摘要：廣安地區(qū)是四川盆地中部上三疊統(tǒng)須家河組天然氣最具勘探潛力的區(qū)塊之一，其復(fù)雜的氣水關(guān)系一直制約著氣藏的高效開發(fā)，弄清氣水分布情況成為當(dāng)前氣藏開發(fā)過程中的首要任務(wù)。運(yùn)用氣水分異理論、水蒸氣含量計(jì)算、試氣試采分析等研究手段，分析了氣藏的氣水分布情況以及產(chǎn)水特征。研究表明，廣安氣藏氣水分布特征仍遵循上氣下水特征，氣水過渡帶縱向范圍較寬；通過經(jīng)驗(yàn)公式確定地層條件下天然氣水蒸氣含量為0.0521～0.0927m³/10⁴m³，如果生產(chǎn)中水氣比大于該值，氣井很可能產(chǎn)地層水；試氣試采分析認(rèn)為：產(chǎn)水量較高的井主要集中在須六段氣藏A區(qū)構(gòu)造北北東部和B區(qū)，以及須四段氣藏部分區(qū)域。

關(guān)鍵詞：四川盆地；廣安地區(qū)；須家河組；低滲透油氣藏；氣水分布；特征

    廣安地區(qū)是四川盆地中部上三疊統(tǒng)須家河組天然氣最具勘探潛力的區(qū)塊之一，然而其復(fù)雜的氣水關(guān)系一直制約著氣藏的高效開發(fā)，弄清氣水分布情況已經(jīng)成為當(dāng)前氣藏開發(fā)過程中的首要任務(wù)。廣安氣田區(qū)域構(gòu)造位置位于“川中古隆中斜平緩構(gòu)造帶”東部(圖1)。

 

    廣安地區(qū)須家河組氣藏儲層裂縫不發(fā)育，低孔低滲，砂體連通性差，含水飽和度較高。氣藏分為Ⅰ號須六段氣藏和Ⅱ號須四段氣藏，Ⅰ號須六段氣藏根據(jù)構(gòu)造特征又分為A區(qū)塊和B區(qū)塊。目前，廣安須六段氣藏北北東部和北西部氣井普遍產(chǎn)水，須四段氣藏氣井也普遍產(chǎn)水^[1～2]，總體表現(xiàn)單井產(chǎn)能較低。試采井中除Ⅰ號須六段氣藏構(gòu)造頂部的部分井未產(chǎn)水外，其余各井均有水產(chǎn)出，氣水關(guān)系復(fù)雜。因此，筆者通過地質(zhì)構(gòu)造研究、水蒸氣含量計(jì)算、試氣試采分析等研究氣藏的氣水分布特征，從而為制訂氣田開發(fā)對策奠定基礎(chǔ)。

    針對廣安地區(qū)儲層低孔低滲的特點(diǎn)，運(yùn)用儲層氣水分異理論進(jìn)行氣水分布特征研究。低孔低滲儲層氣水分異基本原理^[3～4]認(rèn)為，在低滲低孔的非常規(guī)儲層中，孔喉分布頻帶較寬，存在多級別的孔隙喉道。在氣(油)柱的凈浮力不足以克服所有級別喉道的毛細(xì)管阻力時(shí)，孔隙水被擠出的程度不同。因此最終形成的氣(油)水界面不是一個(gè)嚴(yán)格的理想分界面，只存在含水飽和度向上逐漸降低的趨勢。

    川中古隆中斜平緩構(gòu)造區(qū)構(gòu)造總體平緩，地層傾角1°～5°，氣、水分異不徹底，氣水過渡帶縱向范圍較大；氣水分布主要受古今構(gòu)造、儲層物性、斷層及裂縫發(fā)育程度等多種因素綜合制約，廣安與已探明的八角場氣田、充西氣田、磨溪?dú)馓锏臍馑植继卣飨嗨?，整個(gè)氣藏仍遵循上氣下水特征，但氣水過渡帶較寬，沒有明顯的氣水界面。

    廣安地區(qū)須六段氣藏測試產(chǎn)水井點(diǎn)分布在探明含氣面積內(nèi)東南的廣安002-40-002-43地區(qū)和中部廣安101、107-廣安002-4、109地區(qū)，多分布在構(gòu)造相對較低部位。氣藏內(nèi)遵循下水上氣的氣水分異規(guī)律，氣水分異不徹底，氣水過渡帶寬。廣安地區(qū)須四段氣藏在儲量計(jì)算范圍內(nèi)目前尚未見到存在邊、底水的跡象，但個(gè)別井在測試過程中確實(shí)有地層水產(chǎn)出，如廣安113井須四段儲層較發(fā)育，測井解釋儲層厚度達(dá)27.3m，平均孔隙度達(dá)到10.86%。但由于儲層下部含水飽和度較高，有效儲層厚度為7.38m，平均有效孔隙度為12.26%。該井完鉆后對須四段加砂壓裂測試，獲氣4.3517×10⁴m³/a，水120m³/d；而位于較廣安113井海拔更高的廣安106井測試獲純氣7.1463×10⁴m³/a，自2007年4月生產(chǎn)以來未產(chǎn)水。因此，分析認(rèn)為，須四段氣藏成藏過程中，在局部范圍內(nèi)相對低凹部位儲層內(nèi)，未驅(qū)替殆盡的孔隙水造成孔隙含水飽和度偏高，由于加砂壓裂后人工裂縫網(wǎng)絡(luò)連通了有效儲層，在局部范圍內(nèi)被致密砂體所隔離的夾層水導(dǎo)致廣安113、廣安5等井產(chǎn)出地層水，其水體規(guī)模和水體能量均極為有限。

    根據(jù)21口井22個(gè)層位的地層水資.料，分析氣藏產(chǎn)出水是否來源于地層水。天然氣中水蒸氣含量主要與地層溫度、壓力、氣體組成及液態(tài)水的含鹽量有關(guān)。為了確定天然氣中的含水量，一些學(xué)者提出了一系列的經(jīng)驗(yàn)公式^[5～6]。天然氣中水蒸氣含量的計(jì)算步驟如下：

    1) 計(jì)算相對密度r_g=0.6時(shí)，天然氣與純水平衡狀態(tài)下的水蒸氣含量：

 

    2) 將純水條件下的水蒸氣含量進(jìn)行溫度和礦化度校正，校正系數(shù)分別為：

    C_C=1-0.225×10^-2K_C    (2)

C_p=10^-7T²-1.1×10^-3T×r_g-0.079r_g²+0.73×10^-3T+0.156r_g+0.927    (3)

    3) 利用W=W_0.6×C_C×C_p計(jì)算天然氣中水蒸氣的實(shí)際含量。

式中：W_0.6為氣體相對密度為0.6時(shí)與純水平衡時(shí)的水蒸氣含量，g/cm³；C_C為水中含鹽量的校正系數(shù)；C_p為W_0.6的校正系數(shù)，與溫度有關(guān)；K_C為水的含鹽量，kg/m³；T為溫度，℃；r_g為氣體相對密度。

    利用上述經(jīng)驗(yàn)公式分別對須六段、須四段儲層中天然氣的水蒸氣含量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表1。

須六段儲層中天然氣的相對密度為0.5955～0.6864，計(jì)算天然氣水蒸氣含量為0.0521～0.0927m³/10⁴m³，平均為0.0719m³/10⁴m³；須四段儲層中天然氣的相對密度在0.604～0.6635，計(jì)算天然氣水蒸氣含量為0.0623～0.0834m³/10⁴m³，平均為0.0743m³/10⁴m³。

    通過上述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得水蒸氣含量在0.0521～0.0927m³/10⁴m³之間，與實(shí)測試采水氣比(0.02～0.14m³/10⁴m³)相差不大，所以初步確定地層條件下天然氣水蒸氣含量在0.0521～0.0927m³/10⁴m³之間變化，如果生產(chǎn)水氣、比大于這個(gè)值，氣井很可能產(chǎn)地層水。廣安氣田試采時(shí)間較長氣井有3口，分別為廣51、廣19和廣安2井，在試采后期生產(chǎn)水氣比基本穩(wěn)定在0.02～0.14m³/10⁴m³。同時(shí)廣安Ⅰ號須六段氣藏A區(qū)其余大部分井由于測試層段為無水氣藏，試采時(shí)間較短，產(chǎn)出水基本上屬于天然氣的凝析水。廣安Ⅰ號須六段氣藏A區(qū)的廣安002-38和廣安002-43，以及B區(qū)的廣安107、廣安108、廣安101、興華1和廣安111井的生產(chǎn)水氣比明顯大于該值，所以這些井均產(chǎn)地層水。

    須六段氣藏A區(qū)構(gòu)造頂部的廣51(生產(chǎn)曲線圖見圖2)、廣19、廣安002-23、廣安002-H8、廣安002-21、廣安002-X22、廣安002-Z2、廣安002-25、廣安002-X27和廣安2井等21口井，以及Ⅱ號須四段氣藏廣安106和廣安114井，試采期間幾乎不產(chǎn)水，水氣比穩(wěn)定在0.03m³/10⁴m³左右。

 

    須六段氣藏的廣安002-X24井，位于廣19井的東南側(cè)800m處，2007年11月8日開始試采，截至2007年12月31日，平均日產(chǎn)氣2.436×10⁴m³，日產(chǎn)水11.18m³。周圍井廣19、廣安002-21、廣安002-X22和廣安002-Z2均不產(chǎn)水，分析認(rèn)為該井可能處于邊水域或者為單獨(dú)封閉水體。

    試氣試采產(chǎn)水量較高的井主要集中在須六段氣藏A區(qū)構(gòu)造北北東部和B區(qū)，須四段氣藏部分區(qū)域。比如須六段氣藏A區(qū)構(gòu)造的廣安002-38、廣安002-43井的水氣比為2.577～3.169m³/10⁴m³，而廣安002-40井的水氣比非常高(圖3)，達(dá)31.47m³/10⁴m³，廣安002-X45井只產(chǎn)水，不產(chǎn)油氣。B區(qū)107井的水氣比高達(dá)15.01m³/10⁴m³，廣安111井的水氣比為4.187m³/10⁴m³，興華1井的水氣比為9.306m³/10⁴m³。

 

綜上所述，通過試氣試采分析，須六段氣藏在A區(qū)邊部可能存在邊水、底水的情況，有待進(jìn)一步證實(shí)，須四氣藏不存在邊、底水的情況，水體分布見圖4。

 

    目前廣安氣田氣井產(chǎn)水的類型可以歸納為以下3種類型。

2.1.1 氣井不產(chǎn)地層水，僅產(chǎn)少量的凝析水

    包括須六段氣藏的廣51、廣19和廣安2井。廣51井和廣安2井水氣比在試采后期基本穩(wěn)定在0.03m³/10⁴m³和0.02m³/10⁴m³，產(chǎn)水反映的應(yīng)該是地層條件下天然氣的水蒸氣的含量。廣19井，初期水氣比較高，但后期生產(chǎn)水氣比基本穩(wěn)定在0.06m³/10⁴m³，估計(jì)是由于壓裂液滯留造成的。此類井還包括工號須六段氣藏廣安002-23、廣安002-H8、廣安002-21、廣安002-X22、廣安002-Z2、廣安002-25、廣安002-X27、廣安002-29、廣安002-30、廣安002-31、廣安002-32、廣安002-33、廣安002-X34、廣安002-35、廣安002-X36、廣安002-39、廣安002-H1、廣安002-45井，Ⅱ號須四段氣藏廣安106、廣安114井等。

2.1.2 試氣不產(chǎn)水，試采產(chǎn)水，部分井儲層壓后產(chǎn)水或產(chǎn)水量增加

    包括須六段氣藏的廣安115井、廣安002-38井、廣安108井。廣安115井試采井段為1828～1840m和1843～1853.5m，試氣時(shí)不產(chǎn)水，壓裂后日產(chǎn)氣6.485×10⁴m³，試采期產(chǎn)水，水氣比平均為1.79m³/10⁴m³。該井在壓裂施工中壓裂縫可能貫穿了下面水層，導(dǎo)致氣井出水。因此壓裂層段要盡量避免與水層太近^[7]，以免壓穿水層使氣井產(chǎn)水。

2.1.3 試氣試采均產(chǎn)水，或試氣產(chǎn)水較高，產(chǎn)水量較穩(wěn)定，處于氣水過渡帶

    包括須六段氣藏的廣安002-40井、廣安002-43井、廣安101井、廣安107井和須四段氣藏的廣安128井。廣安002-40井射孔段為1847.5～1850.0m和1 852.O～1 858.5 m井段。該井試采4個(gè)月，平均產(chǎn)水38.07m³/d，水氣比高達(dá)28m³/10⁴m³。從測井解釋結(jié)果看，在主產(chǎn)氣層須六¹_a2層以下可能與水層連通。

2.2.1 縱向隔夾層發(fā)育，對水體有較強(qiáng)的阻擋作用

    地質(zhì)研究表明，縱向上水體內(nèi)部及水層與氣層之間存在隔夾層，隔層裂縫不發(fā)育。這些隔夾層對水體上升有較強(qiáng)的阻擋作用，使水體在垂向上的傳導(dǎo)能力很弱，底水上升困難。

    廣安002-43井氣水界面以下的水體內(nèi)部夾層和隔層發(fā)育，1876.4～1885.2m存在8.8m隔層，且夾層很發(fā)育，最小厚度1m，最大厚度達(dá)22.4m。這些隔夾層致密、裂縫不發(fā)育，會對水體上升起明顯的阻擋作用。

2.2.2 水層滲透率低，傳導(dǎo)率小

    物性資料統(tǒng)計(jì)分析表明，水層平均滲透率范圍為0.072×10^-3～0.886×10^-3μm²，大部分小于0.5×10^-3μm²，總體上屬于低孔低滲特征。由于水體滲透率低，所以自身的傳導(dǎo)率很小。

2.2.3 廣安Ⅰ號區(qū)塊須六段氣藏A區(qū)水層產(chǎn)能低，B區(qū)和Ⅱ號區(qū)塊須四段氣藏水層產(chǎn)能高

    通過試氣結(jié)果可以看出，須六段氣藏A區(qū)塊的廣安002-H7井水層的產(chǎn)水量為7.3m³/d，水層的產(chǎn)能較低；須六段氣藏B區(qū)塊的廣安109井水層產(chǎn)水量為86.4m³/d；須四段氣藏的廣安124、廣安124、廣安124井產(chǎn)水量分別為81.6m³/d、76.8m³/d、89.3m³/d?？梢钥闯鏊畬拥漠a(chǎn)能高。

    綜上所述，廣安Ⅰ號區(qū)塊須六段氣藏A區(qū)氣藏在開發(fā)過程中，由于有效水體小、能量弱，水體表現(xiàn)不活躍；B區(qū)和Ⅱ號區(qū)塊須四段氣藏，由于有效水體較大，水層滲透率高，水體表現(xiàn)較為活躍。

    1) 運(yùn)用氣水分異理論進(jìn)行廣安地區(qū)氣水分布特征研究，研究表明廣安地區(qū)的氣藏仍遵循上氣下水特征，但氣水過渡帶縱向范圍較大。

    2) 通過經(jīng)驗(yàn)公式確定地層條件下天然氣水蒸氣含量為0.0521～0.0927m³/10⁴m³，如果生產(chǎn)水氣比大于這個(gè)值，氣井很可能產(chǎn)地層水。

    3) 試氣試采分析表明產(chǎn)水量較高的井主要集中在須六段氣藏A區(qū)構(gòu)造北北東部和B區(qū)，須四段氣藏部分區(qū)域。

    4) 將廣安氣田氣井產(chǎn)水類型分為不產(chǎn)地層水、試氣不產(chǎn)水試采產(chǎn)水、試氣試采均產(chǎn)水3種產(chǎn)水類型，分析了水體活躍不同程度的分布范圍，對于指導(dǎo)該氣田開發(fā)具有重要意義。

[1] 蔣裕強(qiáng)，郭貴安，陳輝，等.川中地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組二段和四段砂巖優(yōu)質(zhì)儲層成因探討[J].油氣地質(zhì)與采收率，2007，14(1)：18-21.

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(本文作者：田冷^1，2 何順利^1，2 劉勝軍³ 蘭朝利^1，2 1.中國石油大學(xué)石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.中國石油大學(xué)氣體能源開發(fā)技術(shù)教育部工程研究中心；3.中國石油西南油氣田公司川中油氣礦)