崖城13-1氣田中后期高效開(kāi)發(fā)難點(diǎn)及對(duì)策

摘 要

摘要：崖城13-1氣田進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期，面臨地層水侵入、儲(chǔ)量動(dòng)用不均衡、產(chǎn)能下降快等開(kāi)發(fā)難題，國(guó)內(nèi)外可借鑒的經(jīng)驗(yàn)較少。為此，從氣藏精細(xì)描述、開(kāi)發(fā)模式、氣藏工程等方面對(duì)氣藏高效
摘要：崖城13-1氣田進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期，面臨地層水侵入、儲(chǔ)量動(dòng)用不均衡、產(chǎn)能下降快等開(kāi)發(fā)難題，國(guó)內(nèi)外可借鑒的經(jīng)驗(yàn)較少。為此，從氣藏精細(xì)描述、開(kāi)發(fā)模式、氣藏工程等方面對(duì)氣藏高效開(kāi)發(fā)進(jìn)行了探討，提出了解決問(wèn)題的途徑及對(duì)策：①對(duì)出水問(wèn)題，開(kāi)展控水穩(wěn)氣研究，分析出水類型及來(lái)源，優(yōu)選控水措施，實(shí)現(xiàn)找水堵水排水；②提高動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)精度，采用多種可靠方法計(jì)算動(dòng)儲(chǔ)量并考慮區(qū)塊間利、給漏失，明確區(qū)塊動(dòng)用程度及剩余潛力；③降壓開(kāi)采，最大限度釋放產(chǎn)能，延長(zhǎng)氣田穩(wěn)產(chǎn)期，提高采收率。這些認(rèn)識(shí)對(duì)于該氣田的高效開(kāi)發(fā)具有指導(dǎo)和借鑒意義。
關(guān)鍵詞：崖城13-1氣田；高效開(kāi)發(fā)；控水穩(wěn)氣；降壓開(kāi)采；動(dòng)儲(chǔ)量；評(píng)價(jià)
    崖城13-1氣田自1996年投產(chǎn)以來(lái)一直持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，現(xiàn)今已進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期。由于該氣田主力氣藏區(qū)斷層眾多，儲(chǔ)層縱向變化快，在平面上受構(gòu)造、地層和巖性控制，因而氣田區(qū)塊間儲(chǔ)量動(dòng)用極不均衡。目前針對(duì)該條件下氣田高效開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)較少，需在實(shí)際生產(chǎn)中摸索前行，從而保證該氣田的高效穩(wěn)產(chǎn)。
1 控水穩(wěn)氣
    崖城13-1氣田自2003年后產(chǎn)水量增加，水氣比從初期0.4m3/104m3升高到目前的0.9m3/104m3，并有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。2007年已有2口生產(chǎn)井水淹關(guān)停，目前有2口井存在水淹停噴風(fēng)險(xiǎn)，3口井有少量地層水侵入跡象。
    控水穩(wěn)氣思路：針對(duì)不同氣井的實(shí)際情況，進(jìn)行氣田出水類型分析并找到來(lái)源，開(kāi)展修井控水措施研究，優(yōu)選適合的修井方式，以減少氣井出水、恢復(fù)正常生產(chǎn)。
1.1 出水類型分析
    崖城13-1氣田出水機(jī)理與構(gòu)造部位、儲(chǔ)層物性、水體大小、氣層連通性及驅(qū)動(dòng)能量等多種因素有關(guān)，不同的開(kāi)采階段其出水類型也各不相同。
1.1.1水氣比
    氣藏的氣態(tài)流體中含有水蒸氣，如果有共存水存在，水蒸氣將處于飽和狀態(tài)。水蒸氣含量高低與儲(chǔ)層溫度、壓力、氣體組成、液態(tài)水的含鹽量等有關(guān)[1]。
    若現(xiàn)場(chǎng)水氣比大于理論計(jì)算值，說(shuō)明地層存在邊、底水或游離態(tài)的可動(dòng)隙間水進(jìn)入井筒；若現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)水量小于理論計(jì)算飽和含水量，說(shuō)明地層條件下氣態(tài)凝析水含量未達(dá)飽和，產(chǎn)出水以凝析水為主。通過(guò)分析，崖城13-1氣田部分區(qū)塊已有地層水侵入(圖1)。
 

1.1.2單井Cl-含量
Cl-含量的變化在一定程度上反映地層水的侵入程度，當(dāng)氣井所產(chǎn)水由凝析水變?yōu)檫叺姿畷r(shí)，Cl-含量或礦化度有較大的變化。通過(guò)對(duì)氣田單井Cl-含量分析，證明部分井在2006年后受地層水侵入(圖2)。
 

   通過(guò)分析表明，氣田早期主要產(chǎn)凝析水，隨著氣田采出程度增加、地層壓力降低，地層水日益侵入，目前產(chǎn)出水的狀態(tài)為凝析水和地層水共存。
1.2 出水來(lái)源分析
   對(duì)于出水來(lái)源，首先要了解氣田驅(qū)動(dòng)能量、氣水分布情況，判斷可能存在的水體類型及大??；再?gòu)囊?jiàn)水區(qū)域的構(gòu)造、儲(chǔ)層物性及見(jiàn)水井射孔位置等信息著手，分析可能的出水來(lái)源；最后結(jié)合生產(chǎn)測(cè)井及出水處固井質(zhì)量資料，明確出水層位及來(lái)源。
   通過(guò)分析，崖城13-1氣田為弱邊水驅(qū)動(dòng)氣藏，水體大小是氣藏體積的3～5倍，南北構(gòu)造具有統(tǒng)一的氣水界面，隨著氣田的開(kāi)采，邊水日益趨近，在構(gòu)造低部位離氣水內(nèi)邊界近的井受到水侵影響；同時(shí)有個(gè)別井鉆遇孤立水體，由于固井質(zhì)量不好引起水層管外竄或隨著氣層壓力降低導(dǎo)致水層上竄。氣田出水來(lái)源主要有：①孤立水體突破泥巖隔層或管外竄；②邊水趨近。
1.3 控水措施選擇
   解決氣井地層出水主要從兩方面著手：①立足于防，即通過(guò)堵水來(lái)防止地層出水；②立足于排，對(duì)于進(jìn)入井底的地層水通過(guò)人工助排方法及時(shí)排出井口，以保證井底暢通[2～3]。
   由于崖城13-1氣田的高溫特性，化學(xué)堵水并不適用，其封堵效果也不好?？膳蛎浌軝C(jī)械堵水技術(shù)是新工藝，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用不普遍，其工藝自身還有待解決，對(duì)于該氣田井況復(fù)雜的井并不適用。最終優(yōu)選橋塞或封隔器單層卡封堵水工藝機(jī)械堵水方式。為了確保堵水的成功性，減少堵水后氣、水層之間竄漏，封堵位置必須滿足3個(gè)必要條件：①有效避射段；②橫向分布均勻的泥巖隔層；③封堵處原始固井質(zhì)量好。
   對(duì)于水體有限且封閉的邊水或底水氣藏，大量采出地層水后，可使地層壓力以及地層廢棄壓力降低，進(jìn)而達(dá)到提高氣藏最終采收率和提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。排水采氣是崖城13-1氣田生產(chǎn)中后期必然面臨的問(wèn)題，其中管柱優(yōu)化是有效可行的方法。
    崖城13-1氣田目前已完成1口井的堵水作業(yè)，達(dá)到預(yù)期效果；預(yù)計(jì)2011年10月進(jìn)行2口井的堵水和更換管柱作業(yè)。
2 動(dòng)儲(chǔ)量精細(xì)評(píng)價(jià)
    氣田區(qū)塊間儲(chǔ)量動(dòng)用不均衡，有些區(qū)塊動(dòng)用程度低，不足10%，有些區(qū)塊卻出現(xiàn)動(dòng)用程度超百現(xiàn)象，區(qū)塊間存在補(bǔ)給漏失現(xiàn)象。
    氣田進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期，受非均質(zhì)性、出水復(fù)雜性等影響，儲(chǔ)量動(dòng)用不均衡現(xiàn)象不可避免，在研究中應(yīng)提高動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)精度，采用多種可靠方法計(jì)算動(dòng)儲(chǔ)量并考慮區(qū)塊間補(bǔ)給漏失，明確區(qū)塊動(dòng)用程度及剩余潛力，為氣田后續(xù)開(kāi)發(fā)調(diào)整提供重要依據(jù)。
2.1 多種方法計(jì)算動(dòng)儲(chǔ)量
    崖城13-1氣田一直使用壓降法計(jì)算動(dòng)儲(chǔ)量，效果較好(圖3)，但其方法較單一，結(jié)果受壓力影響較敏感。隨著氣田不斷生產(chǎn)、資料不斷的豐富，應(yīng)考慮應(yīng)用多種可行的方法，更好地計(jì)算及認(rèn)識(shí)儲(chǔ)量分布及動(dòng)用情況。故優(yōu)選出流動(dòng)物質(zhì)平衡法、采氣曲線法和油藏函數(shù)影響法。流動(dòng)物質(zhì)平衡法要求3次以上全氣藏關(guān)井地層壓力資料及原始油氣水、巖石物性參數(shù)及地層壓力和溫度；采氣曲線法需要較可靠的井底流壓或氣井井口套壓及產(chǎn)量；油藏函數(shù)影響法需要較可靠的生產(chǎn)歷史資料與流壓、溫度數(shù)據(jù)[4]。3種方法計(jì)算的結(jié)果均具有一定的可靠性，在崖城13-1氣田適應(yīng)性較好。
 

    通過(guò)多種方法計(jì)算動(dòng)儲(chǔ)量，是對(duì)傳統(tǒng)壓降法的驗(yàn)證，在氣田無(wú)法進(jìn)行關(guān)井壓力測(cè)試時(shí)也是很好的補(bǔ)充。
2.2 區(qū)塊間相互補(bǔ)給(漏失)分析
    氣田區(qū)塊間斷層不封閉，天然氣由高壓區(qū)(未開(kāi)采區(qū)塊)向低壓區(qū)(已開(kāi)采區(qū)塊)流動(dòng)，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)控制儲(chǔ)量計(jì)算值大于靜態(tài)儲(chǔ)量。對(duì)于儲(chǔ)滲條件較好的氣藏區(qū)塊產(chǎn)生補(bǔ)給是不可忽視的，計(jì)算補(bǔ)給量和外溢量的大小，可以確定各區(qū)塊的真實(shí)動(dòng)用程度，為氣藏的合理開(kāi)發(fā)提供依據(jù)[5]。
    借鑒物質(zhì)平衡原理，將氣藏模擬為單獨(dú)儲(chǔ)罐體，并考慮有外來(lái)氣體通過(guò)薄的可滲透邊界不斷流入氣藏的情況下，建立新的補(bǔ)給氣藏物質(zhì)平衡方程，計(jì)算出氣田區(qū)塊間存在的補(bǔ)給漏失量(表1)，其中N區(qū)塊補(bǔ)給量高達(dá)近43×108m3，很好地解釋了動(dòng)用程度超百的現(xiàn)象，考慮補(bǔ)給后動(dòng)用程度為86%，而其余區(qū)塊考慮漏失后動(dòng)用程度相應(yīng)有所增加。
 

    通過(guò)儲(chǔ)量補(bǔ)給漏失分析，對(duì)氣田動(dòng)用程度及剩余潛力有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，結(jié)合地質(zhì)油藏及動(dòng)態(tài)資料，為氣田加密井部署提供了指導(dǎo)依據(jù)。
3 降壓開(kāi)采
    受壓力降低、見(jiàn)水等多種因素影響，氣田單井產(chǎn)能下降快。在下游用戶的用氣高峰時(shí)，生產(chǎn)井負(fù)荷重，壓降快，穩(wěn)產(chǎn)難度大。
    對(duì)于氣井產(chǎn)能下降快的問(wèn)題，最直接有效的措施是降低井口壓力，最大限度地釋放氣井產(chǎn)能。采取降壓開(kāi)采是氣田開(kāi)發(fā)中后期的重要增產(chǎn)措施嘲。主要從以下幾方面開(kāi)展了研究。
3.1 壓力降低后含水上升預(yù)測(cè)
    利用氣田巖心樣品，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，判斷氣田在壓力下降后巖石物性是否有變化，以及變化對(duì)產(chǎn)能的影響；根據(jù)氣田氣樣和巖心樣品實(shí)驗(yàn)，判斷天然氣是否由于壓力下降在地層存在相變，影響氣井產(chǎn)能；對(duì)氣田不同區(qū)塊氣樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，判斷氣體在壓力、溫度下降后凝析水析出的變化規(guī)律；模擬隨著地層壓力降低的地層水趨近速度等。
3.2 氣田降壓后產(chǎn)能預(yù)測(cè)
    充分利用動(dòng)靜態(tài)資料，采用多種動(dòng)儲(chǔ)量計(jì)算方法，計(jì)算不同廢棄地層壓力下氣田最終采出量；改進(jìn)數(shù)學(xué)模型，新建單井垂直管流表，以模擬氣井含水上升后對(duì)氣井自噴能力的影響，預(yù)測(cè)不同廢棄壓力條件下氣田及各開(kāi)發(fā)區(qū)塊的穩(wěn)產(chǎn)能力和采收率及增產(chǎn)效果。
3.3 工程改造可行性研究
    基于油藏研究方案和預(yù)測(cè)配產(chǎn)條件，開(kāi)展實(shí)現(xiàn)降壓開(kāi)采的工程改造方案研究，評(píng)估工程改造工作量、新增設(shè)施及概算投資，并結(jié)合油藏預(yù)測(cè)的增產(chǎn)效果，開(kāi)展經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，提出改造方案建議。
    目前崖城13-1氣田擁有2臺(tái)濕氣壓縮機(jī)，單臺(tái)運(yùn)行時(shí)最低入口壓力為420psi(1psi=6.895kPa。下同)，在氣田生產(chǎn)過(guò)程中遇到高峰供氣緊張時(shí)，會(huì)將壓縮機(jī)并聯(lián)，通過(guò)降低單井井口壓力來(lái)釋放產(chǎn)能。在現(xiàn)有設(shè)備能力下，壓縮機(jī)最低入口壓力可降到350psi。通過(guò)數(shù)模預(yù)測(cè)分析，壓縮機(jī)入口壓力每降低一個(gè)級(jí)別，氣田產(chǎn)能會(huì)相應(yīng)的有所增加。
    若對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行串聯(lián)改造，可實(shí)現(xiàn)繼續(xù)降壓至壓縮機(jī)最低入口壓力100psi，預(yù)計(jì)氣田穩(wěn)產(chǎn)期延長(zhǎng)6個(gè)月，累計(jì)產(chǎn)氣量可增加20×108m3，具有一定的經(jīng)濟(jì)性。
    對(duì)氣田現(xiàn)有部分生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行改造，可以實(shí)現(xiàn)氣田降壓開(kāi)采(即降低井口廢棄壓力)，有效延長(zhǎng)氣田穩(wěn)產(chǎn)期，提高氣田采收率。對(duì)氣田開(kāi)發(fā)以及后續(xù)開(kāi)發(fā)方案的調(diào)整具有重要意義。
4 結(jié)論
    1) 對(duì)于氣田出水問(wèn)題，開(kāi)展控水穩(wěn)氣研究，分析出水類型及來(lái)源，優(yōu)選出機(jī)械堵水、優(yōu)化管柱的控水措施，并應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)井中，效果顯著。
    2) 提高動(dòng)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)精度，采用多種可靠方法計(jì)算動(dòng)儲(chǔ)量并考慮區(qū)塊間補(bǔ)給漏失，明確區(qū)塊動(dòng)用程度及剩余潛力。
    3) 對(duì)于產(chǎn)能下降快問(wèn)題，結(jié)合地質(zhì)、油藏、工程、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)結(jié)果提出降壓開(kāi)采可行性方案，盡可能降低井口壓力，最大限度地釋放產(chǎn)能，有效延長(zhǎng)氣田穩(wěn)產(chǎn)期，提高氣田采收率。
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(本文作者：王雯娟 成濤 歐陽(yáng)鐵兵 顏明蔣利平 中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司)