水驱气藏的水驱特征曲线与应用效果分析

苟 燕 刘华勋 高树生 胡志明 薛 蕙 周慧智

（1.中国科学院渗流流体力学研究所，河北廊坊 065017；2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊 065017；3.中国石油华北油田分公司，河北任丘 062552）

水驱气藏的水驱特征曲线与应用效果分析

苟 燕1刘华勋2高树生2胡志明2薛 蕙2周慧智3

（1.中国科学院渗流流体力学研究所，河北廊坊 065017；2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊 065017；3.中国石油华北油田分公司，河北任丘 062552）

水驱气藏气井见水后，产气产水规律复杂，使得水驱气藏开发难度显著增大。就目前水驱气藏而言，缺乏相应成熟有效的动态分析方法。从气、水两相渗流规律和物质平衡方程出发，推导出了水驱气藏的水驱特征曲线，即累计产气量与气水比呈对数关系，在半对数坐标上呈线性关系，矿场可以根据直线的斜率反算见水后气井的动态控制储量，通过某气田气井开发动态检验，该研究成果可以有效预测气井的开发动态和开发过程中动态控制储量的变化，对于水驱气藏开发具有一定指导意义。

水驱气藏；相渗规律；水驱特征曲线；气水比；动态控制储量

水驱气藏在我国天然气藏中占有重要比例［1］。目前针对水驱气藏的研究多集中于水侵规律，矿场缺乏针对性的生产动态分析方法［2-6］。笔者根据岩心气、水相渗资料统计，结合物质平衡方程推导出水驱气藏的水驱特征曲线，并通过矿场气井开发动态检验，证明该研究成果可用于指导水驱气藏，尤其是见水后水驱气藏的生产。

1 气水相渗规律

根据59块水驱气藏岩心非稳态气、水相渗测试实验结果，归一化得到不同渗透率级别岩心气相相对渗透率与水相相对渗透率比值krg/krw与含水饱和

度Sw关系曲线（见图1）。从图中可以看出krg/krw与含水饱和度呈指数关系，与气、水相对渗透率比值和含水饱和度关系一致［7］。可以发现，含水饱和度Sw对气、水相对渗透率比值krg/krw影响较大，含水饱和度变化10%，气、水相对渗透率比值krg/krw会发生50倍的变化。因此，实际水驱气藏开发过程中，随着水的侵入，储层含水饱和度增加，生产气水比也会发生明显变化。其中，气、水相对渗透率比值经验公式［6］为

式中，a、b为与储层和流体物性有关的常数。

图1 不同渗透率级别岩心krg/krw与Sw关系曲线

2 水驱气藏的水驱特征曲线研究

根据气井直井产能公式，当气藏压力大于14 MPa时，气井产能可近似以压力形式表示，而且压力越高，这种产能公式越精确（而实际气藏压力一般都在30 MPa以上）

生产水气比

将式（1）带入式（3）得

式中，WGR为水气比。

根据物质平衡方程，累计采气量Gp与含水饱和度Sw之间的关系式为

式中，右边第1项相当于在维持储层压力不变时，被水置换出来的气体体积；第2项是由于气藏压力下降，气体膨胀产生的气体。

式（5）整理得含水饱和度Sw的表达式

将式（6）带入式（4）取对数得

整理得

其中

式（8）即为根据气、水两相渗流规律和物质平衡方程，推导出的水驱气藏的水驱特征曲线表达式，从式中可以看出，水气比WGR与累计采气量Gp在半对数坐标下满足线性关系，与油藏的水驱曲线特征类似［6］。矿场可以根据两者之间的关系式，预测水驱气藏见水后的生产动态特征。

另外，根据水气比WGR与累计采气量Gp在半对数曲线上的斜率B，还可以反算水驱气藏见水后的动态控制储量G，实时有效预测气藏的开发动态

3 实例分析

某水驱气藏原始气藏压力74.35 MPa，束缚水饱和度0.29，储层温度100 ℃。根据岩心非稳态气水相渗实验分析b=23.43；于2005年9月投产，生产3年后见水，截至2010年6月，地层压力下降到55.2 MPa，此时气体体积系数0.002 92，生产历史状况如图2所示。

图2 某气井气水生产动态曲线

根据储层温度、压力判断出前期产水主要是天然气中的水蒸气液化产生的水，生产水气比只有0.2 m3/104m3；见水后关井，2010年1月19日开井生产，生产水气比达1.5 m3/104m3，截至2010年6月生产水气比达7 m3/104m3。根据式（8）对气井见水后开井再生产数据进行拟合（见图3），其中，见水后累计产气量Gp与生产水气比WGR满足如下关系式

图3 某气井累计产气Gp与水气比WGR关系曲线

根据式（9）反算气井见水后的动态储量

对比见水前计算的动态储量32.50×108m3，开始见水时剩余的控制储量24.93×108m3，由此可见，气井见水后，由于水封气的作用，单井控制的动态储量明显减少，水侵对气藏开发影响很大［8］，大大降低了气藏的最终采收率。因此气藏开发过程中避免或降低产水风险是提高最终采收率的关键。

4 结论

（1）大量岩心气、水两相渗流表现出：气、水相对渗透率比值看krg/krw与含水饱和度Sw呈指数关系，建议加强产生这种现象机理研究，完善水驱气藏水驱理论基础。

（2）从理论上推导出水驱气藏水驱特征曲线表达式，完善了前人对水驱气藏水驱规律理论方面的认识。

（3）水驱气藏累计产气量Gp与水气比WGR在半对数坐标系下呈直线关系，根据直线斜率可反算见水后气井动态控制储量，而直线斜率和截距受式（1）中常数a和b的影响，建议加强对水驱气藏气、水两相渗流规律研究，认识水驱气藏水驱特征。

（4）水驱气藏见水后气井动态控制储量明显减少，采收率降低。水驱气藏开发过程中避免或降低产水风险是提高最终采收率的关键。

［1］刘小平，吴欣松，王志章，等.我国大中型气田主要气藏类型与分布［J］.天然气工业，2002，22（1）：1-5.

［2］李世涛，张勇，陈更.水驱气藏水驱曲线特征分析［J］.重庆科技学院学报：自然科学版，2010，12（5）：1-2，29.

［3］邹宇，戴磊，李士伦.水驱气藏水侵量的计算方法［J］.西南石油学院学报，1997，19（1）：102-108.

［4］熊伟，石磊，廖广志，等.水驱气藏型储气库运行动态产能分析［J］.石油钻采工艺，2012，34（3）：57-60.

［5］廖运涛.计算天然水侵量的回归公式［J］.石油勘探与开发，1990，17（1）：71-75.

［6］李晓平，李允，张烈辉，等. 水驱气藏气井产量递减分析理论及应用［J］.天然气工业，2004，24（11）：92-93.

［7］姜汉桥，姚军，姜瑞忠.油藏工程原理与方法［M］.东营：石油大学出版社，2005.

［8］李士伦，汪艳，刘廷元，等.总结国内外经验，开发好大气田［J］.天然气工业，2008，28（2）：7-11.

（修改稿收到日期 2013-04-15）

Research and application effect analysis on water-drive characteristic curve for water-drive gas reservoir

GOU Yan1, LIU Huaxun2, GAO Shusheng2, HU Zhiming2, XUE Hui2, ZHOU Huizhi3

（1. Institution of Porous Flow and Fluid Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Langfang065017,China;2. Langfang Branch,Research Institute of Petroleum Exploitation and Development,CNPC,Langfang065017,China;3. PetroChina Huabei Oilf i eld Company,Renqiu062552,China）

Water/gas-yielding rules in the water-drive gas reservoir become complicated after water breakthrough, which results in the increasing diff i culty of the water-drive gas reservoir development. At present, there is no mature and effective dynamic analysis method in developing the water-drive gas reservoir. Based on the gas-water two-phase fl ow law and the material balance equation, the water-drive characteristic curve of water-drive gas reservoir was developed in this paper, in which the cumulative gas production is in logarithmic relation with gas-water ratio, and in linear relation on semi-logarithmic coordinates. And the dynamic control reserve of gas well after water breakthrough can be inversely calculated by the slope of the line. By the application on a certain gas fi eld, the research results were proved to be able to effectively predict the gas wells development performance and the dynamic control reserve variation during development. And it is of great signif i cance to the development of water-drive gas reservoir.

water-drive gas reservoir; phase permeability law; water-drive characteristic curve; gas-water ratio; dynamic control reserve

苟燕，刘华勋，高树生，等.水驱气藏的水驱特征曲线与应用效果分析 ［J］. 石油钻采工艺，2013，35（3）：63-65.

TE357.6

A

1000 – 7393（ 2013 ） 03 – 0063 – 03

中国石油天然气股份有限公司“十二五”油气田开发科技项目“天然气开发关键技术研究”（编号：2011B-1504）资助。

苟燕，1973年生。在读博士研究生，从事低渗油气藏渗流理论及工程应用研究工作。电话：13932639907。 E-mail：gouyan1973@sohu.com。

〔编辑

付丽霞〕