有水氣藏開發(fā)方式及提高采收率技術(shù)綜述

劉建升 （西南石油大學(xué)研究生院，四川 成都610500）

彭彩珍 （油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 （西南石油大學(xué)），四川 成都610500）

畢建霞 （中原油田勘探開發(fā)研究院，河南 濮陽(yáng)457000）

南榮麗，王小東 （西南石油大學(xué)研究生院，四川成都610500）

影響氣藏采收率的因素很多，主要可歸納為地質(zhì)因素和開發(fā)因素[1]。地質(zhì)因素包括儲(chǔ)集層類型、氣水分布關(guān)系、水侵強(qiáng)度、水的來(lái)源方向、可動(dòng)水體大小、儲(chǔ)層滲流條件和流體性質(zhì)等。開發(fā)因素包括開采方式和工藝技術(shù)。開采方式主要指人工控制水侵的措施，如布井方式、完井方式、采氣工作制度、采氣速度及開采規(guī)模等，尤其是對(duì)于活躍水驅(qū)氣藏，開采方式合理與否，直接關(guān)系到氣藏的水侵強(qiáng)度和最終采收率。工藝技術(shù)主要包括氣層保護(hù)技術(shù)、儲(chǔ)層改造 （如壓裂酸化）技術(shù)、排水采氣和采氣工藝技術(shù)等。有水氣藏的開發(fā)相對(duì)較為復(fù)雜，其采收率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氣驅(qū)氣藏，根據(jù)具體情況采用相應(yīng)采收率技術(shù)是合理開發(fā)該類氣藏的關(guān)鍵。為此，筆者對(duì)有水氣藏開發(fā)方式及提高采收率技術(shù)進(jìn)行了研究。

1 有水氣藏地質(zhì)特征

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)典型有水氣藏進(jìn)行調(diào)研[2-6]，總結(jié)了氣藏巖性、邊底水特征、非均質(zhì)性等主要地質(zhì)特征（見表1）。由表1可知，目前國(guó)內(nèi)大部分邊水氣藏為裂縫-孔隙型儲(chǔ)集空間，非均質(zhì)性較強(qiáng)，水侵活躍，因而往往采收率很低，僅有相國(guó)寺石炭系氣藏、萬(wàn)順場(chǎng)石炭系氣藏、中壩氣田雷三氣藏等極少數(shù)氣藏為高滲似均質(zhì)儲(chǔ)層，水侵影響較小，采收率較高。

2 有水氣藏的開發(fā)方式

對(duì)于有水氣藏的開發(fā)，采用的開發(fā)方式不同，所獲開發(fā)效果是不相同的。長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直都在不斷地研究和探索各種各樣的開采方法[7-11]，具體內(nèi)容如表2所示。

3 提高采收率技術(shù)對(duì)策建議

3.1 注非烴氣體驅(qū)替天然氣

該法作為一種開發(fā)方式，其原理是把非烴氣體 （如氮?dú)猓┳⑷霘馑g，利用氮?dú)馀c甲烷的比重差，注入的氮?dú)舛稳瓤梢宰鳛楦羲钠琳?，又可?qū)替天然氣，使圈閉氣成為可采氣，提高天然氣的采收率。A.B.Adler等[12]對(duì)該技術(shù)中注入氣段塞大小、注入速度和滲透率等進(jìn)行了研究，目前該方法已經(jīng)應(yīng)用于俄羅斯的梅德維日氣田。

表1 有水氣藏地質(zhì)特征

表2 有水氣藏開發(fā)方式

3.2 氣藏?cái)?shù)值模擬研究

目前，數(shù)值模擬技術(shù)已在帶水氣藏開發(fā)研究的很多方面發(fā)揮重要作用，具體內(nèi)容包括氣藏水體能量及其活動(dòng)規(guī)律、出水機(jī)理、合理開采速度和開采方式、優(yōu)選排水采氣系統(tǒng)、排水采氣動(dòng)態(tài)效果的模擬預(yù)測(cè)、提高氣藏采收率措施等。我國(guó)已成功使用數(shù)值模擬的典型邊底水氣藏有中原油田文23斷塊開發(fā)設(shè)計(jì) （砂巖底水氣藏）[13]、四川大池干構(gòu)造帶早期勘探開發(fā)評(píng)價(jià) （成組帶水氣藏）[14]和四川威遠(yuǎn)底水裂縫性氣藏[1]水淹規(guī)律研究。

3.3 阻水、堵水采氣措施

阻水工藝是指在氣水界面含水一側(cè)打排水井以減緩邊底水的侵入，然后在地層水活躍的高滲透斷裂帶、裂縫發(fā)育帶，用高分子聚合物粘稠液建立阻水屏障，阻止邊、底水進(jìn)入氣藏。該方法于1982年在奧倫堡氣田[7]的進(jìn)行過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

堵水工藝包括機(jī)械堵水 （打橋塞、加隔板、封隔器等）和化學(xué)堵水 （注水泥、凝膠等堵水劑）。目前國(guó)內(nèi)外研究較多的是改進(jìn)的聚合物交聯(lián)技術(shù)、聚合物橋鍵吸附技術(shù)等。

目前，Peciko氣田[15]的機(jī)械堵水技術(shù)和化學(xué)堵水技術(shù)、Tunu氣田[16]的化學(xué)堵水技術(shù)以及Kalinovac凝析氣田[17]的交聯(lián)堵水技術(shù)都已成功應(yīng)用。

3.4 排水采氣工藝措施

目前常見有優(yōu)選管柱排水采氣、柱塞氣舉、電潛泵排水采氣、泡沫排水采氣等工藝措施，還有一些新型采氣工藝[18-23]被國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注，具體內(nèi)容如表3所示。

表3 新型排水采氣工藝措施

4 實(shí)例分析

4.1 大池干井氣田石炭系氣藏

大池干井氣田[24]是川東北石炭系主力氣藏之一，經(jīng)20多年的開發(fā)，出水氣井增多、開發(fā)難度加大，由于地層腐蝕性強(qiáng)、溫度高、靜液面深、復(fù)產(chǎn)后井口套壓高，常規(guī)排水采氣工藝不能滿足氣藏的要求。以池39井為例，其產(chǎn)層深3230.75m，1994年3月見水后產(chǎn)水量增至40m3／d，被迫轉(zhuǎn)為間歇生產(chǎn)，至2002年6月因無(wú)法帶水生產(chǎn)而關(guān)井，其后雖經(jīng)多次關(guān)井復(fù)壓 （油、套壓為21.1MPa）、放噴，仍無(wú)法復(fù)活恢復(fù)生產(chǎn)。針對(duì)上述情況，建議池39井展開可適用含腐蝕介質(zhì)井的渦輪泵排水采氣，即可避免地層水腐蝕，又可避免產(chǎn)生抽油桿斷脫故障。此外，同心毛細(xì)管技術(shù)可解決氣井腐蝕問(wèn)題，只要能選出符合氣井溫度和壓力的化學(xué)劑，該技術(shù)即可廣泛采用。

4.2 張家場(chǎng)氣田

張家場(chǎng)氣田石炭系氣藏[25]位于四川盆地東部，于1981年投產(chǎn)，到2008年12月，采出程度達(dá)到61.21%，已進(jìn)入開采后期，水侵現(xiàn)象嚴(yán)重，氣水同產(chǎn)井占70%，多數(shù)井依靠泡沫排水維持生產(chǎn)，并展開過(guò)進(jìn)行泡排與防腐的配伍性研究，并于2003年連續(xù)油管試驗(yàn)成功，成為氣田排水采氣主要措施之一。由于氣田所產(chǎn)天然氣中的H2S、CO2對(duì)氣井具有較大的腐蝕性、氣井較深 （4300～4930m）、油套連通性差 （如張3井、張14井、張28井油管嚴(yán)重阻塞）、位于斷層附近張5井和張28井水氣比相對(duì)較高，這給排水采氣帶來(lái)困難。針對(duì)上述問(wèn)題，建議對(duì)張3井、張14井展開排量大、抗腐蝕的渦輪泵試驗(yàn)，作為氣田后期開采的后續(xù)工藝技術(shù)；針對(duì)張28井埋藏深、高水氣比以及油套聯(lián)通性差的問(wèn)題，建議展開電潛泵-氣舉符合排水試驗(yàn)。此外，應(yīng)篩選出與地層配伍的化學(xué)劑并使用毛細(xì)管柱技術(shù)對(duì)氣井進(jìn)行防腐和清除鹽垢。

[1]張倫友，孫家征.提高氣藏采收率的方法和途徑[J].天然氣工業(yè)，1992，12（5）：32-36.

[2]岡秦麟.中國(guó)五類氣藏開發(fā)模式[M].北京：石油工業(yè)出社，1995.

[3]胡永樂(lè)，羅凱，劉合年，等.復(fù)雜氣藏開發(fā)基礎(chǔ)理論及應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社，2006.

[4]李士倫，氣田開發(fā)方案設(shè)計(jì)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2006.

[5]賈長(zhǎng)青.胡家壩石炭系氣藏水侵特征及治水效果分析[D].成都：西南石油大學(xué)，2005.

[6]孫國(guó)明.徐深1區(qū)塊氣井增產(chǎn)措施優(yōu)選和關(guān)鍵技術(shù)研究[D].大慶：大慶石油學(xué)院，2008.

[7]李國(guó)玉.世界氣田圖集[M].北京：石油工業(yè)出版社，1991.

[8]張倫友.提高水驅(qū)氣藏采收率新途徑-早期治水法[J].天然氣勘探與開發(fā)，1998，21（3）：13-18.

[9]《國(guó)外六類氣藏開發(fā)模式及工藝技術(shù)》編寫組.國(guó)外六類氣藏開發(fā)模式及工藝技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1995.

[10]Armenta M.Dual-Completed Well to Increase Gas Recovery in Low Productivity Gas Reservoirs With Water Production Problems[J].Petroleum Society，2007，127：2004-2008.

[11]孫志道.裂縫性有水氣藏開采特征和開發(fā)方式優(yōu)選[J].石油勘探與開發(fā)，2002，29（4）：69-71.

[12]Adler A B，Crawford P B.Nitrogen Injection Into Water-Driven Gas or Condensate Reservoirs Increases Recovery[J].SPE12046-MS，1983.

[13]文玉蓮.氣藏動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法研究[D].成都：西南石油大學(xué)，2002.

[14]茍文安.大池干井氣田石炭系氣藏水侵早期治理現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及成效分析[J].天然氣工業(yè)，2002，22（4）：67-70.

[15]Armon A.Tackling Gas Field Decline With Efficient Chemical Water Shut-off：Successful Application on Peciko Field（East Kalimantan，Indonesia）[J].ITPC 12131-MS，2008.

[16]Chenevia P.Chemical Water Shut Off Interventions in the Tunu Gas Field：Optimisation of the Treatment Fluids，Well Interventions and Operational Challenges[J].SPE95010-MS，2005.

[17]Chaabouni H，Enkababian P.Successful Innovative Water-Shutoff Operations in Low-Permeability Gas Wells[J].SPE105262，2007.

[18]曲林.排水采氣工藝選型的探討[J].鉆采工藝，2005，28（2）：49-51.

[19]夏崇雙.不同類型有水氣藏提高采收率的途徑和方法[J].天然氣工業(yè)，2002，22（增）：73-77.

[20]劉琦，蔣建勛，石慶，等.國(guó)內(nèi)外排液采氣方法應(yīng)用效果分析[J].天然氣勘探與開發(fā)，2006，29（3）：51-53.

[21]劉東，崔金榜.復(fù)合氣舉排水采氣工藝在華北油田的應(yīng)用[J].天然氣技術(shù)，2008，2（4）：34-36.

[22]趙煊.排水采氣工藝技術(shù)研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011（4）：46-47.

[23]春蘭，魏文興.國(guó)內(nèi)外排水采氣工藝現(xiàn)狀[J].吐哈油氣，2004（3）：43-45.

[24]黎洪珍.池27井區(qū)排水采氣工程技術(shù)進(jìn)展及成效[J].鉆采工藝，2006，29（2）：57-59.

[25]艾天敬，鐘曉瑜，王南偉.張家場(chǎng)氣田泡沫排水采氣與氣井防腐配伍性研究及應(yīng)用[J].鉆采工藝，2001，24（6）：26-31.