边底水气藏污水回注井层优选技术应用

刘启楠 李爽爽 鹿克峰 程 超 王 伟

(中海石油(中国)有限公司上海分公司)

0 引 言

某边底水气田(以下简称为A气田)的边底水大量共存，目前气井已全面出水，进入开发后期，由于其平台污水处理能力有限，若不及时处理，所引起的海洋环保问题将非常严峻。本文以A气田为靶区，提出并研究以回注方式解决排海污水处理的问题。

为减少回注后的井间、层间干扰，提高可回注总量，降低回注地层憋压，防止地层破裂，提高气田的经济效益，本文综合地震、地质、测井和油藏等多专业，提出了污水回注井、层优选技术，以此筛选出油气田中适合回注的井位和层位。

1 回注层优选

回注层的优选原则包括[1]：①所选层位砂体范围广且厚，均质性好；②所选层位渗透性好，具有较强的吸水能力；③不能存在通海底断层，防止海洋污染；④注入污水与回注层岩石及地层水的配伍性要好。

1.1 以砂体体积和物性筛选

通过提取具有地质意义，并在一定程度上反映砂岩厚度和岩性的地震属性，筛选出与砂岩厚度相关性最好的属性。对各层的瞬时振幅属性与砂厚进行拟合，详细数据见表1，分析结果见图1。根据拟合结果可以看出，瞬时振幅与砂岩厚度相关性最高达77%。所以优选瞬时振幅属性作为预测砂体展布范围的指示信息，在地质模式的指导下，圈定各层振幅属性平面图上属性亮点区域范围来大致估算砂体展布面积，并作为计算砂体体积的重要参数。

图1 A气田砂体厚度与属性相关性分析

表1 井点实钻砂厚与振幅属性值统计数据

基于各层属性分析，A气田5b、6a及8b层瞬时振幅属性反映砂体的分布范围最广，3c层亮点区主要集中在4井区，6a层在3井区属性亮点比较发育。

利用Vp/Vs地震反演预测砂岩厚度分布，可进行岩石物理敏感参数的分析优选(图2)，A气田砂泥岩纵波阻抗分布叠置，很难区分，而砂泥岩Vp/Vs分布差异大，低Vp/Vs可以表征砂岩，高Vp/Vs可以表征泥岩(图2)。结合井震标定、子波提取、低频模型建立、反演参数优选、叠前同时反演一系列流程，可得到反演成果Vp/Vs数据体。反演剖面上响应的低Vp/Vs与实钻井上砂岩吻合度高。

图2 区域Vp/Vs属性统计分布

砂岩储层测井响应特征显示，其岩性接触关系清晰，砂岩储层特征明显，对砂体进行追踪并解释出3c、5b、6b、8层等砂岩的顶面深度。

区域砂岩与泥岩Vp/Vs的门槛值约为1.72，通过对Vp/Vs反演体进行重新采样优选砂岩，基于砂岩反演时间厚度体，可得到各层砂岩厚度平面图(图3)。综合反演砂体厚度图展布及井点砂体厚度，结合砂体展布范围，估算各层的平均砂岩厚度，以作为计算砂岩体积的重要参数。

从图3可以看出，3c层砂体整体厚度不大，呈条带状展布，主体发育在4井区、5井区以及平台左侧；5a层砂体局部发育，呈小团状展布，2井区和4井区较发育；5b层砂体全区发育，厚度较大；6a层砂体局部发育，3井区和平台左侧较发育；6b层砂体除了1井区外全区发育，厚度较大；8a层砂体局部发育，呈条带状展布，2井区、10井区、4井区以及平台左侧较发育；8b层砂体普遍发育，几乎在井上都发育，东侧比西侧厚度大。

图3 Vp/Vs反演剖面(左)、反演厚度剖面(右)

综合考虑砂体分布范围、砂体厚度以确定砂体体积，并参考储层物性大小，筛选出A气田砂岩体积较大且物性较好的3套储层：1井区5a层，3井区3c层，4井区5b层。

1.2 以压力和采出程度筛选

为提高气田经济效益，需选择压力低、采出程度较高的回注层，可以使污水回注总量达到最大化[2]。

A气田回注层位优选数据见表2。

表2 A气田回注层位优选数据

压力测试显示1井区5a层压力系数0.98，采出程度33%；3井区3c层压力系数0.74，采出程度38%；4井区5b层压力系数0.75，采出程度43%。根据水驱气藏采收率行业标准，活跃水体的水驱气藏采收率在40%，以上3套层系采出程度较高，作为回注层对气田经济开发影响小[3]。

同时1井区7a层也可作为回注的备选层，砂体体积仅为6.9×106m3，但作为岩性气藏，其储层严重亏空，目前压力系数低至0.38，采出程度高达65%，可作为回注层考虑。

1.3 以吸水能力筛选

为减少地层憋压，需选择物性好、吸水指数大的回注层。吸水指数是决定地层可吸收污水的能力，吸水指数越大，地层吸水能力越强，地层憋压越小[4]。

吸水指数的计算见公式(1)：

(1)

式中：Jw为吸水指数，m3/(MPa·d)；Kw为储层有效厚度，m；μw为污水黏度，mPa·s；Bw为水的体积系数；rc为井控制半径，m；rw为井筒半径，m；S为表皮系数。

污水黏度μw的确定见式(2)：

μw=A×(1.8×TR+32)B×E

(2)

式中：μw为污水黏度，mPa·s；TR为地层温度，℃；A、B、E为无量纲系数；Cs为地层水矿化度，%；PR为地层压力，MPa；污水矿化度取4井最大矿化度25 000 mg/L。

通过上述公式计算各层的吸水指数见表3。表3表明，3井区3c层、1井区7a层、4井区5b层符合回注要求，1井区的5a层吸水指数较小，可能存在回注困难的问题。

表3 回注层位吸水指数

2 回注井优选

为提高气田开发的整体经济效益，应选择井筒完好、且已处于低产低效、无后续挖潜增产的低潜力井，同时需考虑回注后的井间和层间干扰，因此优选的井应为独立井或处于独立井区。

根据以上原则，筛选出1井区1井和10井、3井区的3井、4井区的4井作为回注井，4口井生产管柱完好，且因水淹而常年低产低效，日产气仅100 m3，油压维持在流程压力附近，剩余潜力小，无有效挖潜措施，满足作为回注井的要求，具体数据见表4。

表4 回注候选井生产现状

3 应用效果

基于污水回注设计方案，A气田于2018年11月开展了1井区10井的污水回注工作，日回注污水量100～250 m3，同时与方案设计中的无泵自流回注一致，压力趋势基本符合方案的预测，截至2019年2月，10井累计注入污水量超过10 624 m3(图4)，回注效果较为显著，但后期日注入量呈下降趋势，推测可能是因为注入水和地层水之间出现了不配伍的问题，化学反应形成的沉淀物堵塞孔喉所导致。

图4 10井污水回注曲线

从应用总体效果来看，该污水回注措施解决了平台生产污水排海总量超标的问题，减少了缴纳的环保税额，切实达到降本增效的目的。

4 结 论

边底水气田开发后期会面临污水处理的问题，将污水回注至地层则可有效缓解平台污水处理的压力，排污量的减少对海洋环境保护也起到至关重要的作用。选择合适的回注井和回注层可提高回注效率，同时建议回注前进行配伍性实验，降低回注风险。