劉鵬超，劉 凱，周 偉，王文濤，歐志鵬

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524000）

目前，國內(nèi)多個高溫高壓氣藏或者異常高溫氣藏在開發(fā)過程中沒有邊底水或水層，但有凝析水析出，且生產(chǎn)水氣比特征不同于常溫常壓氣藏，往往波動較大。針對此問題，早期氣藏工程研究方法只關(guān)注地層水的流動或水氣相態(tài)變化，未考慮束縛水隨壓力變化所引起的流動及蒸發(fā)現(xiàn)象，很難解釋水氣比波動較大的根本原因[1-3]。部分學(xué)者基于烴水多相相平衡熱力學(xué)理論[4-8]，通過模擬計(jì)算不同條件下的烴水相平衡特征，來分析凝析水的相態(tài)變化機(jī)理和產(chǎn)出動態(tài)特征。該方法更側(cè)重于相態(tài)變化帶來的束縛水變化，對開采過程中壓力變化帶來的束縛水變化考慮較少，且該方法較為復(fù)雜，不適用于礦場實(shí)際操作。為此，本文利用核磁共振在線驅(qū)替檢測實(shí)驗(yàn)方法，取南海西部X 氣田高溫高壓氣藏巖心，模擬氣藏衰竭開發(fā)條件，對儲層束縛水飽和度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，得到不同壓力條件下巖心束縛水飽和度變化情況，建立衰竭開發(fā)條件下束縛水飽和度隨壓力變化圖版。

1 核磁共振在線驅(qū)替測試實(shí)驗(yàn)

利用核磁共振技術(shù)進(jìn)行巖心飽和度測試已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)廣泛開展[9-13]，就不再詳細(xì)闡述其原理。本次核磁共振在線驅(qū)替測試實(shí)驗(yàn)主要參照GBT29172-2012 巖心分析方法、SY-T6490-2014 巖樣核磁共振參數(shù)實(shí)驗(yàn)室測量規(guī)范，同時結(jié)合在線檢測特征進(jìn)行。當(dāng)巖心飽和水后，小孔隙核磁共振T2弛豫時間小，大孔隙核磁共振T2弛豫時間大。因此，獲得巖心內(nèi)飽和水的T2弛豫時間分布（即T2譜）以及在氣藏衰竭開采過程進(jìn)行適時在線檢測T2譜，可定量地求取束縛水飽和度或不同回壓狀態(tài)下束縛水飽和度，即可得到氣藏衰竭開采過程中近井含水飽和度變化規(guī)律。

測試裝置主要包括高壓天然氣裝置，地層水注入泵，高溫高壓配樣器，調(diào)壓裝置，核磁共振在線檢測系統(tǒng)，回壓裝置，測試流程如圖1 所示。

圖1 核磁共振在線檢測衰竭開采測試流程

具體實(shí)驗(yàn)步驟為：

（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。首先鉆取規(guī)格柱塞巖樣，并將兩端取齊、取平，然后將巖樣置于真空干燥箱中，在85 ℃條件下進(jìn)行干燥至恒重為止，稱巖樣干重，測量長度和直徑。

（2）滲透率測量。按照巖樣克氏滲透率測試行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《巖心分析方法》（SY/T5336-2006）要求，測試巖樣滲透率。

（3）孔隙度測量。將巖樣烘干至恒重、測量干重，然后抽真空、加壓飽和模擬地層水、測量巖樣濕重，再進(jìn)行核磁共振測試，計(jì)算常規(guī)孔隙度。

（4）造束縛水。用氮?dú)庀鹊退俅祾邘r心，然后高速吹掃，且不間斷地調(diào)換巖心兩端進(jìn)行吹掃至巖心不再出水，即此時巖心處于束縛水狀態(tài)，稱量巖心重量并進(jìn)行核磁共振測試。

（5）配流體樣。將水樣和氣樣通入高溫高壓配樣器，將溫壓調(diào)節(jié)到指定溫壓點(diǎn)，并充分?jǐn)嚢?，等待溫度和壓力穩(wěn)定。

（6）衰竭開采。將出口端回壓裝置的壓力調(diào)節(jié)至目標(biāo)壓力，打開入口端配樣器閥門，使流體驅(qū)替進(jìn)入巖心，待兩端壓力、溫度穩(wěn)定后進(jìn)行核磁共振測試。

（7）降低回壓，重復(fù)步驟5。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

選取X 氣田6 個樣品進(jìn)行高溫高壓衰竭開采核磁共振在線檢測，根據(jù)研究區(qū)生產(chǎn)情況，本次模擬實(shí)驗(yàn)以回壓7 MPa 礦場廢棄壓力為下限，檢測結(jié)果如表1 所示?？梢钥闯?，樣品初始狀態(tài)束縛水飽和度為0.50 左右；在回壓為7 MPa 狀態(tài)下，樣品含水飽和度下降至0.21～0.39，下降幅度為30.6%～48.8%，表明隨著衰竭開采的進(jìn)行，巖心含水飽和度有明顯的降低趨勢。

對衰竭開采過程中T2譜變化特征進(jìn)行分析（圖2），從圖中可以看出，隨著衰竭開采的進(jìn)行，T2譜左、右峰均逐漸降低，且右峰降低幅度大于左峰，巖心含水飽和度在逐漸降低，這說明有部分束縛水已轉(zhuǎn)化為可動水，且主要來源于儲層中的大孔隙。隨著衰竭開采的進(jìn)行，壓力出現(xiàn)下降，T2譜左峰及右峰下降幅度均變緩，這說明束縛水運(yùn)移不明顯，可動水的產(chǎn)出降低。

表1 X 氣田不同樣品核磁共振測試結(jié)果

對本次樣品不同回壓狀態(tài)下的束縛水飽和度取平均值，繪制不同壓力情況下束縛水飽和度變化曲線（圖3）。從圖3 可以發(fā)現(xiàn)，隨著氣藏衰竭開發(fā)的進(jìn)行，束縛水飽和度不斷降低，但降低趨勢逐漸變緩。本次研究的地層廢棄壓力設(shè)為7 MPa，此壓力條件下對應(yīng)的束縛水飽和度約為32%。若后期氣藏能進(jìn)一步降壓開發(fā)，則束縛水飽和度還有可能進(jìn)一步降低。

3 礦場應(yīng)用

圖3 X 氣田束縛水飽和度隨壓力變化曲線

X 氣田是典型的高溫高壓氣藏，開發(fā)初期無阻流量較高，配產(chǎn)較低，產(chǎn)氣量穩(wěn)定在150×104m3/d，生產(chǎn)水氣比約為0.17 m3/1.00×104m3。后期隨著產(chǎn)能的逐漸釋放，產(chǎn)氣量升高至200×104m3/d，生產(chǎn)水氣比由0.17 m3/1.00×104m3逐漸升高至0.21 m3/1.00×104m3，后逐漸降至0.17 m3/1.00×104m3，目前穩(wěn)定在0.15 m3/1.00×104m3左右。

進(jìn)一步分析X 氣田生產(chǎn)水氣比變化趨勢可知，氣田開發(fā)初期配產(chǎn)較低，生產(chǎn)壓差較小，束縛水僅有部分析出被帶到地面。隨著配產(chǎn)的提高，生產(chǎn)壓差變大，束縛水析出量較多，導(dǎo)致生產(chǎn)水氣比升高。隨著氣田開發(fā)的進(jìn)行，束縛水析出量逐漸減少，生產(chǎn)水氣比不斷下降，并趨于穩(wěn)定。

4 結(jié)論

（1）X 氣田高溫高壓儲層在衰竭開采之初束縛水運(yùn)移比較明顯，越到開采后期，束縛水飽和度越趨于穩(wěn)定。

（2）高溫高壓核磁共振在線監(jiān)測方法能較好地解釋實(shí)際生產(chǎn)中生產(chǎn)水氣比的變化規(guī)律，而生產(chǎn)動態(tài)也進(jìn)一步印證了本次實(shí)驗(yàn)方法及結(jié)論的可靠性，具有實(shí)用、簡單、便捷的特點(diǎn)。

（3）束縛水產(chǎn)出受孔隙壓縮及氣體抽吸兩部分作用，本次實(shí)驗(yàn)沒有細(xì)分出各自的影響程度，實(shí)驗(yàn)方法仍有進(jìn)一步改進(jìn)空間。