示蹤劑在澀北氣田邊水推進監測中的應用

2014-04-06 09:09:24劉俊豐朱秋琳聶鵬程溫中林李澍賈存贏

油氣田地面工程 2014年12期

劉俊豐朱秋琳聶鵬程溫中林李澍賈存贏

1中國石油青海油田天然氣開發公司2任丘市中生潛能石油科技有限公司

示蹤劑在澀北氣田邊水推進監測中的應用

劉俊豐1朱秋琳1聶鵬程1溫中林1李澍2賈存贏2

1中國石油青海油田天然氣開發公司2任丘市中生潛能石油科技有限公司

通過對6個層組10個井組注示蹤劑監測并結合氣藏數值模擬和動態分析，得知各見劑井組的水侵方向和水侵速度，了解了層組邊水整體的侵入趨勢。不同監測層組水侵速度差異較大，水侵速度介于2.7～5.2m/d，水侵方向沿高壓區向低壓區推進。影響邊水推進速度的主要因素有物性、壓差和構造形態。在監測期間未見示蹤劑的監測井并不能說明監測井未受邊水波及影響，只能說明在當前壓力、構造位置、生產狀況等方面因素的影響下，邊水還未推進到監測井。經過數值模擬預測Ⅰ—2—2層組采氣速度控制在2.5%～3.0%較為合理，穩產末期采出程度受采氣速度的影響程度最小。

澀北氣田；示蹤劑；邊水監測；水侵速度；現場測試

1 澀北氣田出水現狀

澀北氣田屬于中—強邊水水驅氣藏，由于采氣速度過快，導致邊水快速推進，部分層組受水侵影響嚴重，氣田年水氣比呈現大幅度增加趨勢，逐步進入氣水同產階段。出水是導致澀北氣田產量不穩定、產量遞減和天然氣可采儲量降低的主要因素，同時也加劇了氣井的出砂。因此對氣藏的邊水分布、推進方向和速度的認識極為重要。

澀北氣田目前受水侵影響的小層共有38個，平均水侵面積比例為32%。出水類型為邊水的氣井共174口，占總井數的28.6%。邊水水體能量越強，層組遞減率越高，如表1所示。其中遞減率大于15%的層組有17個，占層組總數的35.46%，年遞減產能82.44×104m3，占遞減產能的51.64%。

表1 邊水水體能量與遞減率的關系

2 示蹤劑測試工藝

根據示蹤劑的監測原理[1]，筆者首次把這項技術應用于澀北氣田邊水的監測。依據層組的出水情況、構造部位及邊水可能的推進方向，在氣藏的氣水邊界處選擇已經水淹停趟的氣井注入示蹤劑，并在氣藏內部選井取水樣來監測。結合示蹤劑現場實測資料、動態監測資料和氣藏數值模擬，對邊水的推進規律進行半定量的描述。

2.1 示蹤劑用量

氟苯甲酸示蹤劑種類多、測試靈敏度高（Ng級別）、熱力學和化學性質穩定，其流動特性與氚水類似[2]，故選用氟苯甲酸作為本次示蹤的有效示蹤物質。示蹤劑用量取決于測試地層的非均質性、井距、厚度、孔隙度、含水飽和度、井外侵入水的稀釋效應和示蹤劑在地層表面的吸附量等因素。根據多年礦場測試結果，得到該類物質用量的計算公式，見式（1）和式（2）

式中Vp為最大稀釋體積（m3）；h為地層平均厚度（m）；?為孔隙度；Sw為含水飽和度。

式中A為示蹤劑的注入用量（kg）；μ為余量系數。

通過計算，本次示蹤劑的用量為水驅油藏用量的10倍。

2.2 現場注入工藝

對于水驅油藏其注入工藝相對簡單，而邊水氣藏的示蹤劑注入需要經過試壓—通層—注劑—清水驅替幾個過程，以便將注入的示蹤劑全部驅替到地層中。

2.3 取樣制度

鑒于澀北氣田邊水推進速度較慢，針對監測井制定了以下取樣制度：①注劑前，從各監測井取得一個本底樣品作為檢測分析的基礎數據；②監測前半年，從各監測井每10天取一個水樣；③監測半年后，從各監測井每周取一個水樣。

3 現場測試結果

3.1 監測井見劑情況

經過近2年的現場測試，在10個監測井組中共有8口監測井見到示蹤劑。各見劑井的見劑情況如表2所示。

表2 見劑井見劑情況

3.2 水侵速度

由表2可以看出，不同層組水侵速度差異較大，目前整體水侵速度高于以邊部井見水時間計算值（0.96m/d）。水侵速度增加的主要原因是隨著開采的進行，采出程度提高，注采井間壓差增大，在壓差作用下，監測井均或多或少的有輕微出砂現象，井間形成高滲通道，使得水侵速度加快。

以澀北一號氣田Ⅳ—1層組為例，該層組澀4—20井的見水時間為2004年7月，見水速度為1.28m/d。目前層組采出程度比2004年提高了12.50%，壓力下降了3.43MPa，井間壓差平均增加了2.50MPa，該井組目前的平均水侵速度為4.0m/d，

式中W為水體活躍程度；h為井底距離原始氣水界面的高度（m）；Δp1為出水時井底生產壓差（kg/cm2）；Δp2為井底生產壓差（kg/cm2）；Qw為產水量（m3/d）。

判斷水體活躍程度的標準：W＞1時為邊水活躍區；W=0.1～1時為邊水較活躍區；W＜0.1時為邊水不活躍區。經計算，臺南Ⅴ—1層組、二號快于以邊部井澀4—20井見水時間計算值（1.28m/d）。

3.2.1 水侵速度與生產動態參數的關系

統計分析了見劑的8口監測井與生產動態參數之間的關系，得出以下認識：氣井采出程度每增加一個百分點，水侵速度平均增加0.22m/d；產氣量每增加1000×104m3，水侵速度平均增加1.16m/d。產氣量及采出程度的增加與水侵速度的增加呈負相關特性，其原因是在壓差、物性和構造因素的影響下，各層組水侵速度差異較大，水侵速度快的井，水相滲透率高，導致氣井產氣速度減小，進而影響采出程度。

3.2.2 壓差與水侵速度的關系

統計分析了注劑井與見劑井之間壓差與水侵速度的關系，得出以下認識：壓差是發生水侵的必要因素，壓差與水侵速度呈正相關特性（即壓差越大水侵速度越快）；但同一井組壓差大的水侵速度不一定快，水侵速度快的井出水量不一定大，因其還受到構造和物性的影響。綜上所述，影響水侵速度的因素主要包括壓差、物性和構造形態。

3.3 水侵方向

平面上同一層組受物性、壓差和構造形態的影響，其不同部位的水侵速度亦不同，水侵方向沿著高壓區向低壓區推進。以澀北一號氣田Ⅳ—3層組為例，該層組澀4—13井組的水侵方向主要由高壓區向低壓區推進，沿著東南向西北方向推進。由于澀4—52井構造位置較澀4—48井和澀4—4井高，采出程度最低，因此澀4—13井向澀4—52井推進速度最慢；澀4—13井與澀4—4井井間壓差最小，但井間滲透率最高，因此推進速度最快；澀4—13井與澀4—48井井間壓差最大，推進速度次之。

3.4 水體活躍度

以構造長、短軸將層組劃分為東南、東北、西南、西北4個區域，根據邊、底水活躍程度計算公式[3]得到受水侵影響較為嚴重的4個層組（臺南Ⅳ—2、臺南Ⅴ—1、一號Ⅳ—1、二號Ⅲ—1—2）不同區域的水體活躍程度Ⅲ—1—2層組的水體活躍程度較高，臺南Ⅳ—2層組水體最活躍區為東北部，一號Ⅳ—1層組水體活躍區為東南、西北部。計算得到的水體活躍區氣井出水量大，平均日產水為10.67m3，最大達到52.68m3，且出水量持續增加，出水屬邊水水侵。結合氣藏數值模擬動態模型，邊水活躍區也是水侵速度較快區，例如臺南Ⅳ—2層組東北部，剩余氣飽和度降低速度較快，說明該區域水侵速度快。氣井出水時，剩余氣飽和度在41%左右。

3.5 開發方案預測

開發方案的調整是以目前的生產現狀為基準，結合氣藏數值模擬技術進行預測。以二號Ⅰ—2—2層組為例，該層組目前共有氣井19口，截至2013年5月底，該層組累計產氣4.20×108m3，累計產水21301m3、水氣比50.75m3/106m3、采出程度12.95%、采氣速度3.30%，日產能力31.90×104m3。根據動態分析結果，該層組采氣速度較高，在西南翼邊水推進跡象明顯，澀R33—1井生產不到一年便水淹停趟。

由于該層組采氣速度較高，因此方案預測依據是該層組目前的生產現狀，以目前井網為準（報廢氣井除外），采取自然衰竭的開采方式（當壓力降低至2.5MPa時轉為定壓降產）。采氣速度的制定以該層組26.01×108m3方案儲量為基礎，分別以2.5%、3.0%、3.5%、4.0%進行預測，預測時間為2013年4月30日至2028年12月31日，總共預測15年，以此來模擬不同采氣速度下對層組穩產及采出程度的影響程度。方案參數設置見表3，不同采氣速度下穩產年限、采出程度預測見表4。

從表4預測數據可知，層組穩產及采出程度受剩余地質儲量和氣井出水的影響；采氣速度越高，穩產年限越短，采出程度越低。因此Ⅰ—2—2層組的采氣速度控制在2.5%～3.0%較為合理，穩產末期采出程度受采氣速度的影響程度最小。