示蹤劑在澀北氣田邊水推進(jìn)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

劉俊豐 朱秋琳 聶鵬程 溫中林 李澍 賈存贏

1中國(guó)石油青海油田天然氣開發(fā)公司2任丘市中生潛能石油科技有限公司

示蹤劑在澀北氣田邊水推進(jìn)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

劉俊豐1朱秋琳1聶鵬程1溫中林1李澍2賈存贏2

1中國(guó)石油青海油田天然氣開發(fā)公司2任丘市中生潛能石油科技有限公司

通過(guò)對(duì)6個(gè)層組10個(gè)井組注示蹤劑監(jiān)測(cè)并結(jié)合氣藏?cái)?shù)值模擬和動(dòng)態(tài)分析，得知各見(jiàn)劑井組的水侵方向和水侵速度，了解了層組邊水整體的侵入趨勢(shì)。不同監(jiān)測(cè)層組水侵速度差異較大，水侵速度介于2.7～5.2m/d，水侵方向沿高壓區(qū)向低壓區(qū)推進(jìn)。影響邊水推進(jìn)速度的主要因素有物性、壓差和構(gòu)造形態(tài)。在監(jiān)測(cè)期間未見(jiàn)示蹤劑的監(jiān)測(cè)井并不能說(shuō)明監(jiān)測(cè)井未受邊水波及影響，只能說(shuō)明在當(dāng)前壓力、構(gòu)造位置、生產(chǎn)狀況等方面因素的影響下，邊水還未推進(jìn)到監(jiān)測(cè)井。經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)Ⅰ—2—2層組采氣速度控制在2.5%～3.0%較為合理，穩(wěn)產(chǎn)末期采出程度受采氣速度的影響程度最小。

澀北氣田；示蹤劑；邊水監(jiān)測(cè)；水侵速度；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

1 澀北氣田出水現(xiàn)狀

澀北氣田屬于中—強(qiáng)邊水水驅(qū)氣藏，由于采氣速度過(guò)快，導(dǎo)致邊水快速推進(jìn)，部分層組受水侵影響嚴(yán)重，氣田年水氣比呈現(xiàn)大幅度增加趨勢(shì)，逐步進(jìn)入氣水同產(chǎn)階段。出水是導(dǎo)致澀北氣田產(chǎn)量不穩(wěn)定、產(chǎn)量遞減和天然氣可采儲(chǔ)量降低的主要因素，同時(shí)也加劇了氣井的出砂。因此對(duì)氣藏的邊水分布、推進(jìn)方向和速度的認(rèn)識(shí)極為重要。

澀北氣田目前受水侵影響的小層共有38個(gè)，平均水侵面積比例為32%。出水類型為邊水的氣井共174口，占總井?dāng)?shù)的28.6%。邊水水體能量越強(qiáng)，層組遞減率越高，如表1所示。其中遞減率大于15%的層組有17個(gè)，占層組總數(shù)的35.46%，年遞減產(chǎn)能82.44×104m3，占遞減產(chǎn)能的51.64%。

表1 邊水水體能量與遞減率的關(guān)系

2 示蹤劑測(cè)試工藝

根據(jù)示蹤劑的監(jiān)測(cè)原理[1]，筆者首次把這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于澀北氣田邊水的監(jiān)測(cè)。依據(jù)層組的出水情況、構(gòu)造部位及邊水可能的推進(jìn)方向，在氣藏的氣水邊界處選擇已經(jīng)水淹停趟的氣井注入示蹤劑，并在氣藏內(nèi)部選井取水樣來(lái)監(jiān)測(cè)。結(jié)合示蹤劑現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料和氣藏?cái)?shù)值模擬，對(duì)邊水的推進(jìn)規(guī)律進(jìn)行半定量的描述。

2.1 示蹤劑用量

氟苯甲酸示蹤劑種類多、測(cè)試靈敏度高（Ng級(jí)別）、熱力學(xué)和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，其流動(dòng)特性與氚水類似[2]，故選用氟苯甲酸作為本次示蹤的有效示蹤物質(zhì)。示蹤劑用量取決于測(cè)試地層的非均質(zhì)性、井距、厚度、孔隙度、含水飽和度、井外侵入水的稀釋效應(yīng)和示蹤劑在地層表面的吸附量等因素。根據(jù)多年礦場(chǎng)測(cè)試結(jié)果，得到該類物質(zhì)用量的計(jì)算公式，見(jiàn)式（1）和式（2）

式中Vp為最大稀釋體積（m3）；h為地層平均厚度（m）；?為孔隙度；Sw為含水飽和度。

式中A為示蹤劑的注入用量（kg）；μ為余量系數(shù)。

通過(guò)計(jì)算，本次示蹤劑的用量為水驅(qū)油藏用量的10倍。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)注入工藝

對(duì)于水驅(qū)油藏其注入工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，而邊水氣藏的示蹤劑注入需要經(jīng)過(guò)試壓—通層—注劑—清水驅(qū)替幾個(gè)過(guò)程，以便將注入的示蹤劑全部驅(qū)替到地層中。

2.3 取樣制度

鑒于澀北氣田邊水推進(jìn)速度較慢，針對(duì)監(jiān)測(cè)井制定了以下取樣制度：①注劑前，從各監(jiān)測(cè)井取得一個(gè)本底樣品作為檢測(cè)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；②監(jiān)測(cè)前半年，從各監(jiān)測(cè)井每10天取一個(gè)水樣；③監(jiān)測(cè)半年后，從各監(jiān)測(cè)井每周取一個(gè)水樣。

3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果

3.1 監(jiān)測(cè)井見(jiàn)劑情況

經(jīng)過(guò)近2年的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，在10個(gè)監(jiān)測(cè)井組中共有8口監(jiān)測(cè)井見(jiàn)到示蹤劑。各見(jiàn)劑井的見(jiàn)劑情況如表2所示。

表2 見(jiàn)劑井見(jiàn)劑情況

3.2 水侵速度

由表2可以看出，不同層組水侵速度差異較大，目前整體水侵速度高于以邊部井見(jiàn)水時(shí)間計(jì)算值（0.96m/d）。水侵速度增加的主要原因是隨著開采的進(jìn)行，采出程度提高，注采井間壓差增大，在壓差作用下，監(jiān)測(cè)井均或多或少的有輕微出砂現(xiàn)象，井間形成高滲通道，使得水侵速度加快。

以澀北一號(hào)氣田Ⅳ—1層組為例，該層組澀4—20井的見(jiàn)水時(shí)間為2004年7月，見(jiàn)水速度為1.28m/d。目前層組采出程度比2004年提高了12.50%，壓力下降了3.43MPa，井間壓差平均增加了2.50MPa，該井組目前的平均水侵速度為4.0m/d，

式中W為水體活躍程度；h為井底距離原始?xì)馑缑娴母叨龋╩）；Δp1為出水時(shí)井底生產(chǎn)壓差（kg/cm2）；Δp2為井底生產(chǎn)壓差（kg/cm2）；Qw為產(chǎn)水量（m3/d）。

判斷水體活躍程度的標(biāo)準(zhǔn)：W＞1時(shí)為邊水活躍區(qū)；W=0.1～1時(shí)為邊水較活躍區(qū)；W＜0.1時(shí)為邊水不活躍區(qū)。經(jīng)計(jì)算，臺(tái)南Ⅴ—1層組、二號(hào)快于以邊部井澀4—20井見(jiàn)水時(shí)間計(jì)算值（1.28m/d）。

3.2.1 水侵速度與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)參數(shù)的關(guān)系

統(tǒng)計(jì)分析了見(jiàn)劑的8口監(jiān)測(cè)井與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系，得出以下認(rèn)識(shí)：氣井采出程度每增加一個(gè)百分點(diǎn)，水侵速度平均增加0.22m/d；產(chǎn)氣量每增加1000×104m3，水侵速度平均增加1.16m/d。產(chǎn)氣量及采出程度的增加與水侵速度的增加呈負(fù)相關(guān)特性，其原因是在壓差、物性和構(gòu)造因素的影響下，各層組水侵速度差異較大，水侵速度快的井，水相滲透率高，導(dǎo)致氣井產(chǎn)氣速度減小，進(jìn)而影響采出程度。

3.2.2 壓差與水侵速度的關(guān)系

統(tǒng)計(jì)分析了注劑井與見(jiàn)劑井之間壓差與水侵速度的關(guān)系，得出以下認(rèn)識(shí)：壓差是發(fā)生水侵的必要因素，壓差與水侵速度呈正相關(guān)特性（即壓差越大水侵速度越快）；但同一井組壓差大的水侵速度不一定快，水侵速度快的井出水量不一定大，因其還受到構(gòu)造和物性的影響。綜上所述，影響水侵速度的因素主要包括壓差、物性和構(gòu)造形態(tài)。

3.3 水侵方向

平面上同一層組受物性、壓差和構(gòu)造形態(tài)的影響，其不同部位的水侵速度亦不同，水侵方向沿著高壓區(qū)向低壓區(qū)推進(jìn)。以澀北一號(hào)氣田Ⅳ—3層組為例，該層組澀4—13井組的水侵方向主要由高壓區(qū)向低壓區(qū)推進(jìn)，沿著東南向西北方向推進(jìn)。由于澀4—52井構(gòu)造位置較澀4—48井和澀4—4井高，采出程度最低，因此澀4—13井向澀4—52井推進(jìn)速度最慢；澀4—13井與澀4—4井井間壓差最小，但井間滲透率最高，因此推進(jìn)速度最快；澀4—13井與澀4—48井井間壓差最大，推進(jìn)速度次之。

3.4 水體活躍度

以構(gòu)造長(zhǎng)、短軸將層組劃分為東南、東北、西南、西北4個(gè)區(qū)域，根據(jù)邊、底水活躍程度計(jì)算公式[3]得到受水侵影響較為嚴(yán)重的4個(gè)層組（臺(tái)南Ⅳ—2、臺(tái)南Ⅴ—1、一號(hào)Ⅳ—1、二號(hào)Ⅲ—1—2）不同區(qū)域的水體活躍程度Ⅲ—1—2層組的水體活躍程度較高，臺(tái)南Ⅳ—2層組水體最活躍區(qū)為東北部，一號(hào)Ⅳ—1層組水體活躍區(qū)為東南、西北部。計(jì)算得到的水體活躍區(qū)氣井出水量大，平均日產(chǎn)水為10.67m3，最大達(dá)到52.68m3，且出水量持續(xù)增加，出水屬邊水水侵。結(jié)合氣藏?cái)?shù)值模擬動(dòng)態(tài)模型，邊水活躍區(qū)也是水侵速度較快區(qū)，例如臺(tái)南Ⅳ—2層組東北部，剩余氣飽和度降低速度較快，說(shuō)明該區(qū)域水侵速度快。氣井出水時(shí)，剩余氣飽和度在41%左右。

3.5 開發(fā)方案預(yù)測(cè)

開發(fā)方案的調(diào)整是以目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀為基準(zhǔn)，結(jié)合氣藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。以二號(hào)Ⅰ—2—2層組為例，該層組目前共有氣井19口，截至2013年5月底，該層組累計(jì)產(chǎn)氣4.20×108m3，累計(jì)產(chǎn)水21301m3、水氣比50.75m3/106m3、采出程度12.95%、采氣速度3.30%，日產(chǎn)能力31.90×104m3。根據(jù)動(dòng)態(tài)分析結(jié)果，該層組采氣速度較高，在西南翼邊水推進(jìn)跡象明顯，澀R33—1井生產(chǎn)不到一年便水淹停趟。

由于該層組采氣速度較高，因此方案預(yù)測(cè)依據(jù)是該層組目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀，以目前井網(wǎng)為準(zhǔn)（報(bào)廢氣井除外），采取自然衰竭的開采方式（當(dāng)壓力降低至2.5MPa時(shí)轉(zhuǎn)為定壓降產(chǎn)）。采氣速度的制定以該層組26.01×108m3方案儲(chǔ)量為基礎(chǔ)，分別以2.5%、3.0%、3.5%、4.0%進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)時(shí)間為2013年4月30日至2028年12月31日，總共預(yù)測(cè)15年，以此來(lái)模擬不同采氣速度下對(duì)層組穩(wěn)產(chǎn)及采出程度的影響程度。方案參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表3，不同采氣速度下穩(wěn)產(chǎn)年限、采出程度預(yù)測(cè)見(jiàn)表4。

從表4預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可知，層組穩(wěn)產(chǎn)及采出程度受剩余地質(zhì)儲(chǔ)量和氣井出水的影響；采氣速度越高，穩(wěn)產(chǎn)年限越短，采出程度越低。因此Ⅰ—2—2層組的采氣速度控制在2.5%～3.0%較為合理，穩(wěn)產(chǎn)末期采出程度受采氣速度的影響程度最小。

表3 不同采氣速度方案參數(shù)設(shè)置

表4 不同采氣速度下穩(wěn)產(chǎn)年限、采出程度預(yù)測(cè)

4 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)6個(gè)層組10個(gè)井組注示蹤劑監(jiān)測(cè)并結(jié)合氣藏?cái)?shù)值模擬和動(dòng)態(tài)分析，得知各見(jiàn)劑井組的水侵方向和水侵速度，了解了層組邊水整體的侵入趨勢(shì)。

（2）不同監(jiān)測(cè)層組水侵速度差異較大，水侵速度介于2.7～5.2m/d，水侵方向沿高壓區(qū)向低壓區(qū)推進(jìn)。

（3）影響邊水推進(jìn)速度的主要因素有物性、壓差和構(gòu)造形態(tài)。

（4）隨著氣井采出程度的提高，注采井間壓差增加，目前水侵速度高于以邊部氣井見(jiàn)水時(shí)間計(jì)算的速度。氣井采出程度每增加一個(gè)百分點(diǎn)，水侵速度增加0.22m/d；產(chǎn)氣量每增加1000×104m3，水侵速度增加1.16m/d。

（5）經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)Ⅰ—2—2層組采氣速度控制在2.5%～3.0%較為合理，穩(wěn)產(chǎn)末期采出程度受采氣速度的影響程度最小。

（6）在監(jiān)測(cè)期間未見(jiàn)示蹤劑的監(jiān)測(cè)井并不能說(shuō)明監(jiān)測(cè)井未受邊水波及影響，只能說(shuō)明在當(dāng)前壓力、構(gòu)造位置、生產(chǎn)狀況等方面因素的影響下，邊水還未推進(jìn)到監(jiān)測(cè)井。

（7）首次將示蹤劑應(yīng)用到氣田邊水監(jiān)測(cè)中，通過(guò)監(jiān)測(cè)能夠了解不同部位的水侵速度差異、影響因素和主水侵方向，可為澀北氣田均衡采氣提供依據(jù)。

[1]姜漢橋，劉同敬．示蹤劑測(cè)試原理與礦場(chǎng)實(shí)踐[M]．東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，2000.

[2]劉怡君，郭明，尤慧艷，等．高效液相色譜分析七種氟苯甲酸示蹤劑[J]．分析試驗(yàn)室，2009，11（28）：111-114.

[3]曲俊耀，曲林．四川裂縫——孔隙型有水氣藏的水封與解封[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2001.

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.076