澀北疏松砂巖氣藏整體治水技術的研究及應用

黃麒鈞， 馮勝利， 廖 麗， 杜 競， 吳 程， 劉俊豐

(1中國石油青海油田分公司鉆采工藝研究院 2中國石油青海油田分公司采氣一廠)

柴達木盆地澀北氣田具有氣水層間互，氣層多而薄，氣水分布復雜，壓力敏感較強等特點，且氣藏出砂為細粉砂和泥質粉砂，防砂難度極大，屬世界級難題[1-6]。

近年來氣田出水日益加劇，先后開展了泡排、氣舉、優化管柱、渦流、螺桿泵等大量的排采工作，取得了一定的成效[7]，然而立足氣藏有效解決出水問題至關重要。

川渝氣田的一些學者和專家，曾開展過較系統的整體治水研究，其中，中壩氣田須二氣藏已成為整體治水的應用典范[8-10]。馮曦[11-13]針對整體治水過程中動態儲量的計算和水侵影響規律的認識進行了闡述，認為弱水侵條件下避免治水措施過度，強水侵狀態下主動治水，能顯著提高水侵氣藏經濟采收率。劉義成等[14]利用數值模擬技術對氣藏排水采氣動態進行了預測,提出了進一步實施排水采氣是提高氣藏采收率的有效途徑。王玉文[15]、黃楨等[16]總結了成功經驗。然而針對澀北疏松砂巖氣藏整體治水技術的研究和應用尚處于空白階段，曹光強等[17]開展了整體治水思路的初步探討，但尚未開展具體的方案設計和規模的現場實施。筆者針對疏松砂巖氣藏地質特征，優選典型層組，分析水侵特征，利用數值模擬技術對排水方案進行了論證，優選出適應性較強的治理工藝，并編制了整體治水方案，經2年的現場實施，取得了顯著的效果。

一、層組概況及水侵特征

Ⅲ-1-2層組是澀北二號氣田的主要開發層系，儲量權重占二號氣田的17%，層組包括3個小層，井段跨度30.2 m，含氣面積14.5～35.89 km2，累計有效厚度13.1 m，平均孔隙度27%，含氣飽和度66%，地層壓力14.3 MPa。

該層組共有58口井，正常生產井51口，平均單井日產氣1.89×104m3/d，日產水2.43 m3/d，出水井數占總井數的84.5%。整體治水實施前，層組日產能88.81×104m3/d，出水導致產能遞減率持續較高，達到15.67%，層組治理前水驅指數0.31，為強水驅氣藏。累計水侵量和水驅指數均隨著采出程度的提高而上升，累計水侵量777.4×104m3/d，累計產水量16.02×104m3/d，累計水侵量為累計產水量的52.3倍，大部分邊水侵入氣藏。出水井距離邊水的平均距離為449 m，平均見水時間為393 d，水侵速度為0.42～1.75 m/d，平均為1.13 m/d。層組各小層水侵面積均超過了52%，南翼的水侵面積大于北翼(圖1)。

圖1 邊部排水井分布示意圖

二、出水的影響

1.降低動態儲量

因受邊水侵入影響2011年前后共有30口井動態儲量減小，所有單井累加儲量由71.10×108m3減小到62.52×108m3，合計減小8.58×108m3，降低了12.1%。

2.降低氣相滲透率

氣層出水造成儲層的二次污染，降低了氣相滲透率，采用氣田開發方案已有的相滲曲線，當地層含水飽和度Sw由30%上升至70%，其氣相相對滲透率Krg由0.6降低至0.02，即Krg下降至原來的3.3%。

3.降低產能

統計6口進行過2次產能測試的氣井無阻流量。分析結果顯示，平均出水增幅達到3.09倍，導致氣井產能下降幅度達到了48.85%，出水量每增加一倍，無阻流量下降15.83%。

4.降低產量

從相滲分析中可以看出，地層出水嚴重影響了氣井產量。統計了該層組30口井見水前后的產氣和產水情況，水氣比由0.07 m3/104m3增加至1.81 m3/104m3，平均日產氣量由3.8×104m3/d降低至1.91×104m3/d，日產氣降低了49.74%。

三、邊部排水方案的論證

數值模擬結果顯示，該層組按照原有的配產持續生產至2020年，邊水將導致大范圍的水侵，水侵面積約占原始含氣面積的43.52%。屆時層組日產氣量為45.7×104m3，與治理前的產能相比較下降48.5%，預測2016年產氣量開始呈現下降趨勢，即按照原有的配產方式，到2016年后穩產形式將會更加嚴峻，水氣比逐漸上升，日產水294 m3。

層組整體治水技術中邊部排水成功與否直接決定著整體治水的效果。經數值模擬驗證，確定在水侵嚴重的方向上選用邊部報廢的4口井作為邊外強排水井(圖1)，通過釋放邊水能量延緩邊水推進速度，借以改善層組開發效果。

擬定3套排水方案，分別為：方案一(單井排量30 m3/d)、方案二(單井排量60 m3/d)、方案三(單井排量80 m3/d)。此外，根據射孔組合的不同，將單井排水量分解至各單砂體上(表1)，通過不同排量對氣藏開發指標影響的數值模擬預開發驗證至2020年，結果顯示方案二效果最佳(表2)，到2020年時層組產氣量最高，遞減率最低，故推薦方案二為實施方案。同時推薦采用螺桿泵實現連續排水。

表1 排水井排水方案優化表

表2 2020年排水效果預測表

四、整體治水工藝實施方案

穩產工藝技術對策編制流程圖見圖2。綜合考慮層組數值模擬推薦的排水方案、適用于疏松砂巖氣藏地質特征的采氣工藝以及層組58口單井的措施工藝論證，編制出層組綜合治理工藝實施方案，對于氣藏內部的井主要以控制產氣量大于臨界攜液流量的方法來降低氣藏內部氣井的井筒積液高度，對于氣藏外部的井主要以大排量的排水工藝應用來控制邊水的侵入速度。方案中具體的措施包含優化配產、泡排、優化管柱、氣舉、螺桿泵、連續油管沖砂、防砂以及多種砂水治理復合工藝技術。所優選出的工藝對于疏松砂巖氣藏具有較強的適應性。

圖2 穩產工藝技術對策編制原則流程圖

五、整體治水技術的應用與效果分析

2013～2014年，Ⅲ-1-2層組整體治水方案中共實施了30口井380井次的治理，其中，氣藏內部(未受邊水水侵影響的區域)共開展80井次，氣藏外部共開展300井次。

經過2年的實施，治理前后平均水侵速度由1.13 m/d降至0.99 m/d，層組產能遞減率由15.67%下降至11.51%(圖3)，累計增氣6 383×104m3，層組恢復日產能27.15×104m3，共投入成本2 307.5萬元，產出共8 611.2萬元，共實現利潤6 303.7萬元，投入產出比達到1 ∶3.73，層組治理效果突顯。

圖3 Ⅲ-1-2層組歷年產能遞減率變化

六、結論

(1)整體治水是一項系統工程，是以保護氣藏整體為出發點，統一考慮氣藏工程、采氣工藝、氣田水回注等多個技術環節，實現氣藏整體的均衡治水，因此，整體治水技術的攻關過程中，地質、氣藏、工藝、地面部門應聯合攻關、緊密配合。

(2)實踐證明，整體治水解決了層組產能遞減率居高不下的難題，使產能遞減率得到有效控制，水侵狀況得到有效緩解，整體治水較單井治水應用效果優勢明顯。

(3)澀北氣田整體治水技術的成功實施為該技術在國內外類似的疏松砂巖氣藏的應用和推廣提供了可供參考的技術思路和做法，具有較強的指導意義。