涩北疏松砂岩气藏整体治水技术的研究及应用

2018-08-03黄麒钧冯胜利刘俊丰

钻采工艺 2018年4期

黄麒钧，冯胜利，廖丽，杜竞，吴程，刘俊丰

(1中国石油青海油田分公司钻采工艺研究院 2中国石油青海油田分公司采气一厂)

柴达木盆地涩北气田具有气水层间互，气层多而薄，气水分布复杂，压力敏感较强等特点，且气藏出砂为细粉砂和泥质粉砂，防砂难度极大，属世界级难题[1-6]。

近年来气田出水日益加剧，先后开展了泡排、气举、优化管柱、涡流、螺杆泵等大量的排采工作，取得了一定的成效[7]，然而立足气藏有效解决出水问题至关重要。

川渝气田的一些学者和专家，曾开展过较系统的整体治水研究，其中，中坝气田须二气藏已成为整体治水的应用典范[8-10]。冯曦[11-13]针对整体治水过程中动态储量的计算和水侵影响规律的认识进行了阐述，认为弱水侵条件下避免治水措施过度，强水侵状态下主动治水，能显著提高水侵气藏经济采收率。刘义成等[14]利用数值模拟技术对气藏排水采气动态进行了预测,提出了进一步实施排水采气是提高气藏采收率的有效途径。王玉文[15]、黄桢等[16]总结了成功经验。然而针对涩北疏松砂岩气藏整体治水技术的研究和应用尚处于空白阶段，曹光强等[17]开展了整体治水思路的初步探讨，但尚未开展具体的方案设计和规模的现场实施。笔者针对疏松砂岩气藏地质特征，优选典型层组，分析水侵特征，利用数值模拟技术对排水方案进行了论证，优选出适应性较强的治理工艺，并编制了整体治水方案，经2年的现场实施，取得了显著的效果。

一、层组概况及水侵特征

Ⅲ-1-2层组是涩北二号气田的主要开发层系，储量权重占二号气田的17%，层组包括3个小层，井段跨度30.2 m，含气面积14.5～35.89 km2，累计有效厚度13.1 m，平均孔隙度27%，含气饱和度66%，地层压力14.3 MPa。

该层组共有58口井，正常生产井51口，平均单井日产气1.89×104m3/d，日产水2.43 m3/d，出水井数占总井数的84.5%。整体治水实施前，层组日产能88.81×104m3/d，出水导致产能递减率持续较高，达到15.67%，层组治理前水驱指数0.31，为强水驱气藏。累计水侵量和水驱指数均随着采出程度的提高而上升，累计水侵量777.4×104m3/d，累计产水量16.02×104m3/d，累计水侵量为累计产水量的52.3倍，大部分边水侵入气藏。出水井距离边水的平均距离为449 m，平均见水时间为393 d，水侵速度为0.42～1.75 m/d，平均为1.13 m/d。层组各小层水侵面积均超过了52%，南翼的水侵面积大于北翼(图1)。

图1 边部排水井分布示意图

二、出水的影响

1.降低动态储量

因受边水侵入影响2011年前后共有30口井动态储量减小，所有单井累加储量由71.10×108m3减小到62.52×108m3，合计减小8.58×108m3，降低了12.1%。

2.降低气相渗透率

气层出水造成储层的二次污染，降低了气相渗透率，采用气田开发方案已有的相渗曲线，当地层含水饱和度Sw由30%上升至70%，其气相相对渗透率Krg由0.6降低至0.02，即Krg下降至原来的3.3%。

3.降低产能

统计6口进行过2次产能测试的气井无阻流量。分析结果显示，平均出水增幅达到3.09倍，导致气井产能下降幅度达到了48.85%，出水量每增加一倍，无阻流量下降15.83%。

4.降低产量

从相渗分析中可以看出，地层出水严重影响了气井产量。统计了该层组30口井见水前后的产气和产水情况，水气比由0.07 m3/104m3增加至1.81 m3/104m3，平均日产气量由3.8×104m3/d降低至1.91×104m3/d，日产气降低了49.74%。

三、边部排水方案的论证

数值模拟结果显示，该层组按照原有的配产持续生产至2020年，边水将导致大范围的水侵，水侵面积约占原始含气面积的43.52%。届时层组日产气量为45.7×104m3，与治理前的产能相比较下降48.5%，预测2016年产气量开始呈现下降趋势，即按照原有的配产方式，到2016年后稳产形式将会更加严峻，水气比逐渐上升，日产水294 m3。

层组整体治水技术中边部排水成功与否直接决定着整体治水的效果。经数值模拟验证，确定在水侵严重的方向上选用边部报废的4口井作为边外强排水井(图1)，通过释放边水能量延缓边水推进速度，借以改善层组开发效果。

拟定3套排水方案，分别为：方案一(单井排量30 m3/d)、方案二(单井排量60 m3/d)、方案三(单井排量80 m3/d)。此外，根据射孔组合的不同，将单井排水量分解至各单砂体上(表1)，通过不同排量对气藏开发指标影响的数值模拟预开发验证至2020年，结果显示方案二效果最佳(表2)，到2020年时层组产气量最高，递减率最低，故推荐方案二为实施方案。同时推荐采用螺杆泵实现连续排水。

表1 排水井排水方案优化表

表2 2020年排水效果预测表

四、整体治水工艺实施方案

稳产工艺技术对策编制流程图见图2。综合考虑层组数值模拟推荐的排水方案、适用于疏松砂岩气藏地质特征的采气工艺以及层组58口单井的措施工艺论证，编制出层组综合治理工艺实施方案，对于气藏内部的井主要以控制产气量大于临界携液流量的方法来降低气藏内部气井的井筒积液高度，对于气藏外部的井主要以大排量的排水工艺应用来控制边水的侵入速度。方案中具体的措施包含优化配产、泡排、优化管柱、气举、螺杆泵、连续油管冲砂、防砂以及多种砂水治理复合工艺技术。所优选出的工艺对于疏松砂岩气藏具有较强的适应性。

图2 稳产工艺技术对策编制原则流程图

五、整体治水技术的应用与效果分析

2013～2014年，Ⅲ-1-2层组整体治水方案中共实施了30口井380井次的治理，其中，气藏内部(未受边水水侵影响的区域)共开展80井次，气藏外部共开展300井次。

经过2年的实施，治理前后平均水侵速度由1.13 m/d降至0.99 m/d，层组产能递减率由15.67%下降至11.51%(图3)，累计增气6 383×104m3，层组恢复日产能27.15×104m3，共投入成本2 307.5万元，产出共8 611.2万元，共实现利润6 303.7万元，投入产出比达到1 ∶3.73，层组治理效果突显。