摘要：柴达木盆地涩北多层疏松砂岩气田具有气水关系复杂、易出砂、易出水、储量动用程度不均衡等开发技术难题，国内外可供借鉴的经验较少。从涩北气田的储层地质特征入手，结合产量、出水与出砂动态规律，深入分析了涩北气田所面临的各项开发技术难题，以控水稳气、提高天然气采收率为目的，从气藏精细描述、开发机理、气藏工程等角度，提出了下一步解决这些难题的思路：①对于出水问题，需要重点研究气水层的识别技术、出水机理与水源的综合评价、出水气井的产能评价、边水水体能量评价、防水治水措施以及储层内气水运动的动态监测技术；②对于出砂问题，攻关方向是防砂工艺与产能的协调、主动防砂的生产压差控制；③对于提高储量动用程度，需要进一步完善、设计新资料的获取方案、提高三类储层的解释精度；④对于涩北气田水平井技术运用，需要优化设计、精心施工和综合评价。
关键词：涩北气田；开发；疏松砂岩；出水；出砂；储量动用
1 储层地质特征
柴达木盆地涩北气田属于典型的第四系多层疏松砂岩生物成因气田，气田构造平缓，构造幅度低；气砂体横向上分布稳定，以薄层粉砂岩、泥质粉砂岩和泥岩频繁间互为主；气藏含气饱和度低；气井含气井段长，气层薄、层数多。储层岩石中的黏土含量高，储层岩性疏松，具有较强的压力敏感性和水敏特性，同时气井出砂临界流速低，出水加剧气层出砂。涩北气田的气水界面倾斜，气水分布主要受构造、岩性和水动力控制，造成含气边界不规则；气藏纵向上跨度大，存在多个气水系统，各小层含气面积差异较大，地层水的存在形态多样[1～2]。
2 技术难题之一：出水
2.1 气水层的识别
涩北气田砂泥岩薄互层，目前技术水平下，气层、含水气层、水层等在测井曲线上很难准确识别，低阻气层和高阻水层的错误识别往往导致选择错误的射孔层位，造成气井早见水。
低阻气层尽管其物性较差，产能小，但分布范围较广，是涩北气田产能的重要组成部分。由于低阻气层无明显的三孔隙度异常，自然电位与自然伽马一致性差，加上层薄，导致测井资料受围岩影响明显，储层参数的计算精度低[3]。
解决这一技术难题的思路是综合各方面数据资料信息，运用产出剖面和生产动态资料对测井解释结果进行复核，加强涩北气田疏松砂岩多层气藏的流体识别方法、储层参数及储层解释模型研究，提高气层的发现率和解释符合率。
2.2 出水机理与水源综合评价
涩北气田气井出水机理与构造部位、储层物性、水体大小、气层连通性及驱动能量等多种因素有关，不同的开采阶段，出水机理也各不相同。目前主要根据产层段所在位置、产出剖面、水样分析、生产及出水动态等间接推测出水水源。为了达到控水稳气的目标，制订有效的防水治水策略，必须掌握出水机理，量化出水量，准确判断气井出水的水源及出水层位[4]。
目前主要通过对层内水和层间水的出水机理进行物理模拟，对出水渗流过程进行量化分析，结合天然气产量、出水量、水气比、压力、累计产量等生产动态数据，建立气井出水的定量评价指标体系，判断水源，预测出水动态，为防水治水提供量化依据。
2.3 出水气井产能评价
出水增大储层内渗流阻力和井筒压力损耗，影响气井的产能(图1)。在气井产能评价时，必须考虑出水对产能的影响。对一部分井进行了不同开采阶段的多次系统试井，产能方程研究表明，气井的无阻流量随气井出水量的增加而降低。但同时由于地层能量下降、气井出砂等因素也会降低气井产能，仅根据目前系统试井测试数据还不能判断出水对气井产能的降低幅度。
目前研究进展是建立储层渗流与气井产能的耦合模型，将各种出水机理的定量关系引入地层渗流模型，计算不同开发阶段地层的出水范围和出水量；然后利用考虑含水饱和度变化的气井产能方程，适时地计算当前饱和度下近井地层气相渗透率与气井产能，同时通过气水渗流机理的物理模拟实验，验证理论模型的计算结果。
2.4 边水能量评价
区域水动力学研究表明，由于涩北气田处于一个由南向北的水循环系统中，气水界面南高北低，持续低速供给的水体将造成开采中后期各个方向不均衡的边水水侵[5]。
涩北气田含气小层层数众多，各小层含气面积差异较大，气水边界不规则，很难通过构造地质和成藏地质的研究来确定边水的分布范围和水体能量，给涩北气田的防水治水工作带来较大的难度和风险。
解决这一技术难题的思路是对边水形成机理、气藏地质条件以及储层内气水运动规律的准确把握，根据构造边部和低部位气井产量与压力测试数据的统计分析，运用气藏工程方法和气藏数值模拟技术，定量估算各个方向上边水水体能量；此外，设计针对各个主力层组边水推进规律的动态监测方案以及发展各种生产测试技术和流体分析技术，适时、动态地监测边水推进，并以此作为抑制边水产量调控的依据。
3 技术难题之二：出砂
生产数据统计结果显示，涩北气田的气井普遍出砂[6～7]，沉砂高度越大的井，对应的累计产气量越低，累计出水量也越大，表明出砂影响了气井的开采效益，出水将加剧出砂(图2)。
3.1 目前的防砂策略
通常利用工艺措施阻止地层砂进入井底，但产出砂会在防砂管外堆积，形成致密的砂桥，阻塞流通面积，降低气井的产能。此外，防砂措施也将显著增加完井成本，防砂一旦失败，将造成气井的报废。端部脱砂压裂和高压一次充填压裂技术可以达到增产防砂的效果，但有效期较短，如果压窜层或沟通了水层，将进一步恶化气井的开采状况。
合理的做法是控制生产压差，实施主动防砂策略抑制地层出砂。主动防砂的技术难点是准确计算出砂临界压差，合理选择生产压差，小压差同时也有利于抑制水窜。
不管是被动防砂还是主动防砂，都是以牺牲气井产能为代价的。需要在防砂和产能之间找到一个平衡点，既能有效地防止地层出砂，又能最大限度地发挥气井的产能。
3.2 砂桥的形成与破坏
防砂管外形成砂桥的过程以及砂桥对气流的阻碍能力是与时间、流速、砂粒组成、流体携砂能力等因素有关的，需要利用物理模拟实验来研究这些参数间的相互关系。
一旦致密砂桥形成，将会较大程度地降低气井产能，需要探索一些方法破坏砂桥，比如采用物理方法造成井底压力的激动，或采用化学方法溶解砂桥，这些策略具体实施时还有许多相关技术细节需要深入研究。
3.3 主动防砂的压力控制设计
主动防砂根据岩石强度设计合理的生产压差，是成本最低的防砂策略。涩北气田储层岩石的泥质含量高，且各产层泥质含量的差异较大，并且出水将贯穿气田开发的始终，因此必须考虑泥质含量差异和出水对强度的影响。
进一步的工作中，基于岩石强度的实验数据分析，引入与泥质含量和含水饱和度相关的强度计算模型，建立涩北气田不同开采阶段的出砂临界压差计算模型，设计各阶段主动防砂压差。
4 技术难题之三：储量动用不均衡
平面及层间的较强非均质性、出水水源和出水机理的复杂性等，使各个产层的储量动用程度存在差异。
以提高单井产量和储量动用程度为目标，涩北气田试验了细分开发单元、多层合采、油套分采、水平井、产量调控均衡采气等措施，取得了一定的效果。但由于涩北气田储层地质条件的复杂性，提高储量动用仍存在较多的技术难题。
4.1 资料仍相对不足
测井解释仅来源于孤立井点的测井剖面，由于涩北气田含气面积大，且平面具有较强的非均质性和薄互层性，测井解释成果推广到平面上精度较低；合采井的试井解释和开采动态是多层的综合反映，缺乏必要的分层测试资料。
4.2 提高三类储层的解释精度
在面积和储量上，涩北气田的三类储层比例都接近一半，是涩北气田稳产的重要挖潜对象。由于其具有低阻特征，目前的测井解释技术还难以准确地将其与水层和泥岩层完全分辨出来。需要发展测井解释新技术，同时利用已投产气井的动态生产数据对其进行复核，以提高三类层的发现率和解释精度。
4.3 水平井技术
水平井是提高单储层储量动用程度和单井产量的最佳技术手段之一，然而，目前涩北气田的部分试验水平井具有出水上升快、产量和压力下降快的特点，水平井现场实施效果并不理想，原因分析如下：①对于薄层，水平井往往只能打开1、2个产层，控制的储量极为有限，过高的配产将出现供给不足、局部压降过大、层内出水加剧的现象，从而导致气井产量下降快、压力下降快；②水平井的生产段长，井筒内流动阻力极小，任一位置出水就会全井见水，因此涩北气田水平井的开采具有见水快的特点；③重力对水平段内气水分流影响不大，出水、出砂往往造成水平段流动的堵塞，致使远处水平段无法产气，这也是造成涩北气田水平井产量下降快的因素之一。
涩北气田的储层物性、气水分布、边水能量及其推进动态均具有不确定性，加之水平井的成本费用高，固井难度大，动态监测困难，出水后调整余地小，这些因素都决定了水平井在涩北气田的应用风险较大。
5 解决途径
笔者对出水、出砂和储量动用不均衡等主要技术难题进行了详细分析，提出了下一步将要重点攻关的技术方向：
1) 对于出水问题，需要重点研究气水层的识别技术、出水机理与水源的综合评价、出水气井的产能评价、边水水体能量评价、防水治水措施以及储层内气水运动的动态监测技术。
2) 对于出砂问题，攻关方向是防砂工艺与产能的协调、主动防砂的生产压差控制。
3) 对于提高储量动用程度，需要进一步完善、设计新资料的获取方案、提高三类储层的解释精度。
4) 对于涩北气田水平井技术运用，需要优化设计、精心施工和综合评价。
参考文献
[1] 马力宁，王小鲁，朱玉洁，等.柴达木盆地天然气开发进展[J].天然气工业，2007，27(2)：77-80.
[2] 杜志敏，马力宁，朱玉洁，等.疏松砂岩气藏开发管理的关键技术[J].天然气工业，2008，28(1)：103-107.
[3] 马建海.涩北气田薄储层解释方法[J].天然气工业，2008，28(1)：58-60.
[4] 罗万静，万玉金，王晓冬，等.涩北气田多层合采出水原因及识别[J].天然气工业，2009，29(2)：86-88.
[5] 管志强，徐子远，周瑞年，等.柴达木盆地第四系生物气的成藏条件及其控制因素[J].天然气工业，200l，21(6)：1-5.
[6] 王彦利，陈小凡，邓生辉，等.疏松砂岩临界出砂压差的计算方法研究及应用[J].西南石油大学学报，2009，31(1)：78-80.
[7] 钟兵，马力宁，杨雅和，等.多层组砂岩气藏气井出砂机理及对策研究[J].天然气工业，2004，24(10)：89-92.
(本文作者：马力守 中国石油青海油田公司)
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