厚層非均質氣藏避水方案研究

2017-04-21 02:14:18伍銳東

長江大學學報(自科版) 2017年7期

伍銳東

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335)

厚層非均質氣藏避水方案研究

伍銳東

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335)

海上某氣田W氣藏為一厚度超過100m的邊水氣藏，儲層非均質性強，平面及縱向上物性差異均較大。由于厚層非均質水驅氣藏的特殊性，目前有關制定該類氣藏開發技術方案中如何避水的經驗或方法相對較少。研究主要從開發井井型選擇、開發井井位和射孔層段、采氣速度等方面進行了優化研究，結果表明實現W厚層非均質氣藏有效避水措施主要有：選用直井與大斜度井相結合的井型；保持氣藏西側定向井距內含氣邊界距離600～1000m，避射氣藏底部1/5～1/3層段；控制構造高部位開發井的采氣速度在6.5%～7.5%，邊部位開發井采氣速度在3%～4%。

厚層；非均質氣藏；射孔層段；采氣速度；避水

1 W氣藏地質特征及開發難點

圖1 W氣藏含氣面積圖

W氣藏構造形態近似條帶狀，面積約32km2，長軸方向長約10.3km，短軸方向寬2.6～3.5km(圖1)，探明天然氣地質儲量達450×108m3，氣藏類型為層狀邊水氣藏。該氣藏儲層沉積相特征主要為辮狀河三角洲前緣分流河道沉積，具有砂體厚度大、河道多期疊置的特征，目前已完鉆4口探井，探井鉆遇砂體厚度在117～132m，單井鉆遇少量泥巖夾層，厚度1～3m，連井對比未發現連片發育的隔層。物性分析結果顯示儲層非均質性較強，縱向上表現為正韻律特征，由下至上物性逐漸變差，巖心或壁心孔隙度6.6%～22.3%，平均為9.6%，滲透率0.92～261mD，平均為14mD，氣藏底部滲透率高達300mD，而頂部滲透率僅1mD左右；此外，平面上物性變化也較大，氣藏中北部W-4井區物性相對較差。根據沉積韻律、物性、電性及隔夾層特征，可將W氣藏劃分為上段和下段2套亞砂體，W上段孔隙度平均為8.9%，滲透率平均為4.7mD；W下段孔隙度平均為12.1%，滲透率平均為27.3mD。

針對氣藏厚度大、非均質性強(特別是正韻律)的特點，開發方案制定過程中需充分考慮如何避免邊水過早進入氣藏內部，影響開發效果。研究從開發井井型、井位、射孔層段、采氣速度等方面進行優化分析，制定相應的避水對策，從而最大限度地提高開發效果。

2 厚層非均質氣藏避水方案

2.1 開發井井型選擇

不同開發井井型不僅產能不同，而且生產過程中生產壓差也會有差別，因而對于控制邊底水推進速度和開發效果的影響也不相同。針對W氣藏氣層厚度大、砂體分布穩定、隔夾層不發育的特點，設計了4種開發井井型方案來進行比選：方案1開發井以直井為主；方案2開發井以水平井為主，其中7口水平井位于氣藏上段，4口水平井位于氣藏下段；方案3開發井以大斜度井為主；方案4開發井以直井與大斜度相結合的方式。

圖2 推薦方案開發井部署圖

綜合考慮到開發效果與鉆完井難易程度，推薦采用方案4，即直井與大斜度井組合的開發井型(圖2)，直井或大斜度井能充分動用類似的厚層非均質氣藏縱向上各個亞砂體的儲量，使氣層底部高滲帶與上部物性較差的部位同步開采，避免局部采氣速度過快導致邊水快速突破進入氣藏內部，影響開發效果；大斜度井主要部署在物性相對較差的W-4井區，以提高該井區開發井產能，使全氣藏都得到有效開發。

表1 不同井型方案開發效果對比表

圖3 8號井位置優化結果

2.2 開發井井位優化

氣藏開發方案制定過程中，在保持相對合理的井網井距前提下，開發井通常會選擇部署在遠離邊水的高部位，以減少水侵影響。對于W氣藏而言，其東部存在一條主斷層F1，地球物理信息及綜合地質研究認為F1斷層對氣藏主體部位具有較好的封堵性；此外，氣藏東北部還存在一條斷層F2，兩條斷層的存在對東部方向邊水具有較好的阻擋作用，因而氣藏東側開發井受邊水影響較小，而西側開發井受邊水影響較大，有必要對氣藏西側開發井位置進行了優化研究。以8號井為例，圖3顯示的是其井控儲量采出程度、高峰產水量與其距內含氣邊界距離之間的關系，由圖3可以看出，8號井距內含氣邊界的最優距離在900m左右，小于該距離，開發井過于靠近邊水，導致其無水期采出程度、最終采出程度均降低，高峰日產水量增大；反之，超過900m距離后，雖然高峰產水量減少，但生產期末采出程度有所降低，主要原因是井網不完善導致其井控儲量動用率降低。在此基礎上，對氣藏西側其他開發井井位進行了優化分析，結果表明西部開發井(2、4、6、8、10號井)距離內含氣邊界距離在600～1000m時開發效果最佳。

2.3 開發井生產層段優化研究

針對W氣藏儲層為正韻律且非均質強的特征，為防止邊水沿某一方向突破，從而進入氣藏內部，對氣藏不同部位定向井的射孔層段進行了優化；同時對W-4井區大斜度井斜井段(裸眼完井)長度進行了優化研究。

2.3.1 開發井射孔層段優化

開發井射孔層段的選擇與儲層物性、單井產能、井所處位置等因素有關[5～7]，表2為8號井射孔層段對開發效果的影響分析表，當射孔層段少于3/4時，底部高滲帶產能無法充分釋放，初期配產最多穩定4a，后期產量遞減較快，導致開發效果欠佳；但若射孔層段超過3/4，底部高滲帶全部打開易導致邊水過早進入氣藏內部，因而其最佳射孔方案為避射底部1/4井段。其他開發射孔段優化結果為：靠近東部斷層以及物性差的部位，水體難以突進，該部分井選擇射開整個氣層段(圖4)；靠近邊水的開發井(1、2、8、10、12、14號井)射孔層段對邊水推進影響較明顯，其避射氣藏底部1/5～1/3層段時開發效果較理想。

表2 8號井射孔層段對其開發效果的影響(采出程度為井控儲量采出程度)

圖4 定向井射孔層段示意圖

圖5 大斜度井斜井段長度對開發指標的影響(4號井)

2.3.2 大斜度井斜井段長度優化

為對比不同斜井段長度對邊水推進規律及氣藏開發效果的影響，模擬計算了大斜度井斜井段長度分別為200、400、600、800m時的開發效果，結果見圖5。對比結果顯示，斜井段越短，氣井見水時間越晚，原因是氣井產能不足，穩產期短，地層壓力下降慢，導致邊水推進速度慢，但無水期及預測期末采出程度均較低，開發效果較差；隨著斜井段長度的增加，無水期末及生產期末采出程度呈現先升高后穩定的趨勢，相應的見水時間則有所提前。綜合考慮氣井見水時間、采出程度、鉆井成本等因素，推薦4口大斜度井斜井段長度在600～700m之間。

2.4 合理采氣速度確定

氣藏開發一般要求采取合適的采氣速度，過低的采氣速度會加長投資回收期，不利于實現好的經濟效益；過高的采氣速度，會使穩產期過短，不能保證向下游用戶穩定供氣，同時可能造成地層水快速進入氣藏內部，影響最終的開發效果。

為研究采氣速度對W氣藏無水采氣年限、無水采氣期采出程度及預測期末采出程度等開發指標的影響[8～10]，共設計了6種不同采氣速度的方案來進行模擬計算，結果見表3。由表3可知，方案5、6中高、低部位氣井采用相同或相近的采氣速度生產，氣藏整體無水采氣期較短，高峰產水量較大，而無水期末、預測期末采出程度均較低；方案 7、8、9、10高、低部位氣井采用不同的采氣速度生產，高部位的采氣速度分別為6%、6.5%、7% 和7.5%，相對應的邊部位采氣速度分別為4.2%、3.9%、3.4%和3%。模擬結果表明，隨高部位產氣速度的增加，無水期末與生產期末采出程度均呈現先增后穩的態勢，氣藏見水時間則不斷延后，從方案7的5.7a推后至方案10的7.1a，主要原因是邊部位開發井采氣速度越高，邊水推進速度越快，鄰近邊水氣井見水時間相應提前，導致開發效果變差。由此可見，在全氣藏整體采氣速度相等的情況下，適當提高構造高部位區域的采氣速度，減小低部位的采氣速度，即實現“高部位開發井高配，邊部位開發井低配”，可以延緩邊水的推進速度，延長無水采氣期，提高無水期和最終采出程度。對W氣藏而言，高部位開發井采氣速度宜保持在6.5%～7.5%，邊部位開發井采氣速度宜控制在3%～4%。