29.

［3］鄒宇，戴磊，李士倫.水驅氣藏水侵量的計算方法［J］.西南石油學院學報，1997，19（1）：102-108.

［4］熊偉，石磊，廖廣志，等.水驅氣藏型儲氣庫運行動態產能分析［J］.石油鉆采工藝，2012，34（3）：57-60.

［5］廖運濤.計算天然水侵量的回歸公式［J］.石油勘探與開發，1990，17（1）：71-75.

［6］李曉平，李允，張烈輝，等. 水驅氣藏氣井產量遞減分析理論及應用［J］.天然氣工業，2004，24（11）：92-93.

［7］姜漢橋，姚軍，姜瑞忠.油藏工程原理與方法［M］.東營：石油大學出版社，2005.

［8］李士倫，汪艷，劉廷元，等.總結國內外經驗，開發好大氣田［J］.天然氣工業，2008，28（2）：7-11.

（修改稿收到日期 2013-04-15）

Research and application effect analysis on water-drive characteristic curve for water-drive gas reservoir

GOU Yan1, LIU Huaxun2, GAO Shusheng2, HU Zhiming2, XUE Hui2, ZHOU Huizhi3

（1. Institution of Porous Flow and Fluid Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Langfang065017,China;2. Langfang Branch,Research Institute of Petroleum Exploitation and Development,CNPC,Langfang065017,China;3. PetroChina Huabei Oilf i eld Company,Renqiu062552,China）

Water/gas-yielding rules in the water-drive gas reservoir become complicated after water breakthrough, which results in the increasing diff i culty of the water-drive gas reservoir development. At present, there is no mature and effective dynamic analysis method in developing the water-drive gas reservoir. Based on the gas-water two-phase fl ow law and the material balance equation, the water-drive characteristic curve of water-drive gas reservoir was developed in this paper, in which the cumulative gas production is in logarithmic relation with gas-water ratio, and in linear relation on semi-logarithmic coordinates. And the dynamic control reserve of gas well after water breakthrough can be inversely calculated by the slope of the line. By the application on a certain gas fi eld, the research results were proved to be able to effectively predict the gas wells development performance and the dynamic control reserve variation during development. And it is of great signif i cance to the development of water-drive gas reservoir.

water-drive gas reservoir; phase permeability law; water-drive characteristic curve; gas-water ratio; dynamic control reserve

茍燕，劉華勛，高樹生，等.水驅氣藏的水驅特征曲線與應用效果分析 ［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（3）：63-65.

TE357.6

A

1000 – 7393（ 2013 ） 03 – 0063 – 03

中國石油天然氣股份有限公司“十二五”油氣田開發科技項目“天然氣開發關鍵技術研究”（編號：2011B-1504）資助。

茍燕，1973年生。在讀博士研究生，從事低滲油氣藏滲流理論及工程應用研究工作。電話：13932639907。 E-mail：gouyan1973@sohu.com。

〔編輯

付麗霞〕