厚層非均質(zhì)氣藏避水方案研究

伍銳東

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335)

厚層非均質(zhì)氣藏避水方案研究

伍銳東

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335)

海上某氣田W氣藏為一厚度超過100m的邊水氣藏，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，平面及縱向上物性差異均較大。由于厚層非均質(zhì)水驅(qū)氣藏的特殊性，目前有關(guān)制定該類氣藏開發(fā)技術(shù)方案中如何避水的經(jīng)驗或方法相對較少。研究主要從開發(fā)井井型選擇、開發(fā)井井位和射孔層段、采氣速度等方面進(jìn)行了優(yōu)化研究，結(jié)果表明實現(xiàn)W厚層非均質(zhì)氣藏有效避水措施主要有：選用直井與大斜度井相結(jié)合的井型；保持氣藏西側(cè)定向井距內(nèi)含氣邊界距離600～1000m，避射氣藏底部1/5～1/3層段；控制構(gòu)造高部位開發(fā)井的采氣速度在6.5%～7.5%，邊部位開發(fā)井采氣速度在3%～4%。

厚層；非均質(zhì)氣藏；射孔層段；采氣速度；避水

1 W氣藏地質(zhì)特征及開發(fā)難點

圖1 W氣藏含氣面積圖

W氣藏構(gòu)造形態(tài)近似條帶狀，面積約32km2，長軸方向長約10.3km，短軸方向?qū)?.6～3.5km(圖1)，探明天然氣地質(zhì)儲量達(dá)450×108m3，氣藏類型為層狀邊水氣藏。該氣藏儲層沉積相特征主要為辮狀河三角洲前緣分流河道沉積，具有砂體厚度大、河道多期疊置的特征，目前已完鉆4口探井，探井鉆遇砂體厚度在117～132m，單井鉆遇少量泥巖夾層，厚度1～3m，連井對比未發(fā)現(xiàn)連片發(fā)育的隔層。物性分析結(jié)果顯示儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)，縱向上表現(xiàn)為正韻律特征，由下至上物性逐漸變差，巖心或壁心孔隙度6.6%～22.3%，平均為9.6%，滲透率0.92～261mD，平均為14mD，氣藏底部滲透率高達(dá)300mD，而頂部滲透率僅1mD左右；此外，平面上物性變化也較大，氣藏中北部W-4井區(qū)物性相對較差。根據(jù)沉積韻律、物性、電性及隔夾層特征，可將W氣藏劃分為上段和下段2套亞砂體，W上段孔隙度平均為8.9%，滲透率平均為4.7mD；W下段孔隙度平均為12.1%，滲透率平均為27.3mD。

針對氣藏厚度大、非均質(zhì)性強(qiáng)(特別是正韻律)的特點，開發(fā)方案制定過程中需充分考慮如何避免邊水過早進(jìn)入氣藏內(nèi)部，影響開發(fā)效果。研究從開發(fā)井井型、井位、射孔層段、采氣速度等方面進(jìn)行優(yōu)化分析，制定相應(yīng)的避水對策，從而最大限度地提高開發(fā)效果。

2 厚層非均質(zhì)氣藏避水方案

2.1 開發(fā)井井型選擇

不同開發(fā)井井型不僅產(chǎn)能不同，而且生產(chǎn)過程中生產(chǎn)壓差也會有差別，因而對于控制邊底水推進(jìn)速度和開發(fā)效果的影響也不相同。針對W氣藏氣層厚度大、砂體分布穩(wěn)定、隔夾層不發(fā)育的特點，設(shè)計了4種開發(fā)井井型方案來進(jìn)行比選：方案1開發(fā)井以直井為主；方案2開發(fā)井以水平井為主，其中7口水平井位于氣藏上段，4口水平井位于氣藏下段；方案3開發(fā)井以大斜度井為主；方案4開發(fā)井以直井與大斜度相結(jié)合的方式。

圖2 推薦方案開發(fā)井部署圖

綜合考慮到開發(fā)效果與鉆完井難易程度，推薦采用方案4，即直井與大斜度井組合的開發(fā)井型(圖2)，直井或大斜度井能充分動用類似的厚層非均質(zhì)氣藏縱向上各個亞砂體的儲量，使氣層底部高滲帶與上部物性較差的部位同步開采，避免局部采氣速度過快導(dǎo)致邊水快速突破進(jìn)入氣藏內(nèi)部，影響開發(fā)效果；大斜度井主要部署在物性相對較差的W-4井區(qū)，以提高該井區(qū)開發(fā)井產(chǎn)能，使全氣藏都得到有效開發(fā)。

表1 不同井型方案開發(fā)效果對比表

圖3 8號井位置優(yōu)化結(jié)果

2.2 開發(fā)井井位優(yōu)化

氣藏開發(fā)方案制定過程中，在保持相對合理的井網(wǎng)井距前提下，開發(fā)井通常會選擇部署在遠(yuǎn)離邊水的高部位，以減少水侵影響。對于W氣藏而言，其東部存在一條主斷層F1，地球物理信息及綜合地質(zhì)研究認(rèn)為F1斷層對氣藏主體部位具有較好的封堵性；此外，氣藏東北部還存在一條斷層F2，兩條斷層的存在對東部方向邊水具有較好的阻擋作用，因而氣藏東側(cè)開發(fā)井受邊水影響較小，而西側(cè)開發(fā)井受邊水影響較大，有必要對氣藏西側(cè)開發(fā)井位置進(jìn)行了優(yōu)化研究。以8號井為例，圖3顯示的是其井控儲量采出程度、高峰產(chǎn)水量與其距內(nèi)含氣邊界距離之間的關(guān)系，由圖3可以看出，8號井距內(nèi)含氣邊界的最優(yōu)距離在900m左右，小于該距離，開發(fā)井過于靠近邊水，導(dǎo)致其無水期采出程度、最終采出程度均降低，高峰日產(chǎn)水量增大；反之，超過900m距離后，雖然高峰產(chǎn)水量減少，但生產(chǎn)期末采出程度有所降低，主要原因是井網(wǎng)不完善導(dǎo)致其井控儲量動用率降低。在此基礎(chǔ)上，對氣藏西側(cè)其他開發(fā)井井位進(jìn)行了優(yōu)化分析，結(jié)果表明西部開發(fā)井(2、4、6、8、10號井)距離內(nèi)含氣邊界距離在600～1000m時開發(fā)效果最佳。

2.3 開發(fā)井生產(chǎn)層段優(yōu)化研究

針對W氣藏儲層為正韻律且非均質(zhì)強(qiáng)的特征，為防止邊水沿某一方向突破，從而進(jìn)入氣藏內(nèi)部，對氣藏不同部位定向井的射孔層段進(jìn)行了優(yōu)化；同時對W-4井區(qū)大斜度井斜井段(裸眼完井)長度進(jìn)行了優(yōu)化研究。

2.3.1 開發(fā)井射孔層段優(yōu)化

開發(fā)井射孔層段的選擇與儲層物性、單井產(chǎn)能、井所處位置等因素有關(guān)[5～7]，表2為8號井射孔層段對開發(fā)效果的影響分析表，當(dāng)射孔層段少于3/4時，底部高滲帶產(chǎn)能無法充分釋放，初期配產(chǎn)最多穩(wěn)定4a，后期產(chǎn)量遞減較快，導(dǎo)致開發(fā)效果欠佳；但若射孔層段超過3/4，底部高滲帶全部打開易導(dǎo)致邊水過早進(jìn)入氣藏內(nèi)部，因而其最佳射孔方案為避射底部1/4井段。其他開發(fā)射孔段優(yōu)化結(jié)果為：靠近東部斷層以及物性差的部位，水體難以突進(jìn)，該部分井選擇射開整個氣層段(圖4)；靠近邊水的開發(fā)井(1、2、8、10、12、14號井)射孔層段對邊水推進(jìn)影響較明顯，其避射氣藏底部1/5～1/3層段時開發(fā)效果較理想。

表2 8號井射孔層段對其開發(fā)效果的影響(采出程度為井控儲量采出程度)

圖4 定向井射孔層段示意圖

圖5 大斜度井斜井段長度對開發(fā)指標(biāo)的影響(4號井)

2.3.2 大斜度井斜井段長度優(yōu)化

為對比不同斜井段長度對邊水推進(jìn)規(guī)律及氣藏開發(fā)效果的影響，模擬計算了大斜度井斜井段長度分別為200、400、600、800m時的開發(fā)效果，結(jié)果見圖5。對比結(jié)果顯示，斜井段越短，氣井見水時間越晚，原因是氣井產(chǎn)能不足，穩(wěn)產(chǎn)期短，地層壓力下降慢，導(dǎo)致邊水推進(jìn)速度慢，但無水期及預(yù)測期末采出程度均較低，開發(fā)效果較差；隨著斜井段長度的增加，無水期末及生產(chǎn)期末采出程度呈現(xiàn)先升高后穩(wěn)定的趨勢，相應(yīng)的見水時間則有所提前。綜合考慮氣井見水時間、采出程度、鉆井成本等因素，推薦4口大斜度井斜井段長度在600～700m之間。

2.4 合理采氣速度確定

氣藏開發(fā)一般要求采取合適的采氣速度，過低的采氣速度會加長投資回收期，不利于實現(xiàn)好的經(jīng)濟(jì)效益；過高的采氣速度，會使穩(wěn)產(chǎn)期過短，不能保證向下游用戶穩(wěn)定供氣，同時可能造成地層水快速進(jìn)入氣藏內(nèi)部，影響最終的開發(fā)效果。

為研究采氣速度對W氣藏?zé)o水采氣年限、無水采氣期采出程度及預(yù)測期末采出程度等開發(fā)指標(biāo)的影響[8～10]，共設(shè)計了6種不同采氣速度的方案來進(jìn)行模擬計算，結(jié)果見表3。由表3可知，方案5、6中高、低部位氣井采用相同或相近的采氣速度生產(chǎn)，氣藏整體無水采氣期較短，高峰產(chǎn)水量較大，而無水期末、預(yù)測期末采出程度均較低；方案 7、8、9、10高、低部位氣井采用不同的采氣速度生產(chǎn)，高部位的采氣速度分別為6%、6.5%、7% 和7.5%，相對應(yīng)的邊部位采氣速度分別為4.2%、3.9%、3.4%和3%。模擬結(jié)果表明，隨高部位產(chǎn)氣速度的增加，無水期末與生產(chǎn)期末采出程度均呈現(xiàn)先增后穩(wěn)的態(tài)勢，氣藏見水時間則不斷延后，從方案7的5.7a推后至方案10的7.1a，主要原因是邊部位開發(fā)井采氣速度越高，邊水推進(jìn)速度越快，鄰近邊水氣井見水時間相應(yīng)提前，導(dǎo)致開發(fā)效果變差。由此可見，在全氣藏整體采氣速度相等的情況下，適當(dāng)提高構(gòu)造高部位區(qū)域的采氣速度，減小低部位的采氣速度，即實現(xiàn)“高部位開發(fā)井高配，邊部位開發(fā)井低配”，可以延緩邊水的推進(jìn)速度，延長無水采氣期，提高無水期和最終采出程度。對W氣藏而言，高部位開發(fā)井采氣速度宜保持在6.5%～7.5%，邊部位開發(fā)井采氣速度宜控制在3%～4%。

表3 數(shù)模法確定合理開發(fā)井距結(jié)果表

3 結(jié)論

1)直井與大斜度井組合的井型是實現(xiàn)W厚層非均質(zhì)氣藏有效開發(fā)的理想井型，其既能保證儲量充分動用，又能充分釋放產(chǎn)能，降低生產(chǎn)壓差，避免邊水沿底部高滲帶快速進(jìn)入氣藏內(nèi)部。

2)保持氣藏西側(cè)定向井距內(nèi)含氣邊界距離600～1000m，避射氣藏底部1/5～1/3層段，且物性較差的W4井區(qū)大斜度井斜井段長度保持在600～700m，則可防止正韻律、非均質(zhì)強(qiáng)的W氣藏儲層過早邊水突破。

3)W氣藏不同部位的開發(fā)井在開發(fā)過程中宜采用不同的采氣速度；構(gòu)造高部位開發(fā)井的采氣速度宜保持在6.5%～7.5%，構(gòu)造邊部位開發(fā)井的采氣速度宜控制在3%～4%，從而達(dá)到控制邊水推進(jìn)速度，延長無水采氣期，提高無水期和最終采出程度的效果。

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[編輯] 黃鸝

2016-11-20

國家科技重大專項(2016ZX05027-004)。

伍銳東(1983-)，男，碩士，工程師，主要從事油氣田開發(fā)工作，8481262@163.com。

TE375

A

1673-1409(2017)7-0070-05

[引著格式]伍銳東.厚層非均質(zhì)氣藏避水方案研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版), 2017,14(7):70～74.