采用动静结合方法划分徐深气田气井出水类型

摘 要

摘要：松辽盆地徐深气田火山岩气藏大规模投入开发以来，气井逐渐开始出水且具有不同的动态表现特征，因而建立一套适合该气田气井出水类型的划分方法和标准至关重要。首先，选取气井
摘要：松辽盆地徐深气田火山岩气藏大规模投入开发以来，气井逐渐开始出水且具有不同的动态表现特征，因而建立一套适合该气田气井出水类型的划分方法和标准至关重要。首先，选取气井出水来源和出水通道两种静态因素，以及日产水量、目水气比、无水采气期3个动态因素，将气井出水类型定性划分为纵向水窜、水锥出水和高含水饱和度气层出水，再通过水流通道进一步划分为裂缝型纵向水窜和孔隙型纵向水锥出水；其次，应用日产水量与日水气比交会法、累积产水量与累积产气量交会法、累积水气比与累积生产天数交会法定量地划分为裂缝型纵向强水窜、裂缝型纵向弱水窜、孔隙型纵向水锥和高含水饱和度气层出水4种类型。应用结果表明，采用该方法和标准既可以定性又可以定量地划分徐深气田气井出水类型，弥补了其他方法单纯定性划分的不足，增强了定量划分的可操作性，对其他相同类型气田的出水类型划分具有参考价值。
关键词：徐深气田；气井；出水类型；动态；静态；来源；通道；产水量；水气比
    徐深气田位于黑龙江省大庆市肇州县、安达市境内，构造位置位于松辽盆地北部深层构造单元东南断陷区徐家围子断陷徐中构造带上。目前在下白垩统营城组一段、三段火山岩层内获得工业气流，其岩性主要为流纹岩、流纹质晶屑(熔结)凝灰岩。储层平均孔隙度为7.1%，平均渗透率为0.35mD，储集空间类型有气孔、杏仁体内孔、微孔隙、溶蚀孔及微裂缝等类型[1～5]。自徐深气田火山岩气藏大规模投入开发以来，气井逐渐开始出水且具有不同的动态表现，因而建立一套适合徐深气田气井出水类型的划分方法对于合理、准确划分该气田气井出水类型、制订不同出水类型的治水措施具有重要意义。在借鉴前人研究成果的基础上[6～10]，笔者采用动静结合的方法，在选取关键静态和动态因素定性划分气井出水类型的基础上，通过日产水量与日水气比交会法、累积产水量与累积产气量交会法等来定量划分气井的出水类型。
1 气井出水概况
    徐深气田各区块均有气井出水，早期出水动态特征主要表现为4个方面：①出水井水性中氯离子和总矿化度差异大，不同区块和同一区块内部各出水井水性均有差异，氯离子浓度多数介于410～1470mg/L之间，矿化度多数介于3200～22000mg/L之间，反映出徐深气田水体连通性差；②早期出水井多为压后出水，约占全部出水井的90%，试气出水和试采出水井占早期出水井80%以上；③早期出水井产水量差异较大，水气比变化区间广，以中低产气量(小于10×104m3/d)为主，占70%以上，以中低产水量(小于50m3/d)为主，占70%以上，以中低水气比(小于5m3/104m3)为主，占70%以上；④投产的早期出水井表现为中等产气量(5×104～10×104m3/d)、低产水量(小于10m3/d)、低水气比(小于1m3/104m3)。
2 气井出水类型划分方法
2.1 气井出水类型定性划分方法
    气井出水类型定性划分方法主要通过动静结合的方法来实现，其中静态因素主要选取气井出水来源和气井出水通道，动态因素主要选取日产水量、水气比及无水采气期。
    气井出水来源有两种：一种是底水，其特点是气层位于上部，水层位于下部，气和水不在同一个层位，底水是徐深气田气井出水的主要来源，此种出水类型可划为水窜、水锥出水；另一种是气层孔隙内的束缚水，其特点是气层束缚水饱和度初期大于35%，随着生产时间的延长，由于孔隙变形和束缚水膨胀，部分束缚水变为可动水，这种出水来源比较少，此种出水类型可划为气层孔隙内束缚水出水。可见，通过气井出水来源可以定性的划分水窜、水锥出水和气层孔隙内束缚水出水。
   气井出水通道有两种：一种是人工压裂缝，其特点是底水通过人工压裂缝向上窜进流入井筒，由于徐深气田物性总体表现为低孔低渗，人工压裂缝不仅成为气流的主要通道，也是气井出水的主要通道，此种出水类型可划为裂缝型纵向水窜；另一种是孔隙或吼道，其特点是底水通过孔隙或吼道向上锥进流入井筒，这种类型主要分布于升平开发区的少数高渗透带，这种出水通道也较少，此种出水类型可划为孔隙型纵向水锥。可见，通过气井出水通道可以定性的将水窜、水锥出水进一步分为裂缝型纵向水窜和孔隙型纵向水锥。
   气井日产水量、水气比及无水采气期的组合关系有3种：①初期产水量较高或产水量迅速上升，初期水气比较高或水气比迅速上升，一般没有无水采气期或无水采气期较短，此种出水类型可定性划为裂缝型纵向强水窜；②初期产水量较低或产水量缓慢下降，初期水气比较低或水气比缓慢下降，一般没有无水采气期或无水采气期较短，此种出水类型可定性划为裂缝型纵向弱水窜；③初期不产地层水或产水量上升较慢，初期水气比较低或水气比上升较慢，有一定的无水采气期，此种出水类型可定性划为孔隙型纵向水锥或气层孔隙内束缚水出水，再结合出水来源、出水通道即可进一步区分出孔隙型纵向水锥和气层孔隙内束缚水出水。
   综上所述，采用动静结合的方法，综合气井出水来源、出水通道、日产水量、日水气比及无水采气期5种因素可以较好地定性划分徐深气田气井出水类型。
2.2 气井出水类型定量划分方法
    在定性划分徐深气田气井出水类型基础上，再通过日产水量与日水气比界限法、累积产水量与累积产气量交会法、累积水气比与累积生产天数交会法定量划分气井出水类型。
2.2.1日产水量与日水气比界限法
    从徐深气田28口出水井日产水量与日水气比交会关系可以看出(图1)：28口出水井日产水量与日水气比交会点主要分布在区域Ⅰ和区域Ⅱ，其中区域Ⅰ中出水气井的出水来源包括底水和气层孔隙内束缚水，出水通道包括人工压裂缝和孔隙及喉道，由定性划分方法可知区域Ⅰ内包含3种出水类型：裂缝型纵向水窜、孔隙型纵向水锥和气层孔隙内束缚水出水，区域Ⅰ中各井日产水量低于30m3，日水气比低于4m3/104m3；区域Ⅱ中出水气井的出水来源全部为底水，出水通道全部为裂缝，由定性划分方法可知区域Ⅱ的出水类型为裂缝型纵向水窜，且区域Ⅱ中各井日产水量高于30m3，日水气比高于4m3/104m3。据此可知，定量划分徐深气田气井出水类型的方法之一为：裂缝型纵向强水窜日产水量大于等于30m3，日水气比大于等于4m3/104m3；裂缝型纵向弱水窜、孔隙型纵向水锥和气层孔隙内束缚水出水日产水量小于30m3，日水气比小于4m3/104m3。

2.2.2累积产水量与累积产气量交会法
    从徐深气田6口投产时间较长的出水井累积产水量与累积产气量交会曲线关系可以看出(图2)：6口出水井累积产水量与累积产气量交会曲线主要分布在区域Ⅰ和区域Ⅱ，其中区域Ⅰ中出水气井的出水来源包括底水和气层孔隙内束缚水，出水通道包括人工压裂缝和孔隙及喉道，由定性划分方法可知区域Ⅰ内包含3种出水类型：裂缝型纵向水窜、孔隙型纵向水锥和气层孔隙内束缚水出水，而①号井的曲线特征为近似线性曲线，其函数关系为：
    y=4×10-6x2+0.1165x+41.304
    R2=0.9994 (1)
    其出水来源为气层孔隙内束缚水，据此线性特征可定量划分为气层孔隙内束缚水出水，②、③、④号井的曲线特征为二次曲线，其函数关系分别为：
    y=0.0002x2-0.0745x+60.153
    R2=0.9974 (2)
    y=0.0001x2+0.5382x+105.28
    R2=0.9955 (3)
    y=0.0004x2+1.5203x-99.064
    R2=0.9987 (4)
    ②号井出水来源为底水，出水通道为孔隙及喉道，日产水量与日水气比交会点在图1中位于区域Ⅰ内，据此二次曲线特征可定量划分为孔隙型纵向水锥出水；③、④号井出水来源为底水，出水通道为人工压裂缝，日产水量与日水气比交会点在图1中位于区域Ⅰ内，据此二次曲线特征可定量划分为裂缝型纵向弱水窜。区域Ⅱ中出水气井的出水来源全部为底水，出水通道全部为人工压裂缝，由定性划分方法可知区域Ⅱ的出水类型为裂缝型纵向水窜，⑤、⑥号井的曲线特征为三次曲线，其函数关系分别为：
   y=8×10-6x3-0.0059x2+3.7898x-25.496
    R2=0.9983 (5)
y=0.0001x3+0.0609x2+2.2816x-82.358
    R2=0.998 (6)
    ⑤、⑥号井的日产水量与日水气比交会点在图1中均位于区域Ⅱ内，据此三次曲线特征可定量划分为裂缝型纵向强水窜。据此可知，定量划分徐深气田气井出水类型的方法之二为：裂缝型纵向强水窜累积产水量与累积产气量曲线关系符合三次或更高次曲线特征；裂缝型纵向弱水窜、孔隙型水锥累积产水量与累积产气量曲线关系符合二次曲线特征；气层孔隙内束缚水出水累积产水量与累积产气量曲线特征符合近似线性特征。
2.2.3累积水气比与累积生产天数交会法
    从徐深气田6口投产时间较长的出水井累积水气比与累积生产天数交会曲线关系可以看出(图3)：①号井具有一定的无水采气期(水气比低于0.25m3/104m3)，累积水气比上升速度缓慢，其出水来源为气层孔隙内束缚水，结合定性划分方法，据此线性曲线特征可定量划分为气层孔隙内束缚水出水；②号井也具有一定的无水采气期，累积水气比上升速度也较慢，其出水来源为底水，出水通道为孔隙，结合定性划分方法，据此线性曲线特征可定量划分为孔隙型纵向水锥；③、④号井没有无水采气期，投产初期水气比即明显高于0.25m3/104m3，生产期间累积水气比维持在1m3/104m3左右，其出水来源为底水，出水通道为人工压裂缝，结合定性划分方法，据此曲线特征可定量划分为裂缝型纵向弱水窜；⑤、⑥号井没有无水采气期，⑤、⑥号井投产初期累积水气比很快升至4m3/104m3，其出水来源为底水，出水通道为人工压裂缝，结合定性划分方法，据此曲线特征可定量划分为裂缝型纵向强水窜。据此可知，定量划分徐深气田气井出水类型的方法之三为：裂缝型纵向强水窜累积水气比与累积生产天数交会曲线上没有无水采气期，且水气比快速上升至4m3/104m3以上，并维持较高的水气比；裂缝型纵向弱水窜累积水气比与累积生产天数交会曲线上没有无水采气期，但水气比上升幅度明显低于4m3/104m3，并维持较低水气比；孔隙型纵向水锥和气层孔隙内束缚水出水累积水气比与累积生产天数交会曲线上可以看出明显的无水采气期，水气比上升缓慢。

    综合以上气井出水类型定性划分的参考因素和3种定量划分方法，即可建立了一套完整的动静结合划分标准(表1、2)，从而为徐深气田气井出水类型划分提供了可靠的依据。
3 结论及建议
    1) 采用动静结合的方法，综合气井出水来源、出水通道、日产水量、日水气比及无水采气期5种因素可以较好地定性划分徐深气田气井出水类型。
    2) 在定性划分徐深气田气井出水类型基础上，再通过日产水量与日水气比界限法、累积产水量与累积产气量交会法、累积水气比与累积生产天数交会法可以定量地划分气井出水类型。
   3) 通过定性和定量划分方法建立了一套完整的动静结合划分标准，从而为徐深气田气井出水类型划分提供了可靠的依据。在此基础上根据气井出水的类型采取有针对性的治水措施。
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(本文作者：高涛 中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院)