深海底水气藏水侵规律与水侵风险识别方法

为了探索深海底水气藏控水开发策略,基于南海LS17-2深水气田的地质特征、水体特征及开发特征,针对水平井开展沿程产气剖面测试实验与大型3D底水气藏水侵物理模拟实验,定量分析底水脊进影响因素,在此基础上建立了适用于深海底水气藏开发的水侵风险识别方法。研究结果表明:①底水气藏开发过程中水体的脊进受到储层非均质性、生产制度、水平井筒趾跟效应的影响,并且上述3个因素对水侵的影响程度依次减小;②井区横纵比决定了气井产能是否会受到水侵风险的影响,而储层的非均质性会影响水侵风险识别界限,并且储层非均质性越强,横纵比安全界限值越小;③渗透率级差为1、10、20、30时,横纵比安全界限值依次为41.18、21.61、12.60、5.31;④基于建立的渗透率级差与井区横纵比安全界限值的关系曲线,A4H井储层平面渗透率级差为30、横纵比为77.20,远远大于横纵比安全界限值(5.31),该井受到水侵影响的风险高,必须进行控水开发。针对深海底水气藏的控水开发,提出以下策略:①通过改善水平井筒趾跟效应以及削弱储层非均质性的影响,来抑制底水的不均衡脊进,相应措施为适用于水平井的环通多级人造井底技术与变密度筛管技术...     

气藏早期水侵识别方法

地层出水会直接导致气井产能的损失与气藏采收率的降低,也会给气藏的开发带来严重的不利影响。在水驱气藏的开发中,水侵的早期识别是充分利用无水期进行生产与主动地实施治水措施的前提。目前水侵的识别方法主要有产出水分析、压降曲线识别、试井监测和模拟计算等。在阐述了这些方法的原理、适应性与存在的问题的基础上指出,应基于气井地质信息,采用多种方法进行水侵识别。     

边、底水气藏水侵规律可视化实验研究

针对边、底水气藏开发过程中的水侵问题,根据不同类型气藏的主要储集空间特征设计相对应的可视化物理模型,并利用水侵规律物理模拟实验系统开展了孔隙型、裂缝型、孔洞型和缝洞型气藏水侵规律可视化实验研究。结果表明：孔隙型气藏采出程度高,水侵前缘近似均匀推进,见水后水气比增加缓慢;水体在裂缝型气藏中优先沿着裂缝快速突进,同时在毛细管力和润湿性的作用下,储层基质发生渗吸,封闭基质中的气体,在缝网中间形成大量残余气,造成裂缝型气藏采出程度的大幅下降;储层中孤立的洞和缝主要为气藏提供储集空间,水体优先进入洞和缝,在局部对水侵影响较为显著,但对整体水侵前缘的推进影响不大;缝、洞沟通的气藏,水体沿着裂缝快速的充满洞,当出口端通过缝、洞与边、底水沟通时,气藏将在短时间内因为水淹而停产,此时气藏仅仅动用了缝和洞中的气体。研究成果对边、底水气藏的有效开发具有指导和实践意义。     

三重介质底水气藏非稳态水侵规律研究

裂缝水窜是三重介质底水气藏主要的水侵特征,水侵规律受储层特征、水体大小及生产压差影响显著。通过将气藏简化为"上气下水"的圆柱形物理模型,并将底水侵入气藏的过程抽象为溶洞系统和基岩系统中的地层水向裂缝系统窜流,沿裂缝系统经气水界面侵入气层,建立了底水非稳态水侵渗流数学模型,采用分离变量法、贝塞尔函数及拉普拉斯变换等现代数学分析方法对模型进行求解,求取了该模型裂缝系统压力的精确解,并利用加权平均法获得了气水界面处的平均压力。在此基础上,运用Duhamel原理建立了气水界面处水侵速度和气藏累计水侵量的计算方法。通过数值反演得到了三重介质底水气藏非稳态水侵典型曲线,将非稳态水侵过程划分成"裂缝系统早期线性流、裂缝系统径向流、溶洞系统向裂缝系统窜流、缝—洞系统径向流、基质系统向裂缝系统窜流及孔—缝—洞系统径向流"6个阶段,分析了水体大小、储层物性、裂缝系统水平渗透率和垂直渗透率之比及生产工作制度对非稳态水侵规律的影响,研究方法和结果对合理分析三重介质底水气藏水侵动态特征及优化气藏治水开发方案具有一定的指导意义。     

裂缝型底水气藏水侵动态研究

裂缝型底水气藏裂缝较为发育,储层非均质性强,气井普遍产水且形式较为复杂,为明确该类型气藏的水侵规律,准确预测气井的见水时间,以C气田Y层组裂缝型底水气藏为例,根据出水井的水侵特征及裂缝发育情况,总结出产水井的水侵模式,然后采用统计学方法,利用部分油藏地质参数,建立裂缝厚度、单井产量与气井出水时间的非线性关系,绘制裂缝型底水气藏气井产水时间的预测图版,从而预测气井在不同配产下的见水时间。该研究可为该类型气藏的合理开发提供一定的指导。     

裂缝型底水气藏水侵动态分析方法

对有水气藏水侵动态和储量核实的研究是气藏开发动态分析的基础工作,而针对裂缝型底水气藏相关分析方法的研究还较少,如何利用底水气藏的开发动态数据来研究水体性质及水侵动态,对底水气藏的开发后期实施有针对性的排水采气措施具有重要的实际意义。在参照底水气藏数学模型的基础上,结合针对边水气藏的AIF模型,运用水体影响函数理论,建立了底水驱AIF和压力动态分析模型,得到水体影响下的裂缝型底水气藏水侵动态分析方法,并引入非线性最优化法以获得气藏的水侵动态。利用VisualBasic语言编制气藏水侵动态分析程序,并依据一个实际典型裂缝型底水气藏——川南威远气田的生产数据进行了水侵动态验证分析。实例研究结果表明,该方法可以较为准确获得裂缝型底水气藏动态储量、水体性质和水侵动态,是裂缝型底水气藏水侵动态分析的好方法。     

边、底水气藏水侵机理与开发对策

边、底水水侵是导致气藏采收率偏低的主要原因,明确边、底水气藏的水侵机理与规律,有利于改善气藏的开发效果。为此,运用全直径岩心模拟边、底水气藏开发过程,研究其水侵机理、动态与规律。实验结果表明:对于均质气藏,只有边、底水能量充足且储层渗透性较好,气藏开发过程中才有可能发生大规模水侵,降低气藏最终采出程度;对于均质低渗透致密储层,边、底水水侵速度十分缓慢,对生产效果几乎没有影响,而边、底水能量主要决定于流体(水和气)自身的弹性膨胀能力和孔隙空间的压缩性。在物理模拟实验认识的基础上,建立了均质、非均质气藏边、底水侵计算模型。数值模拟计算结果表明:均质气藏储层水侵均匀推进,水侵速度慢;非均质气藏储层水沿着高渗透条带或高角度裂缝向井底推进速度快,且非均质性越强,水侵推进速度越快,气井见水时间越早。该研究成果丰富了对边、底水气藏水侵机理、动态与规律的认识,并为边、底水气藏的合理有效开发提供了具体对策。     

含边底水气藏的水侵量计算方法

在开发含边底水气藏的过程中,随着气体的采出,气藏压力逐渐降低,边底水会侵入气藏。在水侵初期阶段,由于水驱前缘距离井底较远,若水体分布较均匀,水驱前缘会较稳定驱进,此时水体的驱动作用补充了气藏的能量,使气藏的平均压力下降变缓,维持了气井的产气量。当气藏进入水侵中后期阶段,气井迅速水淹,井筒积液将严重影响产气。因此,分析气井的水侵动态,获得水侵发生的时间、水体规模以及各时间的水侵量对于开发含边底水气藏具有重要的意义。通过水驱气藏物质平衡方程与拟稳态水侵方程的结合进行迭代求解,运用C#编程语言,最终可根据气井生产数据拟合确定气藏动态储量、水体规模以及各时间的水侵速度、累计水侵量等参数。通过建立的气藏数值模拟机理模型,验证了本文方法的可靠性、矿场适用性以及获得结果的迅速性,本文方法计算结果误差较小,数值模拟结果直观展示了水侵量评价的正确性。     

和田河气田奥陶系底水气藏水侵机理研究

塔里木盆地和田河气田奥陶系底水气藏为裂缝性碳酸盐岩气藏，地质研究表明，该气藏水侵的主要方式为水锥型。为了分析该气藏底水上升规律，给开发方案设计提供科学依据，决定利用单井剖面模型对水锥机理进行研究。在分析其主要地质特征的基础上建立了单井剖面模型，采用数值模拟技术研究不同水体大小、不同有效厚度、不同射开厚度、不同非渗透层、不同地层渗透率、不同生产压差以及水平井技术对底水锥进的影响。结果发现，水体大小等因素都对底水锥进产生不同程度的影响，水平井则可以把“底水锥进”演变为“底水推进”。通过机理研究基本搞清了气藏底水运动规律，得出了防止和控制底水上升的措施。据此，建议气藏开发时采用水平井技术，气井部署在储层有效厚度大、平面渗透率较高、垂向渗透率较低的区域，射孔时应有一定的避射厚度，生产时要注意控制生产压差。     

涩北气田弱水驱气藏水侵早期识别方法

弱水驱气藏开发早期的水侵特征不明显,识别起来比较困难。现场多采用水样监测和对水气比曲线进行分析等方法对气藏的水侵特征进行识别,但这些方法都是在地层水进入气井之后才能进行判断,不利于提前采取预防措施。以涩北二号气田边水能量较弱的A气藏为例,通过引入生产指示曲线法、存水体积系数法和视地质储量法对气藏早期的水侵特征进行识别,并通过不同采出程度下的曲线特征进行了对比。结果表明：视地质储量法对气藏水侵作用敏感性强,曲线发生上翘拐点时对应的采出程度最低,比现场经验法低20%;视地质储量法水侵识别结果可靠性高,能更早地发现气藏的水侵特征。该研究成果对于无裂缝发育、孔隙性相对均质的弱水驱气藏进行早期的水侵特征识别具有指导意义。     

提升水驱气藏开发效果的先期控水技术

活跃水驱气藏通常会因为水侵、水淹而造成开发效益降低,使得该类气藏的采收率远低于不活跃水驱气藏。为此,提出了先期控水的技术思路。其原理是对活跃水驱气藏在开发早期就采取控水措施,即在水驱气藏投入开发前,认清水体分布特征,预测水侵方向、方位及水侵量,在地层水侵入的源头利用控水井先期开展控水作业,尽量延缓气藏水淹的时间。具体方法是:在气藏发生水侵的高渗条带的来水方位上部署控水井,实施排采泄压、阻隔拦截、诱导转向,或利用水驱气藏下部的低压储层对气藏侵入水实施纵向灌注、邻层转储,以削弱侵入水的能量、改变侵入水的流向、抑制边底水的活跃性,达到减缓水侵速度、阻隔水侵路线、减少水侵面积的目的,进而提升水驱气藏的开发效果、提高水驱气藏的最终采收率。以柴达木盆地涩北气田为例,进行了先期控水技术的部署与尝试。结论认为:该项技术是与油田注水开发相似但又相反的,可实现水侵气藏均衡开采、控水稳气的保护性开发技术。     

裂缝—孔隙型有水气藏水侵动态变化规律及关键参数计算方法

为了实现裂缝—孔隙型有水气藏的高效开发,需要掌握水侵的动态变化规律。为此,基于π定理,引入了反映水侵动态变化特征的无量纲参数进行水侵动态物理模拟实验方案设计;选取四川盆地川中地区某裂缝—孔隙型有水气藏储层全直径岩心开展水侵动态物理模拟实验,然后通过数值反演将实验结果转换为有水气藏水侵动态评价参数,进而研究裂缝—孔隙型有水气藏水侵动态变化规律,并建立水侵动态评价关键参数及水体体积的计算方法 ;在此基础上,以四川盆地中坝气田上三叠统须家河组二段气藏为例,进行水侵动态分析及水体规模评价。研究结果表明:①裂缝—孔隙型边、底水气藏水侵与产气同步发生,无水采气期井底压力与天然气采出程度呈线性关系,气藏产出地层水后水侵速度加快、水气比快速上升,最后趋于稳定的较高水气比;②无水采气期井底压降速率与稳定水气比主要受水体体积的影响,而单位压降气采出程度和稳定水气比又可用来评价水体体积;③建立了裂缝—孔隙型边、底水气藏无水采气期稳定单位压降气采出程度、稳定水气比与水体规模互相解释评价方法。结论认为:①气藏水侵生产动态曲线与岩心模拟水侵动态实验结果具有很好的一致性,根据已知的水体体积,可以预测无水采气期单位压...     

礁滩气藏产水来源分析与识别

气井产水严重影响着礁滩气藏的有效开发,为了掌控有水气藏开发的主动权,应及时对产水来源进行识别。文中以四川盆地龙岗礁滩气藏飞仙关组为研究对象,在测试、计算天然气饱和凝析水体积分数的基础上,分析了气井的产水特征及产出水化学特征。分析结果表明：凝析水的矿化度、Na＋/Cl-系数及Cl-,K＋＋Na＋质量浓度与地层水有明显区别;在气田开发过程中,气井产出水的上述各化学特征指标与生产水气比的变化趋势一致。据此建立了适于该气藏的产水来源判别指标体系,并确定了划分界限。应用结果表明,该综合判别方法操作简便,符合率高,可为气田的有效开发提供技术依据。     

多层疏松砂岩气藏水平井出水机理及防控对策——以柴达木盆地台南气田为例

柴达木盆地台南气田水平井出水已成为制约该气田稳产的主要因素。为破解上述难题,基于核磁共振测井解释技术,对储层束缚水饱和度分布特征进行研究,并结合该气田水平井投产初期的生产情况,确定投产即产出层内水的储层特征参数;通过岩心气驱水实验对束缚水产出的影响因素进行研究,通过隔夹层击穿实验开展隔夹层封隔能力的影响因素研究;采用数值模拟技术研究水平井在不同日产气量下,水平段长度对井底压力的影响;在此基础上,提出了该气田水平井出水防控对策。研究结果表明:①钻遇可动水饱和度大于7.2%、含气饱和度小于63.5%储层的水平井投产初期即会产出地层水;②泥质含量越低、生产压差越大越有利于束缚水的采出,平面非均质性较强的储层束缚水的产出是一个持续的过程;③隔夹层的封隔能力随夹层的垂向渗透率、含水饱和度减小而增强,随泥质含量、夹层厚度增大而增强;④泥质含量大于90%的Ⅰ类泥岩的突破压力约为4 MPa,泥质含量介于80%～90%的Ⅱ类泥岩的突破压力约为2MPa,泥质含量介于60%～80%的Ⅲ类泥岩的突破压力约为1.5MPa。结论认为,通过增加水平段长度和控制生产压差可以延缓边水侵入,延长气井无水采气期;水平井生产初期应均衡采气,生产过程中应加强动态监测,出水后应及时排水,以提高气井的累计产气量。     

气顶边水油藏气/水驱产油量贡献评价方法

通过对锦州油田S31油藏的油气、油水两相渗流规律研究,结合物质平衡方程,推导建立了气/水驱产油量贡献评价方法,量化了该类油藏气驱和水驱在累计产油量中的贡献,为气顶边水油藏可采储量和开发效果评估奠定了基础。研究结果表明：①水平井井网将气顶边水油藏分为受气驱作用和受水驱作用2个部分,可分别对其进行可采储量及开发效果评价;②气/水驱产油量贡献评价方法反映了该类油藏气/水驱贡献产油量与生产气油比、含水率存在内在联系,利用生产动态数据可计算出气驱和水驱在累计产油量中的贡献;③利用气驱、水驱贡献累计产油量和生产动态数据,结合气驱、水驱特征曲线,以及气驱、水驱开发效果评价图版,可以评价气顶边水油藏可采储量和开发效果,为油田后续挖潜指明方向。     

非均质底水气藏水平井井筒流量及压力剖面研究

在非均质底水气藏开发过程中,水平井钻遇不同渗透率的储层是影响水平井井筒流量以及压力剖面的重要因素.以非均质底水气藏水平井渗流理论研究为基础,利用微元法将非均质储层分为若干均质储层,并在每个均质区域考虑储层与井筒耦合的变质量流动,建立了求解非均质底水气藏产量以及压力剖面的半解析模型.实例分析表明,水平井井筒流量剖面随着渗透率分布的变化出现不同幅度的波动,渗透率级差越大,流量剖面波动的范围越大,且水平井钻遇高渗透储层越多,总产量也越大;在水平井井筒跟端与趾端附近,渗透率分布对井筒压力剖面基本无影响,而在水平井井筒中间部分,高渗透储层分布越多,压降越大,反之则压降越小,但整个水平井井筒压降仅为10-4 MPa左右,因此水平气井压力测试只需将压力计下到井筒跟端处.     

高温高盐产水气藏微胶堵水封堵特性实验

针对我国西北地区THN、S3、KL等深层高温高盐(井深超过5 000 m,温度140℃,矿化度20×10~4 mg/L)砂岩有水气藏,现有的常规堵水和选择性堵水技术难以有效解决气井排水采气和有效堵水恢复气井产能的问题。为此,有针对性地研制和筛选了能够在高温高盐条件下实现二次交联的丙烯酰胺微胶体系WJ-1,并进行了一系列堵水性能评价实验,包括注入压力、阻力系数、耐冲刷性及对气水两相渗透率的影响等。通过实验证实了微胶体系WJ-1成胶后的抗温抗盐特性良好,能达到THN、S3、KL等高温高盐深层产水气藏深部堵水的要求,该堵剂成胶后能有效封堵高渗孔道中的水侵,让气体的通过能力明显大于水的通过能力,表明注入微胶体系WJ-1能起到一定的"堵水不堵气"的效果。此外,进一步对WJ-1微胶体系的孔隙结构特征开展了核磁共振实验分析,测试了岩心中注入WJ-1微胶体系封堵后的T2谱图,结果显示其对水的封堵强度明显大于对气的封堵强度,进一步证实了所研制堵剂的选择性封堵能力。     

泊松比气水预测模型及其在碳酸盐岩储层中的应用

地震资料泊松比反演气水预测方法在砂岩储层中的应用效果稳定,但在碳酸盐岩储层中的预测效果还有待确认。为此,在四川盆地龙岗构造三叠系、塔里木盆地奥陶系、土库曼斯坦阿姆河右岸区块侏罗系等8个层系的碳酸盐岩储层中开展了应用研究。对测井资料的泊松比分析结果表明,碳酸盐岩储层含流体后,其泊松比由低到高依次对应于含气、同含气水、含水、致密层。基于该良好规律,可获得碳酸盐岩储层泊松比气水预测模型,随后制作合成地震记录,准确标定储层所在位置,进而可建立起测井泊松比与地震资料的关系,采用泊松比测井曲线约束地震资料进行反演的方法,并通过神经网络算法予以实现,从而得到泊松比反演剖面,能够较为清晰地反映储层含气、含水情况,由此获得的平面分布预测图可有效分析气水分布与构造、断层等的关系。在不同碳酸盐岩储层类型(如孔隙型、裂缝型、裂缝孔隙型、缝洞型)中的应用效果表明,该方法能有效识别碳酸盐岩储层的含气性和含水性,可作为气水预测的一种新手段。