澀北氣田水侵方向預(yù)測(cè)新方法

宋維春

摘 要：澀北二號(hào)構(gòu)造形態(tài)完整、規(guī)模大，其構(gòu)造形態(tài)為短軸背斜，并且各層構(gòu)造高點(diǎn)基本一致。氣水界面存在“南高北低”現(xiàn)象，在64個(gè)含氣小層中，南北氣水界面差別在3m以上的約有35個(gè)小層，其中南北氣水界面相差最大的約20m。為更好地治理澀北氣田水侵，提高氣田經(jīng)濟(jì)效益，預(yù)測(cè)氣田水侵方向顯得愈加重要，就此提出了一種水侵方向預(yù)測(cè)新方法，并通過(guò)示蹤劑試驗(yàn)結(jié)果印證了該方法可靠性。

關(guān)鍵詞：澀北氣田；氣水關(guān)系；水侵勢(shì)函數(shù)；水侵方向

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2019.32.107

1 區(qū)塊地質(zhì)特征

澀北二號(hào)構(gòu)造是臺(tái)南-澀北二級(jí)構(gòu)造帶上的一個(gè)三級(jí)構(gòu)造，位于澀北一號(hào)構(gòu)造東南部，其間有一個(gè)低緩的鞍部與其相連接。氣田構(gòu)造特征總體上有以下幾點(diǎn)：（1）構(gòu)造形態(tài)完整、規(guī)模大；（2）構(gòu)造形態(tài)為短軸背斜；（3）各層構(gòu)造高點(diǎn)基本一致。

2 水侵方向預(yù)測(cè)新方法

為更好地治理澀北氣田水侵，提高氣田經(jīng)濟(jì)效益，預(yù)測(cè)氣田水侵方向顯得愈加重要，本文就此提出了一種水侵方向預(yù)測(cè)新方法，并通過(guò)示蹤劑試驗(yàn)結(jié)果印證了該方法可靠性。

一口氣井水侵方向的因素主要有兩點(diǎn)：首先是井周氣井的地質(zhì)特征與生產(chǎn)特征，具體表現(xiàn)為目標(biāo)井周圍一口氣井A配產(chǎn)高，并且與其連通良好，則該井容易向A井水侵；第二個(gè)原因?yàn)榫啵渌蛩叵嗤闆r下越近影響越大。綜合以上分析，可引入水侵勢(shì)函數(shù)精確描述水侵情況。

假設(shè)滲流平面上有一點(diǎn)匯，液體質(zhì)點(diǎn)沿徑向流向該點(diǎn)，并在此消失。如在該點(diǎn)畫出半徑為r的圓周，則其平面徑向流的流量為：

q=2πrhKμdpdr（1）

令qh=qh，則（1）式變?yōu)椋?/p>

qh2πr=dΦdr（2）

對(duì)（2）式分離變量并積分得：

Φ=qh2πl(wèi)nr+C（3）

（3）式為平面上點(diǎn)匯勢(shì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，其中C是由邊界條件確定的積分常數(shù)。

當(dāng)r=re時(shí)，Φ=Φe，將其代入（3）式得：

Φe=qh2πl(wèi)nre+C（4）

當(dāng)r=rw時(shí)，Φ=Φwf，將其代入（4）式得：

Φwf=qh2πl(wèi)nrw+C（5）

由（3）式、（4）式或（5）式得平面上任意一點(diǎn)勢(shì)：

Φ=Φe-qh2πl(wèi)nrer（6）

或

Φ=Φwf+qh2πl(wèi)nrrw（7）

由（6）式、（7）式得單位厚度上的產(chǎn)量：

qh=2πΦe-Φwflnrerw（8）

由（8）式，平面上點(diǎn)匯的產(chǎn)量：

q=qhh=2πhΦe-Φwflnrerw=2πKhpe-pwfμlnrerw（9）

當(dāng)?shù)貙又型瑫r(shí)存在若干口井時(shí)，可根據(jù)勢(shì)的疊加原則來(lái)確定地層中任意一點(diǎn)的勢(shì)。若有n口井，各口井的產(chǎn)量分別為q1，q2，q3，…，qn，單位厚度上的產(chǎn)量分別為qh1，qh2，qh3，…，qhn，則地層中任意一點(diǎn)M的勢(shì)差應(yīng)為各井單獨(dú)工作時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的勢(shì)差的代數(shù)和，即：

Φe-ΦM=∑ni=1Φe-ΦMi（10）

式中：ΦMi——第i井單獨(dú)工作時(shí)M點(diǎn)的勢(shì)。

由（3）式，對(duì)地層中任意一點(diǎn)M而言，當(dāng)?shù)趇井單獨(dú)工作時(shí)，存在：

ΦMi=qhi2πl(wèi)nri+Ci

且

Φe=qhi2πl(wèi)nrei+Ci

則當(dāng)?shù)趇井單獨(dú)工作時(shí)在M點(diǎn)產(chǎn)生的勢(shì)差為：

Φe-ΦMi=qhi2πl(wèi)nreiri

式中：ri——第i井到M點(diǎn)的距離；

rei——第i井到供給邊界的距離；

Ci——第i井單獨(dú)工作時(shí)由邊界條件確定的常數(shù)。

當(dāng)n口井同時(shí)工作時(shí)，由（10）式得M點(diǎn)的勢(shì)差：

Φe-ΦM=12π∑ni=1qhilnreiri（11）

多井工作時(shí)，每一口井到供給邊界的距離rei不相等，這就造成了計(jì)算困難。實(shí)際中，常取油井所在區(qū)域中心到供給邊界的半徑作為各井共同的供給邊界半徑。得到多井干擾情況下地層中任意一點(diǎn)的勢(shì)差為：

Φe-ΦM=12π∑ni=1qhilnreri（12）

由此引入

ΔΦW=∑ni=1IWilnreri（13）

根據(jù)勢(shì)的疊加理論可以計(jì)算出地層中任意一點(diǎn)的水侵方向。基于以上理論，只需先定好一口井為中心井，將目標(biāo)小層的所有井以坐標(biāo)、距離及水驅(qū)指數(shù)等參數(shù)代入公式，即可求取各氣井水侵方向。計(jì)算完成后，水侵方向使用角度坐標(biāo)表示（0-360°，正北方向?yàn)?°）。

計(jì)算成該小層除中心井外其他井到中心井的距離：

Dn=（Xn-X中心）2+（Yn-Y中心）2（14）

基于以上理論，進(jìn)行實(shí)例分析，可以得出目標(biāo)區(qū)塊水侵方向預(yù)測(cè)圖。

3 示蹤劑工藝驗(yàn)證

計(jì)算得到澀R38-3井單層水驅(qū)指數(shù)梯度如圖2所示。

由圖2可知，該井在3-3-5層上西北方向水驅(qū)指數(shù)梯度值較大，且氣井?dāng)?shù)較多，表明該井地層水流動(dòng)方向?yàn)?21.8°（西北方向）。

與此同時(shí)，澀R38-3井組進(jìn)行了示蹤劑測(cè)試，以判斷該井水侵方向，因此本項(xiàng)目利用示蹤劑測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證判定方法的正確性。

由圖2和圖3可知，澀R38-3井附近的地層水流動(dòng)方向?yàn)槲鞅狈较?，與該井水驅(qū)指數(shù)梯度方法得到的結(jié)論一致，表明本文建立得到的判斷水侵方向的方法準(zhǔn)確可靠。

4 結(jié)論

（1）澀北氣田的氣水界面存在“南高北低”現(xiàn)象，初步分析認(rèn)為，造成這些氣藏南北氣水界面高低差異的主要原因是南翼邊水驅(qū)動(dòng)能量大于北翼。

（2）根據(jù)單井水驅(qū)指數(shù)，建立了單井水侵方向的分析方法并確定了每個(gè)小層每口井的水侵方向，通過(guò)示蹤劑試驗(yàn)結(jié)果印證了該方法可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]張建龍.澀北二號(hào)氣田Ⅲ-1-2層組水侵動(dòng)態(tài)分析研究[D].重慶：重慶科技學(xué)院，2016.

[2]孫虎法，王小魯，成艷春，等.水源識(shí)別技術(shù)在澀北氣藏氣井出水中的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè)，2009，29（7）：7678.

[3]郭平，景莎莎，彭彩珍.氣藏提高采收率技術(shù)及其對(duì)策[J].天然氣工業(yè)，2014，34（2）：4855.

[4]張毅，姜瑞忠，鄭小權(quán).井間示蹤劑分析技術(shù)[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001，25（02）：7678+83.

[5]張烈輝，梅青艷，李允，等.提高邊水氣藏采收率的方法研究[J].天然氣工業(yè)，2006，26（11）：101103.