川東沙坪場石炭系氣藏治水效果初步評價(jià)

李世臨 鄭 超 陸秀林 秦 偉 張文濟(jì) 何晉玲

(中國石油西南油氣田公司重慶氣礦)

0 引言

沙坪場區(qū)塊石炭系氣藏為川東地區(qū)大天池氣田中儲量和產(chǎn)能最大的氣藏，在氣藏開發(fā)中產(chǎn)生局部水侵，嚴(yán)重地影響了氣田生產(chǎn)規(guī)模和高效開發(fā)[1、2]。合理的地層水治理方式對氣藏開采規(guī)模的延續(xù)以及增加采收率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

沙坪場構(gòu)造地理位置位于重慶市梁平縣和墊江縣境內(nèi)，區(qū)域位置處于印支開江古隆起的西南斜坡帶上，為川東大天池構(gòu)造帶東翼斷下盤的1個(gè)潛伏構(gòu)造(圖1)。區(qū)內(nèi)發(fā)育有沙①、沙②、沙③及沙④等4條較大的逆斷層，各斷層向上消失于二疊系和三疊系，向下消失于志留系地層中(圖2)。

沙坪場區(qū)塊石炭系地層層位屬于上石炭統(tǒng)黃龍組(C2hl)，按其巖性自下而上分為三段。C2hl1：為石膏、白云巖或次生灰?guī)r；C2hl2：為一套白云巖；C2hl3：為原生沉積石灰?guī)r夾白云巖。石炭系儲層主要發(fā)育于C2hl2段中下部和C2hl3段的中部，巖性主要是溶孔角礫云巖、粉晶角礫云巖、粉晶云巖和殘余砂屑云巖。

1 地層水分布

川東石炭系氣藏屬邊水氣藏，氣水界面不統(tǒng)一，海拔高差懸殊，同一背斜高部位產(chǎn)水、低部位產(chǎn)氣而呈現(xiàn)出無規(guī)則的氣水體分布，高陡構(gòu)造帶的主體背斜構(gòu)造產(chǎn)層單一，天然氣充滿度低，其端部、翼部、斷層下盤構(gòu)造產(chǎn)層眾多、天然氣充滿度高[3]。

圖1 沙坪場區(qū)域位置

沙坪場區(qū)塊石炭系氣藏為斷層遮擋(西翼)和地層尖滅(北端)以及構(gòu)造圈閉的復(fù)合圈閉氣藏。Td94井完鉆測試結(jié)果產(chǎn)水，氣藏內(nèi)其余井均為氣井。在開采過程中，Td90、Td29、Td82、Td81、Td14井已先后產(chǎn)出地層水。Td94井所產(chǎn)地層水為封存水，Td90井為裂縫性水竄[4-6]，截止到2011年10月整個(gè)氣藏邊水活動并不強(qiáng)烈，只是在Td90井附近表現(xiàn)活躍，沙坪場區(qū)塊石炭系氣藏目前為以水驅(qū)為輔的彈性氣驅(qū)氣藏。

圖2 沙坪場區(qū)塊二疊系底界構(gòu)造

Td90井為東部邊水沿沙②號斷層北段裂縫性水竄，目前以Td90井井區(qū)為分界的北、中區(qū)域壓差較大，可能Td90井井區(qū)附近已經(jīng)被水占據(jù)通道，將兩區(qū)域分隔。

南段的Td82、Td29井由于距氣水界面距離近，自2006年便表現(xiàn)出邊水入侵，Td82井于2008年12月出現(xiàn)帶液困難，Td29井于2009年4月出現(xiàn)帶液困難； 2011年7月份Td82井水量明顯增大，產(chǎn)氣量在逐漸減少，水侵正在加劇。

北段的Td14井于2009年6月出現(xiàn)水侵跡象，氯根含量和礦化度急劇上升。Td81井于2009年4月產(chǎn)出地層水，到2011年4月10日，本井不能帶液生產(chǎn)，被迫關(guān)井，地層水入侵加劇。

2 水侵特征

2.1 水侵機(jī)理

氣藏水侵特征分為4類：①舌進(jìn)弱水侵型，相對高滲帶滲透率與儲層平均滲透率比值不大于2;②舌進(jìn)強(qiáng)水侵型，相對高滲帶滲透率與儲層平均滲透率比值在2～3之間；③裂縫弱水竄型，相對高滲帶滲透率與儲層平均滲透率比值在5～10之間；④裂縫強(qiáng)水竄型，相對高滲帶滲透率與層平均滲透率比值在100以上，Td90井區(qū)就屬于這種類型[4-6]。

2.2 地層水入侵的主要證據(jù)

(1)地層水侵入的地質(zhì)條件

氣藏北區(qū)與沙③號斷層北段距離較近，Td90井出水后的幾年未進(jìn)行排水，應(yīng)該有部分地層水進(jìn)入該區(qū)地層，同時(shí)，Td90井排水強(qiáng)度對該區(qū)水體活動有一定影響，由于長期極限產(chǎn)量生產(chǎn)，目前該區(qū)壓力較低，形成了壓降漏斗，導(dǎo)致水體推進(jìn)[6-7]。

(2)產(chǎn)水量增加、水氣比上升、水性顯示地層水特征[8]。

通過水氣比和水性分析可以看出，2009年4月，Td81井產(chǎn)出水的氯根含量由19mg/L上升到18700mg/L，礦化度由0.27g/L上升到506.34g/L，Li、Sr、Br、I、B等微量元素含量增加，表現(xiàn)出地層水特征；水氣比上升到0.1m3/104m3，產(chǎn)水量增加(表1，圖3)。

圖3 Td81井生產(chǎn)曲線圖

Td14井在2009年4月到現(xiàn)在，氯根含量由6963mg/L上升到33343mg/L，礦化度由0.54g/L上升到55.24g/L，Li、Sr、Br、I、B等微量元素含量增加，產(chǎn)水量增加，水氣比達(dá)到0.13m3/104m3，表現(xiàn)出地層水特征(表1，圖4)。

圖4 Td14井生產(chǎn)曲線圖

目前Td26、Td30、Td31、Td80、Td84、Td85、Td86、Td87、Td88、Td91、Td92 、Td93、Td31為凝析水，而Td29、Td82、Td96、Td030-1井水性資料均顯示，礦化度和氯根含量較高，鉀鈉和鈣鎂離子含量介于凝析水與地層水之間，表現(xiàn)出地層水與凝析水的混合特征(表1)。

表1 氣井水性動態(tài)監(jiān)測表

3 地層水治理措施及效果

隨著水侵影響逐漸加劇，氣藏采氣速度和單井產(chǎn)量會迅速下降，氣井自噴能力也減弱，甚至導(dǎo)致井底嚴(yán)重積液而停產(chǎn)(如Td81井)，從而使氣井開采難度大大增加，并降低氣藏采收率[9，10]。儲集層的微裂縫及孔隙一旦被地層水所占據(jù)，天然氣將在地層中被分割，導(dǎo)致此部分天然氣采出十分困難，從而減少動態(tài)儲量，影響最終采收率。地層水礦化度高、溫度高，因而腐蝕性很強(qiáng)，對輸氣管線、轉(zhuǎn)水裝置和脫水裝置等地面設(shè)施造成嚴(yán)重腐蝕，增加了氣井和氣藏生產(chǎn)管理難度。

3.1 Td90井排水采氣治理措施及效果分析

(1)排水采氣工作初期的實(shí)施情況與效果分析

2002年重慶氣礦對Td90井實(shí)施了堵水作業(yè)，未能實(shí)現(xiàn)堵水采氣的目的，隨著氣藏的開采，地層壓力下降，氣井無法自排，堵水采氣作業(yè)未能達(dá)到預(yù)期效果。隨后針對Td90井無法自排，曾采取過下連續(xù)油管液氮?dú)馀e、環(huán)空反注液氮助排、大型解堵酸化、車載壓縮機(jī)氣舉等多種助排方式，但均未見到實(shí)質(zhì)性的效果。

(2)高壓氣舉排水采氣效果分析

2006年1月開始對Td90井實(shí)施高壓氣舉排水采氣，經(jīng)過近一年的氣舉，Td90井仍不能自排，但產(chǎn)水量有所下降，鄰近氣井Td91井水氣比也有所降低，排水采氣工作初見一定成效。2007年4月對Td90井進(jìn)行了修井作業(yè)，更換了Td90井油管，優(yōu)化了管串結(jié)構(gòu)。2007年增壓改造之后，Td90井地層壓力下降速度0.0080MPa/d；氣藏北部Td14井地層壓力下降速度為0.0017MPa/d；氣藏中部天東30井地層壓力下降速度0.0116MPa/d；北部氣區(qū)地層壓力最低，從地層壓力的下降速度來看，水區(qū)下降速度明顯高于氣藏北區(qū)氣區(qū)，排水起到了保護(hù)北部氣區(qū)的效果。

Td90井高壓氣舉排水降低了水體能量，地層水對Td91井影響減弱，對Td14井、Td30井的影響不明顯(圖5)，排水措施的實(shí)施對氣藏的保護(hù)作用明顯，效果良好。

注：a、Td96井水氣比；b、Td30井水氣比；c、Td81井水氣比；d、Td14井水氣比；e、Td91井水氣比；f、Td90井排水量

(3)電潛泵排水效果分析

2009年11月初電潛泵開始試運(yùn)行，排水量最高達(dá)到418m3/d，排水量穩(wěn)定在350m3/d左右，排水量較此前的高壓氣舉排水量稍有增加。油套壓力均有上升，并于12月初開始產(chǎn)出天然氣(0.2×104m3/d)，其排水效果比較理想，基本上能達(dá)到保護(hù)氣藏的目的。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，Td91井、Td30井在Td90井關(guān)井期間均受到了影響，Td14井壓力變化不明顯。在Td90井關(guān)井及排水期間，沙坪場區(qū)塊石炭系未出地層水氣井氯離子含量范圍在31mg/L(Td87井)～4679mg/L(Td96井)之間，沒有氣井出現(xiàn)水量、氯離子含量大幅上漲的現(xiàn)象，出水氣井未出現(xiàn)水量大幅上漲。

3.2 氣藏南段排水采氣措施實(shí)施效果分析

2006年氣藏南段出現(xiàn)邊水入侵特征，根據(jù)2007年5月穩(wěn)定試井解釋成果，在綜合考慮儲層的供氣能力后，將Td82井的合理配產(chǎn)在5×104m3/d左右，Td29井的合理配產(chǎn)在6×104m3/d左右。在水侵初期將兩井的產(chǎn)量控制在合理產(chǎn)量范圍內(nèi)，將會降低氣井壓力下降速度，減緩邊水入侵，達(dá)到延長無水采氣期的目的，但是降低產(chǎn)量同時(shí)會降低氣井帶液生產(chǎn)能力。

表2 天東90井及周邊氣井井底流壓統(tǒng)計(jì)表

Td29井于2009年4月開始泡排后，通過不斷調(diào)整加注制度，有效解決了氣井積液的問題(圖6)。

圖6 Td29井生產(chǎn)曲線圖

Td82井于2008年12月實(shí)施泡排之后，氣井帶液能力有所提高，生產(chǎn)情況有明顯的改善(圖7)。雖增產(chǎn)幅度不大，整體呈現(xiàn)遞減趨勢，產(chǎn)水量波動較大，整體呈現(xiàn)遞增趨勢，在產(chǎn)量和氣井能量不足的情況下，泡排劑的加入增強(qiáng)了攜液能力，見到了比較明顯的效果。

圖7 Td82井生產(chǎn)曲線圖

3.3 氣藏北段排水采氣措施實(shí)施效果分析

Td14井在出地層水后，及時(shí)采取控水生產(chǎn)，壓力回升，生產(chǎn)平穩(wěn)，效果顯著。2009年6月Td14井出地層水后，于7月8日實(shí)施控水采氣，進(jìn)行了產(chǎn)量調(diào)整，由14×104m3/d降低到10×104m3/d，很快便見到效果，到2009年8月8日，套壓由8.57MP上升到10.66MPa，油壓由6.62MPa上升到9.8 MPa ，氯根含量14144mg/L降低到9mg/L，其余微量元素含量下降到1mg/L以下，產(chǎn)水量和水氣比下降，地層水特征消失(圖4)Td91井在Td90井未排水期間水氣比較高，后一直采取控制井口壓力生產(chǎn)，目前水性仍為凝析水，生產(chǎn)情況穩(wěn)定。

4 結(jié)論與建議

(1)在南區(qū)目前主要為泡沫排水采氣，適合于該區(qū)壓力較低的現(xiàn)狀。

Td82、Td29井目前井口油壓已經(jīng)與輸壓持平(5.8 MPa)，套壓僅僅比油壓高0.6 MPa；產(chǎn)量也較低，添加泡排劑增強(qiáng)氣井的攜液能力，是排水采氣措施最好的選擇。

(2)氣藏北區(qū)實(shí)施的控水采氣措施適合于當(dāng)前的生產(chǎn)現(xiàn)狀。

(3)繼續(xù)對Td90井實(shí)施強(qiáng)排水，加大排水力度。排水力度不得低于300m3/d，方可減緩地層水入侵的速度。

(4)建議氣藏北區(qū)即Td90井附近補(bǔ)打一口井，既可實(shí)行排水采氣，也可以作為天東90井的排水替代井，以在天東90井進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)不影響到氣藏的排水強(qiáng)度，從而減緩水體向氣藏內(nèi)部推進(jìn)的速度。

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