X 气田高温高压气藏开采过程束缚水变化实验评价

刘鹏超，刘 凯，周 伟，王文涛，欧志鹏

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江 524000）

目前，国内多个高温高压气藏或者异常高温气藏在开发过程中没有边底水或水层，但有凝析水析出，且生产水气比特征不同于常温常压气藏，往往波动较大。针对此问题，早期气藏工程研究方法只关注地层水的流动或水气相态变化，未考虑束缚水随压力变化所引起的流动及蒸发现象，很难解释水气比波动较大的根本原因[1-3]。部分学者基于烃水多相相平衡热力学理论[4-8]，通过模拟计算不同条件下的烃水相平衡特征，来分析凝析水的相态变化机理和产出动态特征。该方法更侧重于相态变化带来的束缚水变化，对开采过程中压力变化带来的束缚水变化考虑较少，且该方法较为复杂，不适用于矿场实际操作。为此，本文利用核磁共振在线驱替检测实验方法，取南海西部X 气田高温高压气藏岩心，模拟气藏衰竭开发条件，对储层束缚水饱和度进行实时监测，得到不同压力条件下岩心束缚水饱和度变化情况，建立衰竭开发条件下束缚水饱和度随压力变化图版。

1 核磁共振在线驱替测试实验

利用核磁共振技术进行岩心饱和度测试已经在行业内广泛开展[9-13]，就不再详细阐述其原理。本次核磁共振在线驱替测试实验主要参照GBT29172-2012 岩心分析方法、SY-T6490-2014 岩样核磁共振参数实验室测量规范，同时结合在线检测特征进行。当岩心饱和水后，小孔隙核磁共振T2弛豫时间小，大孔隙核磁共振T2弛豫时间大。因此，获得岩心内饱和水的T2弛豫时间分布（即T2谱）以及在气藏衰竭开采过程进行适时在线检测T2谱，可定量地求取束缚水饱和度或不同回压状态下束缚水饱和度，即可得到气藏衰竭开采过程中近井含水饱和度变化规律。

测试装置主要包括高压天然气装置，地层水注入泵，高温高压配样器，调压装置，核磁共振在线检测系统，回压装置，测试流程如图1 所示。

图1 核磁共振在线检测衰竭开采测试流程

具体实验步骤为：

（1）实验准备。首先钻取规格柱塞岩样，并将两端取齐、取平，然后将岩样置于真空干燥箱中，在85 ℃条件下进行干燥至恒重为止，称岩样干重，测量长度和直径。

（2）渗透率测量。按照岩样克氏渗透率测试行业标准《岩心分析方法》（SY/T5336-2006）要求，测试岩样渗透率。

（3）孔隙度测量。将岩样烘干至恒重、测量干重，然后抽真空、加压饱和模拟地层水、测量岩样湿重，再进行核磁共振测试，计算常规孔隙度。

（4）造束缚水。用氮气先低速吹扫岩心，然后高速吹扫，且不间断地调换岩心两端进行吹扫至岩心不再出水，即此时岩心处于束缚水状态，称量岩心重量并进行核磁共振测试。

（5）配流体样。将水样和气样通入高温高压配样器，将温压调节到指定温压点，并充分搅拌，等待温度和压力稳定。

（6）衰竭开采。将出口端回压装置的压力调节至目标压力，打开入口端配样器阀门，使流体驱替进入岩心，待两端压力、温度稳定后进行核磁共振测试。

（7）降低回压，重复步骤5。

2 实验结果分析

选取X 气田6 个样品进行高温高压衰竭开采核磁共振在线检测，根据研究区生产情况，本次模拟实验以回压7 MPa 矿场废弃压力为下限，检测结果如表1 所示。可以看出，样品初始状态束缚水饱和度为0.50 左右；在回压为7 MPa 状态下，样品含水饱和度下降至0.21～0.39，下降幅度为30.6%～48.8%，表明随着衰竭开采的进行，岩心含水饱和度有明显的降低趋势。

对衰竭开采过程中T2谱变化特征进行分析（图2），从图中可以看出，随着衰竭开采的进行，T2谱左、右峰均逐渐降低，且右峰降低幅度大于左峰，岩心含水饱和度在逐渐降低，这说明有部分束缚水已转化为可动水，且主要来源于储层中的大孔隙。随着衰竭开采的进行，压力出现下降，T2谱左峰及右峰下降幅度均变缓，这说明束缚水运移不明显，可动水的产出降低。

表1 X 气田不同样品核磁共振测试结果

对本次样品不同回压状态下的束缚水饱和度取平均值，绘制不同压力情况下束缚水饱和度变化曲线（图3）。从图3 可以发现，随着气藏衰竭开发的进行，束缚水饱和度不断降低，但降低趋势逐渐变缓。本次研究的地层废弃压力设为7 MPa，此压力条件下对应的束缚水饱和度约为32%。若后期气藏能进一步降压开发，则束缚水饱和度还有可能进一步降低。

3 矿场应用

图3 X 气田束缚水饱和度随压力变化曲线

X 气田是典型的高温高压气藏，开发初期无阻流量较高，配产较低，产气量稳定在150×104m3/d，生产水气比约为0.17 m3/1.00×104m3。后期随着产能的逐渐释放，产气量升高至200×104m3/d，生产水气比由0.17 m3/1.00×104m3逐渐升高至0.21 m3/1.00×104m3，后逐渐降至0.17 m3/1.00×104m3，目前稳定在0.15 m3/1.00×104m3左右。

进一步分析X 气田生产水气比变化趋势可知，气田开发初期配产较低，生产压差较小，束缚水仅有部分析出被带到地面。随着配产的提高，生产压差变大，束缚水析出量较多，导致生产水气比升高。随着气田开发的进行，束缚水析出量逐渐减少，生产水气比不断下降，并趋于稳定。

4 结论

（1）X 气田高温高压储层在衰竭开采之初束缚水运移比较明显，越到开采后期，束缚水饱和度越趋于稳定。

（2）高温高压核磁共振在线监测方法能较好地解释实际生产中生产水气比的变化规律，而生产动态也进一步印证了本次实验方法及结论的可靠性，具有实用、简单、便捷的特点。

（3）束缚水产出受孔隙压缩及气体抽吸两部分作用，本次实验没有细分出各自的影响程度，实验方法仍有进一步改进空间。