關(guān)鍵詞：火山巖；凝析氣藏；數(shù)值模擬；產(chǎn)水規(guī)律；產(chǎn)水模式

引言

克拉美麗火山巖凝析氣藏是準(zhǔn)噶爾盆地石炭系第一個(gè)擁有千億方探明儲(chǔ)量的大型火山巖氣藏[1]，其火山巖凝析氣藏占有較大比重，且該類型氣藏開發(fā)投產(chǎn)具有較強(qiáng)的特殊性及復(fù)雜性：石炭系火山巖儲(chǔ)層構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，斷裂體系復(fù)雜，具備良好的儲(chǔ)集性能，但發(fā)育的裂縫連通各類孔隙，溝通邊底水，極易導(dǎo)致井筒積液乃至氣井停產(chǎn)；反凝析作用在造成凝析損失、孔隙堵塞的同時(shí)，還會(huì)因多相滲流進(jìn)一步降低氣相的滲流效率，從而使天然氣和凝析油的高效開采變得更加復(fù)雜困難[2]。

開發(fā)資料顯示，克拉美麗火山巖凝析氣藏的凝析油含量普遍偏低，礦場(chǎng)多采用衰竭式開采，凝析油主要匯聚在井筒周圍，儲(chǔ)層內(nèi)部凝析油滯留少，整體而言，反凝析現(xiàn)象對(duì)氣井產(chǎn)能影響較?。唤鼛啄陙?，多數(shù)氣井產(chǎn)能低，氣藏產(chǎn)水增多，水氣比上升幅度大，部分氣井水淹關(guān)井，極大降低氣藏開發(fā)效益?；鹕綆r裂縫復(fù)雜性強(qiáng)、邊底水活躍程度高，導(dǎo)致氣井產(chǎn)水上升快，產(chǎn)量遞減迅速，克拉美麗火山巖凝析氣藏高效開發(fā)面臨巨大挑戰(zhàn)。厘清該區(qū)氣藏水侵特征及產(chǎn)水模式具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

為此，基于克拉美麗火山巖凝析氣藏巖石特性、儲(chǔ)層特征、孔縫結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立相關(guān)數(shù)值模型，研究分析了5 個(gè)典型凝析氣藏共計(jì)98 口氣井的產(chǎn)水模式。該研究結(jié)果為克拉美麗火山巖凝析氣藏老區(qū)調(diào)整挖潛、新區(qū)高效開發(fā)以及國(guó)內(nèi)外類似特征凝析氣藏的開發(fā)調(diào)整提供一定的借鑒。

1 氣田概況

克拉美麗氣田位于準(zhǔn)噶爾盆地陸梁隆起東南部的DN 凸起西端，東距五彩灣氣田約50 km，南距彩南油田30 km，主體部位的基底頂面埋深在2 000～4 200 m[3 6]。儲(chǔ)層巖相多樣，巖性復(fù)雜，微裂縫發(fā)育，是天然氣成藏的有利地區(qū)。

火山巖儲(chǔ)層經(jīng)過多期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，天然裂縫呈現(xiàn)出多方向性特征，不同井區(qū)主體方向存在差異。裂縫以構(gòu)造縫最發(fā)育，其次為成巖縫。在構(gòu)造縫中，以斜交縫最發(fā)育，其次為高角度縫和低角度縫。具有代表性的X10、X14、X17、X18 等4 大凝析氣藏水體倍數(shù)在2～4，表現(xiàn)出較強(qiáng)的水驅(qū)特征。各類構(gòu)造縫溝通水體，使邊底水呈現(xiàn)非連續(xù)的縱竄橫侵復(fù)合型水侵特征。

氣藏單井產(chǎn)能低，差異大，水氣比變化幅度大，單井采出程度低。開發(fā)過程中邊水突進(jìn)及底水錐進(jìn)特征顯著，致使產(chǎn)氣量大幅降低或停產(chǎn)?？死利惢鹕綆r凝析氣藏要投入高效開發(fā)，仍存在以下技術(shù)難點(diǎn)：1）火山巖巖性復(fù)雜、巖相多變，內(nèi)幕分布及有利巖體需進(jìn)一步落實(shí)；2）基質(zhì)裂縫雙重介質(zhì)儲(chǔ)層與常規(guī)凝析氣藏差異大，難以建立裂縫雙相介質(zhì)模型并分析裂縫狀態(tài)對(duì)氣井產(chǎn)水影響；3）流體分布更加復(fù)雜，對(duì)產(chǎn)水特征、氣水分布規(guī)律及凝析油分布狀況需進(jìn)一步研究；4）相同氣藏區(qū)塊的氣井產(chǎn)量差異大，產(chǎn)水變化快，穩(wěn)產(chǎn)能力差，致使氣井配產(chǎn)難度大[7]。因此，針對(duì)氣田當(dāng)前地質(zhì)及開發(fā)狀況，亟需進(jìn)一步研究氣藏水侵及產(chǎn)水規(guī)律，確定不同儲(chǔ)層條件及生產(chǎn)狀況下的產(chǎn)水模式。

2 水侵及產(chǎn)水規(guī)律

2.1 水侵識(shí)別方法

水侵識(shí)別是產(chǎn)水氣藏高效開發(fā)的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容[8]。經(jīng)過多年的水驅(qū)氣藏研究發(fā)展，水侵識(shí)別方法及水侵量計(jì)算等重要研究?jī)?nèi)容已取得較大突破，且對(duì)于不同儲(chǔ)層特征方法各異，基本能實(shí)現(xiàn)油氣礦場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)用。

對(duì)于裂縫不發(fā)育、儲(chǔ)層孔滲相對(duì)均質(zhì)的弱水驅(qū)氣藏，通常利用存水體積系數(shù)法、生產(chǎn)指示曲線法及視地質(zhì)儲(chǔ)量法等進(jìn)行早期的水侵特征識(shí)別，并對(duì)比分析各種方法在不同采出程度下的曲線特征，識(shí)別出氣藏水侵規(guī)律[9 11]；對(duì)于裂縫較發(fā)育，儲(chǔ)層非均質(zhì)性及水驅(qū)特征較明顯的凝析氣藏，現(xiàn)場(chǎng)通常采用水氣比曲線對(duì)比分析和水樣特征監(jiān)測(cè)等方法來識(shí)別氣藏的水侵特征，通過對(duì)比分析氣井不同生產(chǎn)時(shí)期的試井資料以判斷水侵強(qiáng)弱及快慢，參見圖1。

實(shí)際礦場(chǎng)通過不穩(wěn)定試井方法監(jiān)測(cè)不同開發(fā)時(shí)期氣水界面推進(jìn)狀況，但受測(cè)試儀器、儲(chǔ)層物性差異、井間干擾等因素的影響，試井解釋結(jié)果存在多解性。采用水氣比曲線分析、水樣監(jiān)測(cè)等方法進(jìn)行水侵特征識(shí)別時(shí)，需要地層水到達(dá)井底后才能判斷，同時(shí)易受氣藏形成過程中地層滯留水的影響，預(yù)見性較差，不能清楚認(rèn)識(shí)氣井產(chǎn)水規(guī)律，不利于提前采取預(yù)防措施[12 13]。

針對(duì)以上常規(guī)水侵識(shí)別方法的不足，結(jié)合數(shù)值模擬方法進(jìn)行產(chǎn)水規(guī)律研究及產(chǎn)水模式總結(jié)。以實(shí)際儲(chǔ)層縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)、水體特征等為基礎(chǔ)，建立數(shù)值模型模擬研究氣井產(chǎn)水特征，為氣井的實(shí)時(shí)調(diào)控提供依據(jù)。模型中，結(jié)合FMI 成像測(cè)井解釋結(jié)果，在近井地帶合理設(shè)定離散裂縫，不同產(chǎn)水模式對(duì)應(yīng)不同裂縫類型、規(guī)模及排布，氣井避水高度為30 m，高滲層（滲透率為常規(guī)儲(chǔ)層3 倍，厚度為5 m）位于儲(chǔ)層中部，上部氣層厚度50 m，下部底水水體大小為3倍。模型裂縫及水體完全根據(jù)克拉美麗火山巖氣藏儲(chǔ)層特征建立，對(duì)氣井產(chǎn)水規(guī)律研究及特征分析具有較好適應(yīng)性。

2.2 產(chǎn)出水類型及產(chǎn)水特征

克拉美麗凝析氣藏地質(zhì)及開發(fā)資料分析顯示，產(chǎn)水類型較多，其中，邊底水為最主要的產(chǎn)水類型，層間水次之，凝析水最少。

邊底水在火山巖氣藏普遍存在、對(duì)氣井生產(chǎn)影響較大。尤其對(duì)于火山巖非均質(zhì)強(qiáng)、裂縫發(fā)育等特征，加之壓裂改造，使得氣井實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，邊底水沿著天然縫及人工縫網(wǎng)縱竄、橫侵進(jìn)入井底，氣井快速見水，造成井底積液，乃至氣井停產(chǎn)。不同氣井受邊底水影響程度各異，在氣井的任何生產(chǎn)階段均可能產(chǎn)出邊底水，且產(chǎn)水變化幅度較大，對(duì)氣井生產(chǎn)具有明顯的影響。

層間水是氣藏內(nèi)夾層封存的水體，通常在開采初期被采出，并且當(dāng)氣井鉆遇或與裂縫溝通下才能被采出。當(dāng)初期產(chǎn)水量較大時(shí)，氣井?dāng)y液困難，井底易積液，但由于水體能量有限，且氣水產(chǎn)出通道不同，氣相滲透率通常不因?qū)娱g水的產(chǎn)出而明顯降低。因此，氣井產(chǎn)能受層間水的影響相對(duì)較小。

凝析水是賦存于天然氣中的“水蒸汽”，與天然氣混合呈單一氣相，伴隨氣井整個(gè)生產(chǎn)過程。凝析水產(chǎn)量很低，基本不對(duì)氣井產(chǎn)能造成影響。凝析水礦化度通常較地層水低，可通過產(chǎn)水量、水樣檢測(cè)等方式判斷是否為凝析水[14 16]。

3 產(chǎn)水模式與開發(fā)對(duì)策

克拉美麗氣井產(chǎn)水普遍，各單井產(chǎn)水差異大。對(duì)典型氣藏各氣井實(shí)際生產(chǎn)水氣比統(tǒng)計(jì)分析，產(chǎn)水氣井主要分為4 大類：1）第一類為開發(fā)前期水氣比高，開發(fā)中后期大幅降低；2）第二類為在生產(chǎn)過程中，水氣比保持穩(wěn)定；3）第三類為隨著生產(chǎn)時(shí)間的增加，水氣比逐漸增大；4）第四類為開發(fā)前期不產(chǎn)水，開發(fā)中后期水氣比逐漸增大。各類型產(chǎn)水氣井水侵特征曲線顯示，氣井產(chǎn)水特征復(fù)雜多樣，結(jié)合火山巖儲(chǔ)層特征分析，裂縫及水體是造成氣井產(chǎn)水變化的主要因素，除此之外有少部分氣井基本不產(chǎn)水。因此，結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)，開展氣井產(chǎn)水規(guī)律及特征研究。

3.1 產(chǎn)水模式及特征

基于典型凝析氣藏實(shí)際儲(chǔ)層參數(shù)，結(jié)合儲(chǔ)層裂縫、水體、高滲層分布規(guī)律，設(shè)置不同儲(chǔ)層縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)類型，建立相應(yīng)數(shù)值模型。模型基本參數(shù)：模型尺寸為1 200 m×610 m×300 m，網(wǎng)格數(shù)為190 320 個(gè)，儲(chǔ)層深度3 300 m，壓力44.6 MPa，溫度90.48 ?C，孔隙度11.7%，基質(zhì)滲透率1.476 mD，含氣飽和度45%，儲(chǔ)層厚度250 m，水體倍數(shù)為3.2，配產(chǎn)為5×104 m3/d，相關(guān)參數(shù)見表1、表2 和表3。

結(jié)合氣藏地質(zhì)及生產(chǎn)資料，通過建立機(jī)理模型進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，將氣井產(chǎn)水模式劃分為5 種模式。

3.1.1 產(chǎn)水模式1

氣井產(chǎn)水發(fā)生在前中期，隨著累計(jì)產(chǎn)水量的增加，氣井日產(chǎn)氣量逐漸降低，累計(jì)產(chǎn)氣量曲線增長(zhǎng)逐漸變緩，水氣比不斷上升，產(chǎn)水特征曲線見圖4。這類井所在的區(qū)域存在較大水體，且含有高滲透層，井筒與水體之間有小裂縫溝通。該模式對(duì)應(yīng)的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)見圖5，微細(xì)裂縫網(wǎng)絡(luò)穿過高滲層和其他層位溝通邊底水，高滲透層存在于氣層中部偏上。氣井初期不產(chǎn)水或產(chǎn)水較少，后期水體沿著微細(xì)裂縫網(wǎng)逐漸侵入井底，產(chǎn)水增加，水氣比上升。邊水作用較弱時(shí)，高滲層能夠在產(chǎn)水逐漸增多情況下保證氣井繼續(xù)產(chǎn)氣，但產(chǎn)氣量較低。隨著水侵程度增大，氣井逐漸積液水淹，排水采氣等措施難以生效，氣井會(huì)停止生產(chǎn)。

3.1.2 產(chǎn)水模式2

氣井產(chǎn)水發(fā)生在中后期，隨著累計(jì)產(chǎn)水量的增加，氣井日產(chǎn)氣量降低，但降低幅度較小，水氣比緩慢上升，但產(chǎn)水總量較少。產(chǎn)水特征曲線（圖6）顯示，氣井主要為舌進(jìn)水侵，無水產(chǎn)氣期較長(zhǎng)。氣井產(chǎn)水后儲(chǔ)量未有損失，產(chǎn)氣量和水氣比基本保持穩(wěn)定，地層水能量有限，氣井可帶水穩(wěn)定生產(chǎn)。氣藏區(qū)塊存在小水體，且避水高度合理。產(chǎn)水模式2 的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)見圖7，儲(chǔ)層中有少量微細(xì)裂縫，不存在高滲透層。氣井初期不產(chǎn)水，后期小水體逐漸舌進(jìn)侵入井底，氣井開始產(chǎn)水，但產(chǎn)氣量并無大幅度降低，水氣比基本保持穩(wěn)定。該產(chǎn)水模式下，無水產(chǎn)氣期長(zhǎng)短主要取決于避水高度，后期產(chǎn)水上升幅度主要取決于水體能量強(qiáng)弱。

3.1.3 產(chǎn)水模式3

氣井整個(gè)生產(chǎn)過程均有產(chǎn)水，但日產(chǎn)氣量和水氣比均保持穩(wěn)定，不隨累計(jì)產(chǎn)水量的增加而發(fā)生較大改變。水體能量中等，氣層中存在高滲透層，高滲層位于氣層中部偏上，井筒與水體之間有較大裂縫溝通。產(chǎn)水特征曲線（圖8）顯示，產(chǎn)水原因主要為強(qiáng)舌進(jìn)水侵和弱裂縫水竄，早期產(chǎn)水，表明射孔層位到達(dá)水層或井筒與水層之間存在較明顯的裂縫溝通，其縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)見圖9。

整個(gè)生產(chǎn)過程中，氣水同產(chǎn)，且氣井產(chǎn)氣量和水氣比能夠基本保持穩(wěn)定：一方面，地層水能量有限，氣井可帶水穩(wěn)定生產(chǎn)；另一方面，水體能量較大時(shí)，由于井底與邊底水之間有較大裂縫溝通，開井生產(chǎn)時(shí)，邊底水能夠快速到達(dá)井底，氣井產(chǎn)水較多，但通過排水措施能夠維持氣井低產(chǎn)量生產(chǎn)，且存在高滲層，改善儲(chǔ)層物性，能夠在產(chǎn)水條件下同時(shí)給氣體提供良好的運(yùn)移通道。

3.1.4 產(chǎn)水模式4

產(chǎn)水特征表現(xiàn)為初期產(chǎn)水較多，產(chǎn)氣少，隨著累計(jì)產(chǎn)水量的增加，日產(chǎn)水量逐漸降低，日產(chǎn)氣量逐漸增大并趨于穩(wěn)定，產(chǎn)水特征曲線見圖10。

這類氣井控制范圍內(nèi)存在小水體，儲(chǔ)層中有大裂縫溝通有限小水體或井底到達(dá)水體附近（圖11），水體多為夾層水和封閉水體，邊底水能量較弱，且邊底水與井筒溝通不明顯。初期產(chǎn)水量大，井筒易積液，氣井大多會(huì)實(shí)時(shí)采取排水或關(guān)井控產(chǎn)措施；后期產(chǎn)水大幅降低，產(chǎn)氣逐漸上升并趨于穩(wěn)定。

3.1.5 產(chǎn)水模式5

除了上述4 類典型的產(chǎn)水模式外，還有部分氣井只產(chǎn)氣，基本不產(chǎn)水或者僅產(chǎn)出少量凝析水。這類氣井控制范圍內(nèi)的儲(chǔ)層巖性和物性較好，氣藏封隔性也較好，沒有邊底水侵入，或井筒與水體溝通較差，邊底水還未到達(dá)井底。

火山巖儲(chǔ)層復(fù)雜、孔縫結(jié)構(gòu)多變，氣井生產(chǎn)狀況差異明顯，但同一產(chǎn)水模式氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征相似。產(chǎn)水模式1 與產(chǎn)水模式2 氣、水產(chǎn)量均較高，后期水氣比上升明顯；產(chǎn)水模式3 與產(chǎn)水模式4 氣產(chǎn)量低，產(chǎn)水量較高，后期水氣比低。產(chǎn)水模式分類及特征匯總見表4。

3.2 氣井開發(fā)調(diào)整對(duì)策

克拉美麗火山巖凝析氣藏氣井出水普遍，主要受地質(zhì)及工程因素影響。開發(fā)初期可采取預(yù)防治措施，中后期則根據(jù)氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控。

火山巖呈塊狀，巖體儲(chǔ)層厚度大，裂縫發(fā)育，邊底水活躍。針對(duì)各種產(chǎn)水模式氣井，實(shí)行“整體考慮”，即采取較大避水高度及合理生產(chǎn)制度，以達(dá)預(yù)防效果。對(duì)于開發(fā)調(diào)整階段，不同模式氣井產(chǎn)水狀況差異大，實(shí)行“分類治理”，即產(chǎn)水模式1 和產(chǎn)水模式2 前期產(chǎn)水少，后期產(chǎn)水明顯上升，可進(jìn)行排水采氣，適當(dāng)降低采氣速度，部分水淹嚴(yán)重氣井應(yīng)進(jìn)行堵水或關(guān)井措施；產(chǎn)水模式3 和產(chǎn)水模式4 整體產(chǎn)水少，可采取穩(wěn)定生產(chǎn)制度，保持帶水產(chǎn)氣，控制氣井產(chǎn)水；產(chǎn)水模式5 則采取控水采氣措施，保持合理的生產(chǎn)制度，減緩邊水橫侵及底水錐進(jìn)，以達(dá)氣井連續(xù)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)目的。

4 實(shí)例分析驗(yàn)證

XA 氣藏包含23 口氣井，自2009 年起氣井逐步投產(chǎn)，前期基本不產(chǎn)水，月產(chǎn)量及水氣比變化曲線見圖12。2016 年，氣井產(chǎn)水量大幅上升，產(chǎn)氣、產(chǎn)油顯著下降，表明邊底水作用突出。產(chǎn)氣與水氣比關(guān)系曲線顯示，氣井出水后，產(chǎn)氣量顯著降低，且水氣比變化幅度大，表明氣井產(chǎn)水規(guī)律復(fù)雜，出水調(diào)控難度大。該氣藏氣井水侵特征曲線（圖13）顯示，氣井水侵特征介于強(qiáng)舌進(jìn)與強(qiáng)裂縫水竄之間，進(jìn)一步表明邊底水對(duì)氣井生產(chǎn)具有較大影響。部分氣井前期為高導(dǎo)裂縫水竄，后期為強(qiáng)舌進(jìn)，表明氣井與層間水溝通，受邊底水影響較明顯；部分氣井后期舌進(jìn)或水竄增強(qiáng)，表明儲(chǔ)層壓力變化及改造措施導(dǎo)致氣井與水體溝通增強(qiáng)。綜合分析表明，火山巖儲(chǔ)層氣井與水體主要由縫網(wǎng)溝通，氣井產(chǎn)能主要受邊底水影響。

統(tǒng)計(jì)分析研究區(qū)5 個(gè)典型凝析氣藏98 口氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)，繪制單井產(chǎn)量曲線并定性分類，與5 種產(chǎn)水模式進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，98 口氣井實(shí)際生產(chǎn)曲線也可分為5 大類，并且與5 類產(chǎn)水模式曲線特征基本吻合。98 口實(shí)際生產(chǎn)井中，符合產(chǎn)水模式1 曲線特征的井共10 口，典型井如XC1 井，其產(chǎn)水曲線如圖14 所示。

符合產(chǎn)水模式2 曲線特征共50 口，典型井如XA2 井，產(chǎn)水曲線如圖15 所示，該模式為氣藏主要的產(chǎn)水模式，同時(shí)印證了氣藏邊底水活躍的特征。

符合產(chǎn)水模式3 曲線特征有16 口，典型井如XA3 井，產(chǎn)水曲線如圖16 所示。

符合產(chǎn)水模式4 曲線特征有3 口，該產(chǎn)水模式下，隨著生產(chǎn)時(shí)間的增加，氣水比逐漸降低，典型井如XC2 井，其產(chǎn)水曲線如圖17 所示。

符合產(chǎn)水模式5 特征的井有19 口，該模式的井均只產(chǎn)氣，不產(chǎn)水，典型井如XC3 井，生產(chǎn)曲線如圖18 所示。

綜上分析表明，基于數(shù)值模擬研究得到的5 類產(chǎn)水模式具有很好的可靠性，符合研究區(qū)實(shí)際產(chǎn)水規(guī)律。

5 結(jié)論

1）火山巖凝析氣藏巖相復(fù)雜、裂縫發(fā)育、非均質(zhì)性強(qiáng)，通常采用水氣比曲線分析、地層水監(jiān)測(cè)及不穩(wěn)定試井等方法進(jìn)行水侵識(shí)別，并結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)研究不同儲(chǔ)層狀況的氣井產(chǎn)水規(guī)律。

2）氣藏產(chǎn)出水主要為邊底水及層間水，氣井水侵及產(chǎn)水特征曲線顯示，多數(shù)氣井處于強(qiáng)舌進(jìn)與強(qiáng)裂縫水竄之間，氣藏邊底水活躍，對(duì)氣井產(chǎn)能影響較大，預(yù)防水侵及排水采氣是研究區(qū)后期調(diào)控開發(fā)的研究重心。

3）通過典型氣藏產(chǎn)水機(jī)理模型研究，將氣井產(chǎn)水模式分為5 類，對(duì)比98 口氣井實(shí)際產(chǎn)水曲線，得到模擬曲線與實(shí)際生產(chǎn)曲線分類結(jié)果基本吻合，產(chǎn)水模式劃分及相應(yīng)曲線分析結(jié)果可靠程度高，可為新區(qū)開發(fā)和老區(qū)調(diào)整提供參考。