水侵识别技术在水驱气田的应用

宋刚祥

(中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海 200335)

0 引 言

随着东海水驱气藏开发的深入，部分气井出水严重影响气井产能[1-3]。为了提高气藏开发效果，需要开展产水规律研究，进行水侵动态预测[4-6]，寻找有效的治水控水措施。为了正确认识水驱气藏水侵规律，学者对出水气井生产动态数据及其产层的物性参数进行了统计对比，研究了不同气井动、静态特征的共性和差异，对气井出水变化规律进行了描述。中国学者根据四川须家河组水驱气藏开发特征建立了裂缝性水驱砂岩气藏的水侵特征图版，但目前针对拟均质砂岩气藏的水侵特征图版尚未建立[7-9]。目前，确定产水类型及出水层位的传统方法有水气比法、水性分析法、油藏数值模拟技术等方法[10-12]，这些方法都有其局限性。水性分析法不直观，且难以形成规律性认识；数模法建模复杂，尚不能判断出水类型。针对目前水侵识别及预测的技术难点，利用气藏不同开发阶段的生产数据、动态监测资料及水分析化验数据，形成了一套从气藏水侵早期识别到开发中后期进行气藏类型划分、水侵识别及预测的关键技术。其中，对于具有丰富压力测试资料的油气田，可利用不稳定试井法进行水侵早期识别，判断水侵的强弱和快慢。利用详细可靠的水分析化验数据建立的BF图版快速识别合采井出水层位及类型，建立的拟均质砂岩气藏的水侵特征图版可判断合采井的驱动类型，预测气井停喷时间。

1 不稳定试井进行水侵早期识别技术

利用不稳定试井法可以对水驱气藏进行水侵早期识别。根据试井理论，静态因素引起的试井曲线边界特征，在一口井的多次试井中不会变化，即试井分析得出的边界距离不会随时间而改变。而水驱气藏中，如果水侵较活跃，开发过程中水侵边界反映出的移动特性，将反映在靠近水侵边界气井的不同时期的试井曲线中，据此可以判断水驱气藏的水侵动态趋势。

对于径向复合油藏，随着水侵推进，气区的径向流动的时间变短，边水向气区推进时间出现更早，即其压力导数曲线上翘的时间提前，由此可以早期识别气藏的水驱特征。总的来说，边水向气藏推进的过程在径向复合水驱气藏试井分析曲线上的动态反映特征是压力导数曲线后期上翘，边水离气井距离越近，压力导数上翘时间越早。由此，通过分析不同时期的试井分析曲线，比较压力导数曲线出现上翘的时间，便可计算不同时期边水推进的距离，从而识别气藏水侵情况。

东海S气田为发育边底水的水驱气藏，主力井S1井位于构造西北边，距气水边界约为600 m，纵向上气层射开程度为40%，该井与边水之间没有其他生产井。为有效监测水侵动态，该井于2015年6月、2017年6月进行了压力测试，并采用径向复合模型对2次压力监测资料进行试井解释，解释对比曲线如图1所示。根据解释结果，2015年测试解释边界距离为95 m，边界传播时间为1.8 h，2017年测试解释边界距离变小为75 m，反映边界传播距离逐渐靠近生产井，边界传播时间提前为1.4 h，单位压降水侵量为69×104m3/MPa。气区径向段持续时间变短，压力导数曲线上翘时间提前，初步判断随着生产的进行，气井发生水侵现象，水驱前缘持续推向井底附近，该井2017年8月产水突然上升证实了这一结论，最高日产水量上升至45 m3/d，说明通过不同时期试井追踪对比分析可以判断气藏水侵的强弱和速度。

图1S1井试井解释对比曲线

2 BF图版标定产水层位

2.1 BF图版技术思路及图版建立方法

准确判断气井出水层位是开展治水措施的重要基础。比较准确可靠的方法是利用生产测井判断出水层位。受限于各种因素制约，在部分多层合采气井未取得生产测井测试资料的情况下，文中利用水分析数据，采用BF技术识别水侵。1935年提出的BF理论主要用于资本主义证券市场，文中首次将这一理论应用于海上油气田，发挥形态特征技术分析优势，确定出水层位及产水类型。基于这一理论，首先大量统计分析东海产水气井的水化学分析实验资料，对不同气田产水离子当量比值数据进行判别分析，作出已知出水类型及层位的BF标准图版，形成东海出水类型及出水层位的指纹库，再判断出水层位和类型。如图2、3所示，图版右边和左边分别是阴、阳离子含量，左边第1个点是Na++K+含量，右边第1个点是Cl-含量，其面积表示矿化度的大小。由图版可知，不同层位的产水图版各自代表相应层位的出水特征，凝析水图版相比地层水图版面积、离子含量更小(图2、3)。

图2 地层水BF图版

图3 凝析水BF图版

2.2 BF技术应用实例

M气田为东海主力水驱气藏，2014年投产，气藏纵向上层系多，生产井均采用多层合采的模式开发。随着生产的进行，气井出水加剧，产气量快速下降，层间矛盾突出。合采气井如M3井开采H2b、H3b、H4、H8等多个层位，均为水驱气藏。该井于2016年3月产水量快速上升，逐渐升高至30 m3/d，水气比达6×10-4m3/m3，日产气量由10.0×104m3/d降至2.0×104m3/d以下。准确判断出水层位，是进行合理治水的重要基础。由于该井合采多个边底水气藏，且没有生产测试资料，出水层位尚不明确，常规方法难以确定出水层位。因此，改变传统思路，梳理该井的水分析化验资料，建立M3井的BF图版(图4)，根据该气田已落实出水类型及层位的探井的水分析化验资料建立了M气田不同层位的BF图版(图5)。由图4、5可知，M3井的

图4 M3井产水BF图版

图5M气田不同层位地层水BF图版

图版呈现地层水图版的梯形特征，且与H2b层图版最相似，判断其产水为H2b层的地层水，据此关闭上层系H2b气层。该井于2017年3月关闭H2b气层后不产水，证实H2b气层为出水层，可见该方法能准确地判断出水类型和层位。措施后日增产气为5.1×104m3/d，效果显著。该方法已推广应用到其他水驱气藏，快速判断出水类型及层位，节约了生产测试费用。

3 水侵类型判别与气井停喷时间预测技术

对于带水生产的气藏，准确识别地层水活动规律，预测气井带水生产时间，开展治水控水研究对延长气井生产寿命非常重要。针对东海的实际建立了拟均质砂岩气藏的水侵特征图版(图6)。东海水驱砂岩气藏递减阶段与出水阶段基本重合，由不同类型产水井水气比与出水累计时间统计可知，与四川裂缝型气藏出水规律不同，指数型曲线通常代表活跃边水气藏出水特征，该类井产水上升迅速，近似呈直线上升，气藏水体能量强；乘幂型曲线通常代表活跃底水驱气藏出水特征，该类井产水近似呈凹型上升，气藏水体能量中等；线型曲线通常代表弱边水舌进型气藏出水特征，该类井产水上升相对缓慢，气藏水体能量弱。3种类型气藏出水规律统计关系式分别为：

WGR=0.3e0.013t

(1)

WGR=0.25t0.40

(2)

WGR=0.005t+0.0759

(3)

式中：WGR为生产水气比，10-4m3/m3；t为出水累计时间，d。

图6 拟均质砂岩气藏水侵特征识别图版

出水规律不同对气藏产量的影响程度也不同，乘幂型、指数型、线型对应产气量年平均递减率依次为70%、48%和25%。该方法的主要应用有：①判断合采井的驱动类型。若气井水气比与出水累计时间呈线型，据此可初步判断驱动类型为弱边水驱，如东海S气田S2井，该井是南断背斜北块的一口气井，无水采气期达6 a，生产效果较好。其生产水气比与出水累计时间曲线呈线型，水气比与累计产气量曲线呈凹型，初步判断该区域属于弱水驱气藏。通过历次测压资料发现其视压力与累产气的驱动类型指示曲线图存在线性关系，后期视压力出现稍微偏离线性段的特征，表明S2井属于弱水驱气藏，与地质上刻画的气藏类型(水体倍数为10倍，弱水驱)基本一致。②预测气井停喷时间。根据不同类型水驱气藏的废弃水气比，由图版公式可计算出各井带水生产的年限，直至停喷。根据东海S水驱气藏的实际生产数据，计算活跃底水驱气藏、活跃边水气藏带水生产时间依次为1、4 a。可见，对东海活跃水驱气藏，带水生产时间一般不超过4a，应积极做好排水采气措施预案。

4 结 论

(1) 通过不同时期试井资料对比分析可以判断气藏水侵的强弱和快慢。

(2) 根据水分析化验资料建立了判断生产井出水层位及类型的BF指纹库，解决了缺少生产测井资料情况下气井出水层位判断难题。

(3) 建立了东海气藏水侵特征图版，指数型曲线通常代表活跃边水气藏出水特征，乘幂型曲线通常代表活跃底水驱气藏出水特征，线型曲线通常代表弱边水舌进型气藏出水特征。