迪那2氣田氣水過渡帶及氣水分布模式研究

冉麗君 白 蓉 姚 超 王開宇 王偉偉 李紹華 陳 袁

（1.中國(guó)石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫(kù)爾勒 841000；2.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041）

0 引言

從迪那2氣田測(cè)井解釋和鉆井測(cè)試情況來看，其氣水關(guān)系復(fù)雜，氣水界面不統(tǒng)一，存在較大的氣水過渡帶。而氣水過渡帶認(rèn)識(shí)不清會(huì)直接影響氣田有效開發(fā)，如氣井見水時(shí)間提前、氣藏穩(wěn)產(chǎn)期限縮短、儲(chǔ)量計(jì)算不精確等，因此需要對(duì)氣水過渡帶進(jìn)行精細(xì)研究，從而更準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)氣藏氣水分布特征，更好地指導(dǎo)氣藏開發(fā)。

迪那2氣田屬于低孔低滲和低孔特低滲儲(chǔ)層，非均質(zhì)性較強(qiáng)，對(duì)于這類氣藏，采用常規(guī)測(cè)井解釋難以識(shí)別氣水過渡帶［1］。毛細(xì)管壓力曲線是定量表征儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征的最直接方式，是反映儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性的最好依據(jù)［2-6］。因此，利用毛細(xì)管壓力曲線結(jié)合相滲曲線，參考測(cè)井解釋、完井試氣等資料研究氣水過渡帶分布特征，可以為氣田后續(xù)開發(fā)提供技術(shù)對(duì)策，為氣田長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)打下基礎(chǔ)。

1 儲(chǔ)層特征及氣藏類型

迪那2氣田主要含氣層位為古近系蘇維依組、庫(kù)姆格列木群，其中蘇維依組劃分為3個(gè)巖性段，從上至下分別是蘇一段（E2-3s1）、蘇二段（E2-3s2）、蘇三段（E2-3s3），庫(kù)姆格列木群同樣從上至下細(xì)分為庫(kù)一段（E1-2km1）、庫(kù)二段（E1-2km2）、庫(kù)三段（E1-2km3）。蘇一段、蘇三段、庫(kù)二段為主要的產(chǎn)氣層段，之間存在穩(wěn)定或不穩(wěn)定的泥巖隔夾層［7］。巖性物性分析表明，古近系儲(chǔ)層總體上屬于低孔低滲和低孔特低滲儲(chǔ)層，孔隙度主要分布區(qū)間為4%～10%，滲透率主要分布區(qū)間為0.05～1.5 mD，非均質(zhì)性較強(qiáng)，縱向上儲(chǔ)層變化較大；蘇維依組E2-3s1、E2-3s3儲(chǔ)層物性相對(duì)較好，E2-3s2粒度變化較大，泥質(zhì)層增多、砂體連續(xù)性變差；庫(kù)姆格列木群相較蘇維依組整體物性變差，僅E1-2km2物性相對(duì)較好。

迪那2氣田為背斜構(gòu)造圈閉，主要目的層蘇維依組氣藏中部（埋深3 415 m）地層壓力為106.22 MPa，壓力系數(shù)為2.06～2.29 MPa／100 m，地層溫度為136.27℃，氣藏氣水界面為埋深3 700 m。氣藏類型總體為一個(gè)受背斜構(gòu)造控制的常溫超高壓、低含凝析油的塊狀底水凝析氣藏［8］。

2 氣水過渡帶計(jì)算

2.1 公式推導(dǎo)

根據(jù)迪那2氣藏溫度、壓力、天然氣密度等參數(shù)，首先推導(dǎo)出氣藏條件下液柱高度和毛細(xì)管壓力的計(jì)算公式，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)毛細(xì)管壓力曲線、相滲曲線，最終計(jì)算出氣水過渡帶的厚度（圖1）。

圖1 氣水過渡帶厚度計(jì)算思路圖

實(shí)驗(yàn)室用壓汞法測(cè)定毛細(xì)管壓力，由于測(cè)試條件不可能與氣藏條件完全一致，所以需要將實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的毛細(xì)管壓力換算到地層條件下的毛細(xì)管壓力，轉(zhuǎn)換公式為：

式中，(pc)r為地層條件下的毛細(xì)管壓力，MPa；σr為氣水兩相界面張力，mN／m；θr為氣水兩相接觸角，（°）；σl為汞與空氣的界面張力，mN／m；θl為汞與空氣接觸角，（°）；(pc)l為實(shí)驗(yàn)室條件下的毛細(xì)管壓力，MPa。

已知汞與空氣的界面張力為480 mN／m，接觸角為140°，而地層條件下氣水接觸角為0°，地層條件下氣水兩相界面張力取決于氣藏中的溫度和壓力，通過實(shí)驗(yàn)室不同溫度、壓力條件下所得到的氣水界面張力可知迪那2氣藏氣水兩相界面張力為45 mN／m，將各參數(shù)帶入式（1），得到地層條件下毛細(xì)管壓力：

當(dāng)流體密度一定時(shí)，可以利用式（3）將毛細(xì)管壓力值換算成相應(yīng)的液柱高度：

式中，h為氣水界面以上氣的液柱高度，m； ρw為地層條件下水的密度，kg／m3； ρg為地層條件下的天然氣密度，kg／m3；γo為天然氣相對(duì)密度，無量綱； pr為地層壓力，MPa；Zr為地層壓力偏差系數(shù)；Tr為地層溫度，K。

通過式（4）計(jì)算得出迪那2氣藏天然氣密度為363 kg／m3，將此結(jié)果帶入式（3）并結(jié)合式（2），最終得到地層條件下的毛細(xì)管壓力和氣液柱高度的關(guān)系式為：

2.2 氣水過渡帶計(jì)算

迪那2氣藏東西部物性差異較大，考慮到區(qū)塊代表性和資料齊全性（做過毛細(xì)管壓力實(shí)驗(yàn)和相滲實(shí)驗(yàn)且數(shù)據(jù)點(diǎn)較多）兩個(gè)因素，在迪那2氣田東部、中部、西部選擇了DN202井、DN201井、DN205H井分別計(jì)算氣水過渡帶厚度（圖2）。

圖2 迪那2氣田古近系頂面構(gòu)造圖

在實(shí)驗(yàn)中，首先盡量選擇同一深度即物性相同的樣品，并將實(shí)驗(yàn)得到的毛細(xì)管壓力曲線和相滲曲線疊置，再根據(jù)式（5）將氣柱高度投在毛細(xì)管壓力曲線的縱坐標(biāo)上，從而直觀展示氣水分布特征。以DN201井為例，該井氣水界面位于白堊系地層，地層物性較差且孔隙度約6%，因此選擇物性較接近的實(shí)驗(yàn)樣品（深度為4 987.99 m的數(shù)據(jù)點(diǎn)，孔隙度為6.8%）。從圖3a可以看出，臨界含水飽和度為46%（A點(diǎn)，該點(diǎn)水相滲透率為0），對(duì)應(yīng)的毛細(xì)管壓力為15 MPa，根據(jù)公式計(jì)算液柱高度為276 m；臨界含氣飽和度為93%（B點(diǎn)，該點(diǎn)氣相滲透率為0），對(duì)應(yīng)的毛細(xì)管壓力為0.35 MPa，計(jì)算得出氣柱高度為6.4 m。在毛細(xì)管壓力曲線上，A點(diǎn)以上為產(chǎn)純氣區(qū)，B點(diǎn)以下為產(chǎn)純水區(qū)，A和B之間則為氣水同產(chǎn)區(qū)，氣水過渡帶厚度為266 m［9］。

圖3 迪那201井4 987.99 m氣水過渡帶厚度計(jì)算圖

用同樣的方法計(jì)算得出DN205H井蘇三段氣水過渡帶厚度為180 m，DN202井庫(kù)二段氣水過渡帶厚度為205 m。其余儲(chǔ)層段的氣水過渡帶厚度因缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無法計(jì)算，考慮到氣水過渡帶厚度和儲(chǔ)層物性相關(guān)性較大，將3口井所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并統(tǒng)一整理，總結(jié)出區(qū)塊儲(chǔ)層物性和氣水過渡帶厚度的關(guān)系（表1）。根據(jù)各儲(chǔ)層段的物性并參考表1，分析得到各層段的氣水過渡帶厚度（表2）。

表1 迪那2區(qū)塊儲(chǔ)層物性和氣水過渡帶厚度關(guān)系統(tǒng)計(jì)表

表2 迪那2區(qū)塊各儲(chǔ)層段氣水過渡帶厚度表

3 氣水分布模式建立

3.1 氣水分布模式建立

根據(jù)表2的氣水過渡帶厚度，結(jié)合迪那2氣田自由水面位置（埋深3 880 m），計(jì)算各層段純氣層底界的深度，從而建立迪那2氣田氣水分布模式（圖4）。如圖4所示，儲(chǔ)層整體上具有東部氣水過渡帶較薄，純氣層底界較深的特點(diǎn)；縱向上看蘇一段、蘇三段物性較好，氣水過渡帶較薄，純氣層底界較深，而白堊系物性較差，純氣層底界較高。

3.2 氣水分布模式驗(yàn)證

將迪那2氣田單井測(cè)試成果疊加到建立的氣水分布模式上進(jìn)行驗(yàn)證（圖5），其中DN2-8井在白堊系內(nèi)部測(cè)試兩層，下層測(cè)試為氣水同層，測(cè)試結(jié)果和氣水分布模式相符；DN3井蘇一段下部測(cè)試為氣水同層，DN205H井蘇三段測(cè)試為含水氣層，這兩層都位于氣水過渡帶內(nèi)上部，證明建立的氣水分布模式和實(shí)際測(cè)試結(jié)果相符，為后期新井射孔層位的優(yōu)選、完鉆井深的合理確定打下基礎(chǔ)。

圖4 迪那2氣田氣水分布模式圖

圖5 迪那2氣田氣水分布模式驗(yàn)證圖

4 結(jié)論

1）通過測(cè)試資料證明采用毛細(xì)管壓力曲線結(jié)合相滲曲線的方法研究氣水過渡帶的分布特征并依此建立氣水分布模式的方法是可行的，可以在類似的低滲氣藏使用。

2）從建立的氣水分布模式可以看出，氣田東部較西部氣水過渡帶更薄且純氣層底界更深，庫(kù)二段、白堊系純氣層底界依次變淺，此結(jié)論對(duì)氣藏儲(chǔ)量精細(xì)計(jì)算、射孔方案設(shè)計(jì)以及開發(fā)中后期防水、控水具有指導(dǎo)意義。