盒8、山1段致密气藏地层水赋存机理及主控因素——以苏里格某区块为例

针对苏里格某区致密含水气藏储量基数大、动用程度低、气井普遍产水等开发难点,综合利用地质、动态资料等一体化分析,深入研究了地层水赋存机理及其主控因素。结果表明:①中二叠统盒8、下二叠统山1段气藏地层水具有中等偏高矿化度特征,属于封闭环境下的局部滞留水;②地层水微观产状主要为束缚水、毛细管水、自由水,宏观赋存样式主要为构造低部位滞留水、透镜状滞留水、孤立透镜体水,明确了苏里格某区不同类型储层内部地层水赋存及其开发特征;③毛细管力和天然气向上浮力控制了地层水的产状,导致气水垂向分异不明显、气水两相混储,生烃强度、成岩作用、储层非均质性、构造特征控制了地层水的赋存样式及空间分布。结论认为:①构造低部位滞留水主要分布在局部构造低点的高渗河道砂体发育区;②透镜状滞留水主要分布在构造低洼平缓的河道充填相致密厚层砂体内部;③孤立透镜体水主要分布在河道间孤立砂体发育区。     

苏东南区陕X井区地层水产出控制因素分析

致密砂岩气已成为全球非常规天然气勘探的重点领域。苏里格气田是中国目前发现规模最大的整装致密砂岩气气田。鄂尔多斯盆地苏里格气田致密砂岩气储层具有储层物性差、厚度薄、非均质性强等特点,在未经压裂的情况下一般不能获得自然工业产能。近年来苏里格气田部分区块面临气井产水严重,地层水产出机理、控制因素及气水分布关系不明确等问题,严重制约了苏里格气田天然气的高效开发。苏东南区陕X井区井间产水差异性较大,部分气井产水严重,查明研究区气水分布规律、地层水产出机理及控制因素,对区块后续产能建设及高效开发具有重大的意义。本文从地层水化学特征、分布规律及储层物性、砂体展布等方面对陕X井区地层水产出控制因素进行分析研究,并取得一定认识。     

鄂尔多斯盆地盒8段致密气藏气水分布特征及成因分析

鄂尔多斯盆地上古生界盒8段致密砂岩气藏含气饱和度分布范围为17%～87%,不同地区气水分布特征存在明显差异,成因机理不明确。通过对盒8段致密砂岩储层特征和压差、浮力作用下致密砂岩储层中天然气运聚特征的分析,阐明了不同区块盒8段气藏气水分布特征及成因机理。研究结果将盒8段气藏划分为超低含水饱和度区、束缚水区、局部自由水区3类。超低含水饱和度区位于盆地东部的子洲、清涧地区,成因为天然气饱和充注后高温天然气对束缚水进一步蒸发汽化;局部自由水区主要分布于盆地西部和盆地北缘的鄂托克前旗、鄂托克旗和伊金霍洛旗地区,成因为天然气充注量及动力不足,对地层水驱替不彻底,浮力作用下在储层物性较好或裂缝发育的构造高部位气水发生分异,含气富集受储层物性和局部构造双重控制;束缚水区主要位于乌审旗、定边、吴起和横山地区,成因为致密储层可动水基本被天然气全部驱替,束缚水主要分布于孔隙的边角处和微细毛管中,浮力不发挥作用,气水混储。     

致密砂岩气藏产水机理及其对渗流能力的影响

致密砂岩气藏具有低孔、低渗,储层物性差,非均质性强等地质特征,在岩性构造背景下,气水关系复杂,地层中气水赋存状态多样。烃类充注成藏时,很难将地层中的水完全驱替出来,会有部分滞留水残存在地层中。对于不存在边底水、层间水等自由水的致密砂岩气藏,储层中的可动水是气井产水的主要来源。气井见水将严重影响气井的产能和泄流半径,导致井底压力和产量迅速下降,生产压差和废弃压力显著增加,缩短了气井生产周期。为此,调研了国内外学者对致密砂岩储层可动水赋存状态和产出机理、可动水产出规律及控制因素、可动水对储层渗流能力影响等多方面的研究方法及成果,在分析和总结目前研究成果的基础上,针对致密砂岩气藏开发过程中的产水问题及其对开发的影响,提出了下一步的研究方向及改进建议,以期改善致密砂岩气藏的开发效果,提高最终采出程度。     

致密砂岩气水分布特征——以鄂尔多斯盆地东部临兴地区为例

鄂尔多斯盆地临兴地区垂向上发育多套致密砂岩气层,目前生产最大问题是大部分井产水且井间产水量差异大,研究区气水分布规律和控制因素认识不清严重制约了该区天然气勘探开发进程。水化学分析显示致密砂岩目的地层水为CaCl_2型,气藏未受大规模破坏;通过岩石薄片观察、核磁实验分析,地层水赋存特征主要受不同孔隙类型组合和孔隙结构影响。可动自由水主要赋存于残余粒间孔、溶蚀粒间孔内,毛管水、束缚水主要赋存于溶蚀颗粒孔和晶间孔内;气水分布主要受生烃强度、输导体系、构造幅度、储层非均质性影响,远离源岩储层断裂输导能力差时储层自由可动水含量较高,且在一定的构造幅度下存在气水分异现象。气田开发过程中宜针对气水分布规律在开发井部署、合层开采及排采制度上进行优化。     

含水致密气藏特征、开发风险与有效动用对策——以苏里格气田含水区为例

苏里格气田是我国致密气成功开发的典范,随着气田开发逐渐深入,气藏产水问题逐渐凸显,气田西部、东北部及西南部属含水致密气藏,此类气藏探明储量规模达万亿立方米,规模效益开发面临较大风险。分析表明,产出地层水主体为Ca Cl2型,以变质的古沉积水为主,可划分为自由水、毛细管水与束缚水3种类型。含水致密气藏的形成与分布受生烃强度、微构造、储层非均质性及断裂系统等因素影响,含水致密气藏主体位于低生烃强度区,局部正向微构造单元发育富气区。评价表明,含水致密气藏的开发存在地层水侵入、气井产量低、投资回收难度大、开采成本上升、安全环保及管理等多种风险。需加强以微构造为核心的甜点区预测、气水层测井解释识判、有效储层空间精细描述、直井/定向井+水平井混合式井网开发、优化排采措施与攻关低成本排采技术、产出水集中处理与安全环保预防、全过程水侵防控与风险管理等攻关研究,从而为含水致密气藏的效益动用提供有效技术支撑和对策保障。     

鄂尔多斯盆地北部十里加汗区带致密砂岩储层流体赋存状态及分布特征

鄂尔多斯盆地北部十里加汗区带上古生界高产气层与低产气层、(含气)水层共存分布,目前对其气水分布的特征、规律及影响因素认识不清,制约了该区天然气勘探开发的进程。为此,统计分析了该区上古生界地层水的矿化度、pH值及离子含量等数据,发现该区地层水水型基本为CaCl_2型;进而利用钻井岩心、录井、测井及分析测试等资料,结合地层水地球化学特征分类评价结果,厘清了地层水的成因、类型、控制因素和空间分布特征,并建立了该区气层、水层和干层的测井识别图版,明确了储层流体的赋存状态与分布规律。结论认为:1 CaCl_2型地层水指示该区地层封闭性好,有利于天然气聚集成藏;2该区储层流体存在自由水、毛细管水和束缚水3种赋存状态,自由水主要分布在区带西部,束缚水主要分布在区带东部,而毛细管水则在全区普遍存在;3将所建立的测井识别图版在该区锦86等井进行了应用,识别结果与试气结果基本一致,表明该识别图版能够有效识别气水层。     

苏里格气田西部S48区气水分布特征

苏里格气田西部盒8段、山1段为主力产层,气水关系十分复杂,投产气井大多存在不同程度产水现象,严重影响了气井正常生产和产能评价部署。基于试气、动态监测资料,分析苏里格气田西部S48区产水气井和不产水气井生产曲线特征的差异性,将生产井划分为3种类型,即试气和生产中均无水型、试气无水但生产中出水型、试气和生产中均出水型,进而以生产动态资料和试气资料作为约束,分析出水井出水部位所对应的测井曲线特征。结果表明：试气无水但生产中出水井,若测井含气响应良好,试气结论为气层,生产出水的水源多为产层上下围岩中的地层水,若测井响应较差,试气结论为含气层,则生产出水的水源多为产层内的毛细管水;试气和生产中均出水型井,测井解释、试气结论多为气水同层,生产出水的水源多为产层内的自由水;将测井资料结合试气、生产资料综合分析,有利于判断气层、水层;含气层与气水同层测井响应特征相似,在电阻率-声波时差交会图中均分布于气层区、干层区、水层区之间的过渡区域。根据气藏中气层、含气层、气水同层、干层、水层的纵向配置关系,将气水分布纵向特征划分为5种类型,即纯气型、上气下水型、上干/水下气型、气水共存型、气层与干/水层间互型,并针对不同类型的气水分布,分别提出了工程改造措施。     

苏西致密砂岩气藏产水机理与渗流规律研究

苏里格西区低渗致密砂岩气藏具有高压、低产气、高产水的特点,区块自投入生产开发以来目前面临气井产水现象严重,大量生产井积液减产甚至停产的突出问题。本文通过研究目的层微观孔隙结构尺度下的储层产水机理,揭示致密砂岩气藏渗流规律,确定影响储层产水的主控因素,结合研究区储层静动态特征提出有效的生产开发对策。研究结果表明,苏西主产水型为自由水和可动束缚水,渗流规律由生产压差直接控制,区块开发应当保证控压与控水相结合的原则,尽量避免应力敏感性及水锁效应的发生。气井在投产时应合理配产,控制生产压差,防止由于生产压差过大束缚水转变为可动水、产水量增大的情况出现。     

低渗透岩性气藏含水特征分析与测井识别技术——以苏里格气田为例

鄂尔多斯盆地苏里格地区上古生界发育低渗透砂岩岩性气藏。随着苏里格气田勘探向北部、西部的拓展,在大面积含气背景下,部分井、层出现不同程度的产水,出水井产水量大小、含水特征各异,平面分布规律复杂,影响了单井产量的提高和储量评价工作。为此,以苏里格气田为例,从低渗透岩性气藏成藏机理出发,分析了气藏充注不充分的条件下低渗透岩性气藏的含水特征,结合储层微观、宏观非均质特征,明确了束缚水、层间水和滞留水３种地层水赋存状态,分析了其测井响应特征及识别方法,结合试气工艺方案的优化,提出了有针对性的气层改造措施,以期达到控水增气的目的。     

苏里格气田致密砂岩气藏效益开发含水饱和度上限

苏里格气田致密砂岩气藏含水饱和度高,投产含水率上升快,随着气井含水率增大,产量急剧降低甚至停产。在产水气井开采动态特征研究的基础上,建立气井累计采气量和采收率与含水饱和度的关系;结合单井投资及气价,确定气井收回投资所要求的最低累计采气量;并以此为依据,确定储集层含水饱和度上限。同时以气井最低累计采气量为标准,结合储集层含水饱和度及厚度,给出测井解释确定气层、气水层及含气水层的量化指标。结果表明：苏里格气田中区致密砂岩储集层的含水饱和度上限为48.2%,气井生命周期内经济最低累计采气量为1 260×10⁴ m³时,气井为效益开采。     

基于气水相对渗透率曲线的产水气井开采效果评价——以苏里格气田致密砂岩气藏为例

如何定量评价不同产水量对气井开采效果的影响程度,一直是业内期待解决的问题。为此,依据气水两相渗流理论,在深入对比研究的基础上,提出了利用气水相对渗透率曲线定量评价产水气井开采效果的新方法,从而实现了对产水气井产能、产量、最终累计采气量和采收率的定量评价。进而以鄂尔多斯盆地苏里格气田致密强非均质性砂岩气藏为例,充分利用不同类型及不同产水程度气井实际生产动态资料,在进行大量计算的基础上,验证了该方法的实用性与可靠性,最终建立了苏里格气田产水气井在不同水气比条件下,气井产能、产量、最终累计采气量及采收率定量评价的经验公式和图版,为现场推广应用提供了技术支撑。研究结果表明:目前苏里格气田西区产水严重,水气比变化范围大,若平均水气比为1.0 m~3/10~4m~3,则气井产能、累计采气量及采收率的降低程度分别为24.4%、24.4%、17.4%;若气井水气比为2.0 m~3/10~4m~3,则气井产能、累计采气量及采收率的降低程度分别为40.2%、40.2%、33.2%。     

鄂尔多斯盆地苏里格气田西南部地层水特征与气水关系

对地层水发育、分布和化学特征的认识,是致密砂岩气藏高效开发、建立防早期水窜方案的基础之一。采用大量岩心观察、常规离子浓度测试、生烃条件和试气分析,研究苏里格气田西南部地层水化学特征、存在形态、分布特征,明确区内气水分布规律和控制因素,探讨地层水对天然气成藏的影响。结果表明：①区内地层水以残余水和变质古沉积水为主,具典型低钠氯系数、低镁钙系数特征,有利于天然气聚集成藏和保存;②按赋存状态可将地层水分为气藏边底水、层间致密带束缚水、孤立地层水3种;③地层水多与天然气共存,气水关系复杂,没有统一气水界面,纯气层较少,多为含气水层、气水同层;④河道砂体中部多为气层、差气层,河道边部、底部、河口坝多为水层、气水同层。总结认为：①气水分布受多种因素影响,其中生烃强度、砂体展布从根本上控制了气水分布格局,非均质性影响水体运移,导致产水井在平面分布上差异较大。②开发目标应集中于河道砂体物性较好的构造高部位,避开易产水的河道边部、底部以及河口坝。     

阜阳地区非常规气藏勘探前景浅析

致密砂岩气、煤层气、页岩气等非常规油气资源正在成为当前储量增长的主体,非常规油气资源在未来能源结构中的地位越来越重要。通过对阜阳地区的成藏条件分析,并与鄂尔多斯苏里格致密砂岩气田对比,认为阜阳地区石炭一二叠系煤系烃源岩具有广覆生烃的能力,并与砂岩储层呈指状、互层状接触,在喜山期断裂活动的背景下,油气运移顺畅,在煤系地层...     

苏里格大型致密砂岩气藏形成条件及勘探技术

苏里格地区位于鄂尔多斯盆地西北部,勘探面积约40000 km²,主要发育低渗、低压、低丰度的大型致密气藏。经过10余年的勘探,发现了目前我国最大的天然气田--苏里格气田,探明天然气地质储量2.85×10¹² m³。总结其成藏地质条件和勘探技术发现,平缓的构造与烃源岩广覆式分布、稳定的沉积与储集体大面积分布、建设性成岩作用与相对高渗储层分布、天然气近距离运聚成藏与高的聚集效率等因素是苏里格大型致密气藏形成的主要控制因素;全数字地震勘探、复杂气层测井精细评价、致密砂岩储层改造等技术是苏里格大型致密气藏勘探开发的关键技术。     

致密砂岩气藏孔渗结构下限及对气水分布的影响——以苏里格气田苏48和苏120区块储层为例

苏里格气田是典型的致密砂岩气藏,其气水分布特征复杂,对产能的影响较大。应用铸体薄片、高压压汞、相渗等多种实验测试资料,分析了研究区的孔喉结构下限及对气水分布的影响。研究结果表明,苏48区块孔隙类型主要发育岩屑溶孔、粒间孔和晶间孔,苏120区块孔隙类型以岩屑溶孔、晶间孔为主;研究区气水的可动孔喉下限为0.003 8μm,水膜厚度为0.002μm,毛细管水影响的孔喉半径区间为0.003 8～0.050 0μm;气水分布特征在宏观上主要受岩性控制,在微观上受孔喉分布的影响;储层孔渗特征对气水分布的影响较为复杂。     

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区十里加汗区带下石盒子组1段岩性圈闭成藏动力及气水分布特征

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区十里加汗区带发育低渗透砂岩气藏,主力含气层二叠系下石盒子组1段（盒1段）储层非均质性强,局部含水。因此,明确气水赋存状态、分布特征及其主控因素是该区天然气勘探开发的关键。为了分析在浮力作用下致密储层中气水垂向分异条件,对研究区盒1段3类储层开展了压汞和气水相渗实验,并计算了3类储层在气藏条件下的毛细管阻力。结果表明,由于储层非均质性强、连续厚度小,储层中连续气柱浮力小于毛管中值压力,因此盒1段储层不具备气水完全分异的条件。在平缓构造背景下,浮力很难成为大面积低渗储层的充注动力,超压是低渗岩性圈闭的主要成藏动力。通过分析研究区3个岩性圈闭的气层、气水同层及水层的含气饱和度及毛细管压力曲线的差异性,反推了3个岩性圈闭成藏动力。西部的独贵加汗圈闭成藏动力最大,定义为“强动力圈闭”,东部的苏布尔嘎圈闭成藏动力最小,定义为“弱动力圈闭”。在圈闭成藏动力的研究基础上,根据气层与水层在致密非均质性储层中的赋存状态与叠置类型,将3个圈闭中的气、水层分为6种模式。通过分析不同圈闭成藏条件、圈闭动力与气水分布的差异,认为生烃强度和圈闭封闭性是圈闭成藏动力主控因素,圈闭动力和储层非均质性展布共同控制气水分布。     

苏里格气田成藏条件及勘探开发关键技术

截至2017年,鄂尔多斯盆地苏里格地区有利勘探面积为5.5×10⁴km²,天然气总资源量近6.0×10¹²m³,已探明(含基本探明)储量为4.77×10¹²m³,已建成产能为230×10⁸m³/a的天然气生产规模,是中国陆上发现的储量最大的天然气田。多年研究表明:①苏里格气田产层主要为上古生界二叠系石盒子组8段和山西组1段,为典型的致密砂岩气藏;②石炭系本溪组、二叠系太原组和山西组广泛发育的煤系地层为气藏提供了充足的气源;③发育"敞流型"湖盆三角洲沉积模式,平缓底形、多源供砂、强水动力、多期叠加控制着大面积储集砂体的分布;④储层为河流-三角洲相砂岩,物性较差、非均质性强,平均孔隙度为4 % ~12 % ,平均渗透率为0.01~1 mD;⑤气藏具有广覆式生烃、弥漫式充注、近距离运聚、大面积成藏等特征;⑥气藏压力系数为0.62~0.90,属低压气藏,单井产量低;⑦沙漠区全数字地震技术、黄土塬非纵地震技术、测井精细评价技术、致密砂岩储层改造技术、水平井开发技术是苏里格气田勘探开发的关键技术。     

致密气藏束缚与可动水研究

致密气藏一般束缚水含量高，但不少气井仍可产出水，这种现象很难解释。采用离心毛细管压力法、气驱水动态法及核磁共振法在实验室内研究测定气藏束缚水饱和度，用测井方法确定气藏原始含水饱和度，根据原始含水饱和度与束缚水饱和度相差值大小来确定可动水饱和度大小。采用中原油田桥口、白庙致密气藏及鄂尔多斯大牛地气田具有代表性的岩心开展渗流实验测试后发现：随着气流速度的增大，岩心含水饱和度逐渐减小，甚至会低于用常规方法测试的束缚水饱和度，相应气相渗透率也逐渐增大，说明气层束缚水是相对气相渗流速度的一个物理量，即具有速度敏感性，再不是一个定值，这就解释了致密气藏束缚水高、原始含水饱和度比束缚水低而地层水有可能流动的原因。研究结果对其他致密气藏的开发也有直接的指导意义。