邊底水氣藏污水回注井層優(yōu)選技術(shù)應(yīng)用

劉啟楠 李爽爽 鹿克峰 程 超 王 偉

(中海石油(中國(guó))有限公司上海分公司)

0 引 言

某邊底水氣田(以下簡(jiǎn)稱為A氣田)的邊底水大量共存，目前氣井已全面出水，進(jìn)入開(kāi)發(fā)后期，由于其平臺(tái)污水處理能力有限，若不及時(shí)處理，所引起的海洋環(huán)保問(wèn)題將非常嚴(yán)峻。本文以A氣田為靶區(qū)，提出并研究以回注方式解決排海污水處理的問(wèn)題。

為減少回注后的井間、層間干擾，提高可回注總量，降低回注地層憋壓，防止地層破裂，提高氣田的經(jīng)濟(jì)效益，本文綜合地震、地質(zhì)、測(cè)井和油藏等多專業(yè)，提出了污水回注井、層優(yōu)選技術(shù)，以此篩選出油氣田中適合回注的井位和層位。

1 回注層優(yōu)選

回注層的優(yōu)選原則包括[1]：①所選層位砂體范圍廣且厚，均質(zhì)性好；②所選層位滲透性好，具有較強(qiáng)的吸水能力；③不能存在通海底斷層，防止海洋污染；④注入污水與回注層巖石及地層水的配伍性要好。

1.1 以砂體體積和物性篩選

通過(guò)提取具有地質(zhì)意義，并在一定程度上反映砂巖厚度和巖性的地震屬性，篩選出與砂巖厚度相關(guān)性最好的屬性。對(duì)各層的瞬時(shí)振幅屬性與砂厚進(jìn)行擬合，詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，分析結(jié)果見(jiàn)圖1。根據(jù)擬合結(jié)果可以看出，瞬時(shí)振幅與砂巖厚度相關(guān)性最高達(dá)77%。所以優(yōu)選瞬時(shí)振幅屬性作為預(yù)測(cè)砂體展布范圍的指示信息，在地質(zhì)模式的指導(dǎo)下，圈定各層振幅屬性平面圖上屬性亮點(diǎn)區(qū)域范圍來(lái)大致估算砂體展布面積，并作為計(jì)算砂體體積的重要參數(shù)。

圖1 A氣田砂體厚度與屬性相關(guān)性分析

表1 井點(diǎn)實(shí)鉆砂厚與振幅屬性值統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

基于各層屬性分析，A氣田5b、6a及8b層瞬時(shí)振幅屬性反映砂體的分布范圍最廣，3c層亮點(diǎn)區(qū)主要集中在4井區(qū)，6a層在3井區(qū)屬性亮點(diǎn)比較發(fā)育。

利用Vp/Vs地震反演預(yù)測(cè)砂巖厚度分布，可進(jìn)行巖石物理敏感參數(shù)的分析優(yōu)選(圖2)，A氣田砂泥巖縱波阻抗分布疊置，很難區(qū)分，而砂泥巖Vp/Vs分布差異大，低Vp/Vs可以表征砂巖，高Vp/Vs可以表征泥巖(圖2)。結(jié)合井震標(biāo)定、子波提取、低頻模型建立、反演參數(shù)優(yōu)選、疊前同時(shí)反演一系列流程，可得到反演成果Vp/Vs數(shù)據(jù)體。反演剖面上響應(yīng)的低Vp/Vs與實(shí)鉆井上砂巖吻合度高。

圖2 區(qū)域Vp/Vs屬性統(tǒng)計(jì)分布

砂巖儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)特征顯示，其巖性接觸關(guān)系清晰，砂巖儲(chǔ)層特征明顯，對(duì)砂體進(jìn)行追蹤并解釋出3c、5b、6b、8層等砂巖的頂面深度。

區(qū)域砂巖與泥巖Vp/Vs的門檻值約為1.72，通過(guò)對(duì)Vp/Vs反演體進(jìn)行重新采樣優(yōu)選砂巖，基于砂巖反演時(shí)間厚度體，可得到各層砂巖厚度平面圖(圖3)。綜合反演砂體厚度圖展布及井點(diǎn)砂體厚度，結(jié)合砂體展布范圍，估算各層的平均砂巖厚度，以作為計(jì)算砂巖體積的重要參數(shù)。

從圖3可以看出，3c層砂體整體厚度不大，呈條帶狀展布，主體發(fā)育在4井區(qū)、5井區(qū)以及平臺(tái)左側(cè)；5a層砂體局部發(fā)育，呈小團(tuán)狀展布，2井區(qū)和4井區(qū)較發(fā)育；5b層砂體全區(qū)發(fā)育，厚度較大；6a層砂體局部發(fā)育，3井區(qū)和平臺(tái)左側(cè)較發(fā)育；6b層砂體除了1井區(qū)外全區(qū)發(fā)育，厚度較大；8a層砂體局部發(fā)育，呈條帶狀展布，2井區(qū)、10井區(qū)、4井區(qū)以及平臺(tái)左側(cè)較發(fā)育；8b層砂體普遍發(fā)育，幾乎在井上都發(fā)育，東側(cè)比西側(cè)厚度大。

圖3 Vp/Vs反演剖面(左)、反演厚度剖面(右)

綜合考慮砂體分布范圍、砂體厚度以確定砂體體積，并參考儲(chǔ)層物性大小，篩選出A氣田砂巖體積較大且物性較好的3套儲(chǔ)層：1井區(qū)5a層，3井區(qū)3c層，4井區(qū)5b層。

1.2 以壓力和采出程度篩選

為提高氣田經(jīng)濟(jì)效益，需選擇壓力低、采出程度較高的回注層，可以使污水回注總量達(dá)到最大化[2]。

A氣田回注層位優(yōu)選數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 A氣田回注層位優(yōu)選數(shù)據(jù)

壓力測(cè)試顯示1井區(qū)5a層壓力系數(shù)0.98，采出程度33%；3井區(qū)3c層壓力系數(shù)0.74，采出程度38%；4井區(qū)5b層壓力系數(shù)0.75，采出程度43%。根據(jù)水驅(qū)氣藏采收率行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，活躍水體的水驅(qū)氣藏采收率在40%，以上3套層系采出程度較高，作為回注層對(duì)氣田經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)影響小[3]。

同時(shí)1井區(qū)7a層也可作為回注的備選層，砂體體積僅為6.9×106m3，但作為巖性氣藏，其儲(chǔ)層嚴(yán)重虧空，目前壓力系數(shù)低至0.38，采出程度高達(dá)65%，可作為回注層考慮。

1.3 以吸水能力篩選

為減少地層憋壓，需選擇物性好、吸水指數(shù)大的回注層。吸水指數(shù)是決定地層可吸收污水的能力，吸水指數(shù)越大，地層吸水能力越強(qiáng)，地層憋壓越小[4]。

吸水指數(shù)的計(jì)算見(jiàn)公式(1)：

(1)

式中：Jw為吸水指數(shù)，m3/(MPa·d)；Kw為儲(chǔ)層有效厚度，m；μw為污水黏度，mPa·s；Bw為水的體積系數(shù)；rc為井控制半徑，m；rw為井筒半徑，m；S為表皮系數(shù)。

污水黏度μw的確定見(jiàn)式(2)：

μw=A×(1.8×TR+32)B×E

(2)

式中：μw為污水黏度，mPa·s；TR為地層溫度，℃；A、B、E為無(wú)量綱系數(shù)；Cs為地層水礦化度，%；PR為地層壓力，MPa；污水礦化度取4井最大礦化度25 000 mg/L。

通過(guò)上述公式計(jì)算各層的吸水指數(shù)見(jiàn)表3。表3表明，3井區(qū)3c層、1井區(qū)7a層、4井區(qū)5b層符合回注要求，1井區(qū)的5a層吸水指數(shù)較小，可能存在回注困難的問(wèn)題。

表3 回注層位吸水指數(shù)

2 回注井優(yōu)選

為提高氣田開(kāi)發(fā)的整體經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)選擇井筒完好、且已處于低產(chǎn)低效、無(wú)后續(xù)挖潛增產(chǎn)的低潛力井，同時(shí)需考慮回注后的井間和層間干擾，因此優(yōu)選的井應(yīng)為獨(dú)立井或處于獨(dú)立井區(qū)。

根據(jù)以上原則，篩選出1井區(qū)1井和10井、3井區(qū)的3井、4井區(qū)的4井作為回注井，4口井生產(chǎn)管柱完好，且因水淹而常年低產(chǎn)低效，日產(chǎn)氣僅100 m3，油壓維持在流程壓力附近，剩余潛力小，無(wú)有效挖潛措施，滿足作為回注井的要求，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 回注候選井生產(chǎn)現(xiàn)狀

3 應(yīng)用效果

基于污水回注設(shè)計(jì)方案，A氣田于2018年11月開(kāi)展了1井區(qū)10井的污水回注工作，日回注污水量100～250 m3，同時(shí)與方案設(shè)計(jì)中的無(wú)泵自流回注一致，壓力趨勢(shì)基本符合方案的預(yù)測(cè)，截至2019年2月，10井累計(jì)注入污水量超過(guò)10 624 m3(圖4)，回注效果較為顯著，但后期日注入量呈下降趨勢(shì)，推測(cè)可能是因?yàn)樽⑷胨偷貙铀g出現(xiàn)了不配伍的問(wèn)題，化學(xué)反應(yīng)形成的沉淀物堵塞孔喉所導(dǎo)致。

圖4 10井污水回注曲線

從應(yīng)用總體效果來(lái)看，該污水回注措施解決了平臺(tái)生產(chǎn)污水排海總量超標(biāo)的問(wèn)題，減少了繳納的環(huán)保稅額，切實(shí)達(dá)到降本增效的目的。

4 結(jié) 論

邊底水氣田開(kāi)發(fā)后期會(huì)面臨污水處理的問(wèn)題，將污水回注至地層則可有效緩解平臺(tái)污水處理的壓力，排污量的減少對(duì)海洋環(huán)境保護(hù)也起到至關(guān)重要的作用。選擇合適的回注井和回注層可提高回注效率，同時(shí)建議回注前進(jìn)行配伍性實(shí)驗(yàn)，降低回注風(fēng)險(xiǎn)。