0 引言
四川盆地安岳气田磨溪区块龙王庙组气藏探明地质储量为4 403.85×108 m3，技术可采储量为3 082×108 m3，是目前我国发现的特大型海相碳酸盐岩整装气藏［1-2］。储层储集空间类型以溶洞、粒间溶孔和晶间溶孔为主［3］，多尺度天然裂缝普遍发育［4-5］，同时受埋深、高温、高压等多种因素耦合作用的影响表现出强非均质性的特点［5］。随着开发的逐渐深入，该气藏气水关系发生复杂变化。地层水以不同的侵入模式不同程度地侵入气藏内部，在降低了基质中的气相渗流能力的同时产生“水封气”效应，严重影响气藏产能和稳产能力［6-7］。因此，针对有水气藏在准确认识原始流体分布的基础上搞清水侵特征、水侵优势通道及其主控因素对于优化开发调整方案尤为重要，同时可为进一步提升气藏的全生命开发周期提供有力支撑。
前人针对气藏水侵规律的研究手段主要包括物理实验［7-8］、数值模拟［9-10］、数学分析方法［11-12］、生产动态分析［13］以及静态地质特征分析［14-15］等，取得了一系列研究成果。冯曦等［15］开展物理实验研究了储层非均质性对水侵差异化的影响，认为裂缝发育使气藏水侵影响显现快，而溶洞均匀发育使水侵影响显现相对较慢。冯异勇等［9］基于数值模拟评价了基质渗透率、裂缝、井底隔层等多参数对水侵的控制作用，总结出4种水侵模式：水锥型、纵窜型、横侵型和复合型。谭晓华等［12］基于考虑水封气影响的物质平衡法建立了有水气藏水侵特征曲线图版。然而，碳酸盐岩气藏储层类型多样，孔、缝、洞的不同搭配使储层非均质性增强，仅通过地质特征描述或利用动态特征判断连通关系的单一描述方式难以准确全面地认识碳酸盐岩气藏水侵主控因素和准确刻画出水侵优势通道。
为此，笔者基于安岳气田大量的生产动态资料，划分具有不同产水特征的产水井类型，并综合岩心、薄片、测井等静态地质资料明确不同类型产水井的水侵主控因素，在此基础上总结了不同类型产水井的水侵模式。将该水侵模式与前人数值模拟得出的认识进行对比，评价研究成果的可靠性。研究成果可为提高气藏采收率以及开发技术政策的调整提供地质指导，为同类型有水气藏水侵规律研究和开发评价提供一定借鉴。
1 气藏概况
安岳气田磨溪区块位于四川省遂宁市、资阳市及重庆市潼南区境内，区域构造上属四川盆地中部古隆起东段中斜平缓构造区［16］（图1）。磨溪区块开发主体区发育近东西向的大型低幅背斜构造，最低圈闭线为-4 360 m，闭合度为145 m，圈闭面积为506 km2；寒武系龙王庙组厚度为80~100 m，沉积相以碳酸盐岩局限台地相为主，又可细分为颗粒滩、滩间海和混积潮坪3种沉积亚相［17］；储层岩性主要为砂屑白云岩和细—中晶白云岩，储集空间以粒间溶孔、晶间溶孔、溶洞为主［3，18］，部分井段裂缝发育，以高角度缝为主［3］；储层小岩样孔隙度平均为4.15%，渗透率平均为0.687×10-3 μm2［图2（a）］，全直径岩样孔隙度平均为4.87%，渗透率平均为16.12×10-3 μm2［图2（b）］，依据不稳定试井结果解释储层渗透率为（3.24~613.00）×10-3 μm2，储层总体表现为低孔、中高渗特征［16］。
磨溪区块龙王庙组气藏开发建产执行效果好，投产气井生产能力、产气量与设计一致，日产气2 577×104 m3，日产液2 353 m3，累产气750.1×108 m3，累产液319.5×104 m3。随着开发的不断进行，目前气藏地层压力下降速度和产水量与开发调整方案预期不一致，水侵影响超方案预期。2022年6月气藏平均压力为41.62 MPa，较开发调整方案预测低0.18 MPa，年压降为3.19 MPa。截至2023年1月，日产水量超开发调整方案657 m3。
2 产水井生产特征
2.1 产水井产水类型判别
表1 磨溪区块龙王庙组气藏产水类型综合判别参数Table 1 Comprehensive identification parameters of water production types of the Longwangmiao Formation in Moxi area |
| 产水类型 | 判别依据 | |||
|---|---|---|---|---|
| G p—W p | G p—WGR | 总矿化度/（g/L） | 微量元素含量 | |
| 凝析水 | 直线型 | WGR较低且稳定 | <20 | 低 |
| 混合液 （入井液+凝析水） | 两段变缓型 | WGR初期较高、之后降低趋于稳定 | 20~100 | 低 |
| 地层水 | 多段变陡型 | WGR逐渐升高 | >100 | 高 |
|
磨溪开发主体区龙王庙组气藏共有3种主要的产出水类型：凝析水、混合液和地层水。从气井生产规律来看，开发初期气井主要产出入井液和凝析水组成的混合液，随着开发的进行混合液逐渐被排出，产水类型以凝析水为主。在气井开发中后期，气井遭水侵后产水类型为地层水。凝析水总矿化度和微量元素含量最低，总矿化度小于20 g/L，水气比低且整体稳定，G p—W p 关系曲线为近直线型［表1，图3（a）］；混合液总矿化度和微量元素含量低，但略高于凝析水中的含量，在开发初期水气比较高，之后缓慢降低并趋于稳定，G p—W p 关系曲线为两段变缓型［表1，图3（b）］；地层水总矿化度和微量元素含量高，总矿化度大于100 g/L，水气比逐渐升高，G p—W p关系曲线为多段变陡型［表1，图3（c）］。综合上述判别依据分析出磨溪开发主体区龙王庙组气藏共有24口井产出地层水，其中3口井为主动排水井。产水井在平面上主要位于纯气区和气水过渡带边界处，MX8井区气水过渡带面积远大于MX9井区，MX8井区产水井井数17口远高于MX9井区。
2.2 产水井产水规律
基于上节判别出的磨溪开发主体区龙王庙组气藏21口出水井的生产动态资料，统计分析了出水井出水后的生产水气比。以每井出水开始时间为横坐标原点，作出对应的水气比随时间变化曲线图（图4）。根据图中曲线变化特征，可以将21口出水井出水特征归纳为4种类型：水气比稳定型、缓慢上升型、快速上升型和复合型。综合分析4种类型产水井生产动态资料，总结出以下产水特征。
2.2.1 稳定型
水气比稳定型产水井共8口，占比为38%。此类型产水井无水采气时间为145~2 054 d，平均为857 d，平均无水采气期在4种类型产水井中最久；气井见水后产水量并未明显增加，目前日产水一般小于30 m3，生产水气比较低，一般介于0.1~2 m3/104 m3之间，整体趋势稳定，产水对生产影响较小。
2.2.2 缓慢上升型
水气比缓慢上升型产水井共3口，占比为14%。此类型产水井无水采气时间为0~1 689 d，平均576 d，平均无水采气期在4种类型产水井中短于稳定型；气井见水后产水量缓慢升高，目前日产水一般介于20~60 m3之间，生产水气比介于1~15 m3/104 m3之间，具有缓慢上升趋势，产水对生产具有一定影响。
2.2.3 快速上升型
水气比快速上升型产水井共7口，占比为33%。此类型产水井无水采气时间为0~1 573 d，平均为420 d，平均无水采气期在4种类型产水井中短于缓慢上升型，个别井（MX008-H30井）生产即见水，不具有无水采气期；气井见水后产水量快速增加，目前日产水一般大于60 m3，生产水气比高，一般大于5 m3/104 m3，产气量和油压递减快速，产水对生产影响大。该类型产水井产水量占所有产水井产水量的68%，少数的高产水井贡献了大部分产水量。
2.2.4 复合型
复合型产水井共3口，占比为14%。此类型产水井无水采气时间为0~3 804 d，平均为222 d，平均无水采气期在4种类型产水井中最短，个别井（MX11井）生产即见水，不具有无水采气期；气井见水后产水量在初期呈缓慢上升趋势，在生产一段时间后产水量快速增加，目前日产水一般大于90 m3，生产水气高，一般大于5 m3/104 m3，整体趋势变化大且出水对生产影响大。
3 水侵控制因素
研究区产水井的差异化出水特征是不同储层物性展布特征的体现［10］，对于非均质性强的边底水碳酸盐岩气藏，水易沿裂缝网络或高渗透条带入侵井底［24-25］。水气比的快速上升反映了储层非均质性强；水气比上升缓慢或稳定反映了储层均质性好［10，15］。另外，构造因素、滩体连通性、水体倍数与分布［9，24］、水中封存气、孔隙压缩性［25］以及生产制度［9］也是影响水侵强弱的重要因素。磨溪龙王庙组气藏主要以边水为主分布在南北两翼，水体可看作无限大水体，水体中封存气量较小，综合生产测井资料以及前人研究成果［3-4，20，23］分析认为磨溪地区龙王庙组气藏水气比上升表现出差异性的主要原因有储层裂缝发育程度、溶洞型高渗层发育程度、构造因素以及滩体连通性。
3.1 裂缝发育程度
根据岩心、薄片及成像测井资料观察，磨溪地区龙王庙组气藏裂缝较发育，除MX201井岩心未见裂缝外，其余井均见到不同程度发育的裂缝。根据裂缝成因可将其分为构造缝、压溶缝和构造扩溶缝3类，不同类型的裂缝由于充填程度和发育程度不同，对储渗性的贡献大小不一，对储渗性贡献较大的有效缝主要包括构造缝和沿构造缝分布的溶蚀缝等。龙王庙组非储层段岩心以发育低角度缝和水平缝为主，多呈顺层分布，开度小；储层段岩心以发育垂直缝和高角度缝为主，其具有开度大、充填程度弱的特征，对储层纵向连通性及渗透性的改善具有重要作用。通过岩心标定成像测井，裂缝在成像测井图像上表现为暗色单周期正弦曲线形态，各种裂缝交织在一起时可形成网状裂缝。根据丰富的成像测井资料统计了单井裂缝密度，并研究裂缝发育程度对于气藏水侵强弱的影响。
不同类型产水井裂缝发育程度具有显著差异，这是其表现出不同出水特征的影响因素之一。由图5可以看出，快速上升型产水井裂缝密度最大值为3.1条/m，最小值为0.7条/m，平均值为1.92条/m，其均值远高于其他3种类型产水井裂缝密度。快速上升型产水井不同井之间裂缝密度也具有差异，即MX008-H30井、MX008-H29井、MX009-3-X3井裂缝密度高于MX009-3-X2井和MX205井，MX009-3-X1井最低。通过气井生产动态分析，裂缝密度的差异性也会导致同种类型产水井之间产水特征存在差别，裂缝密度高的产水井在见水初期出水量大，水气比上升快速，反之水气比上升相对较缓。如MX009-3-X3在见水前日产水为4.19 m3，水气比为0.1 m3/104 m3，见水第一天日产水10 m3，水气比为0.25 m3/104 m3，之后日产水量骤升至50.88 m3，水气比为1.3 m3/104 m3。另外MX009-3-X3井无水采气期仅有159 d，远远低于裂缝发育程度较低的MX009-3-X1井的1 573 d。
缓慢上升型、稳定型和复合型产水井平均裂缝密度分别为0.28条/m、0.56条/m、0.34条/m，裂缝发育程度相差不大，而这3种类型产水井产水特征同样具有差异。分析其原因认为，缓慢上升型产水井裂缝密度虽然小于稳定型产水井，但是见水后水气比上升速度明显大于后者，这是由于稳定型产水井中裂缝开度较小且分布较均匀，和基质孔隙组成了视均质储层，故水侵速度较慢。因此，裂缝的发育程度是快速上升型产水井水侵的主要影响因素。
3.2 溶洞型高渗层发育程度
磨溪地区龙王庙组碳酸盐岩储层孔缝洞非均匀发育，不同类型储层渗流能力差异较大，非均质性强。除裂缝发育带外，溶蚀孔洞发育的高渗透储层也是边底水水侵的优势通道。本文基于岩心和薄片观察、压汞及物性分析等成果，依据裂缝发育程度和孔喉配置关系将储层分为孔缝型、溶洞型、溶孔型及晶间孔型共4类储层（图6）。
孔缝型储层储集空间以粒间孔和晶间孔为主，发育裂缝，孔隙之间通过裂缝和缩颈喉道连通。压汞曲线分析表明该类储集层孔喉半径大于10 μm，储层渗流能力好；溶洞型储层储集空间以溶洞为主，亦发育粒间溶孔，喉道类型为缩颈和片状喉道；溶孔型和晶间孔型储层储集空间以粒间溶孔和晶间溶孔为主，发育片状喉道，储层渗流能力较差。除裂缝发育的孔缝型储层外，溶洞型储层相较于溶孔型和晶间孔型储层储渗能力好，亦是气藏水侵的优势通道。
不同类型产水井的溶洞型高渗层厚度占比具有明显的差异（图7）：缓慢上升型和复合型产水井溶洞型高渗层厚度占比明显高于快速上升型和稳定型，均大于30%；缓慢上升型产水井溶洞型高渗层厚度占比为31.7%~38.5%，平均值为35.1%；复合型高渗层厚度占比为37.7%~70.5%，平均值为62.5%；除009-3-X1井外，快速上升型和稳定型产水井溶洞型高渗层厚度占比均小于20%，平均值为10.6%。快速上升型产水井溶洞型储层占比低，产水反而快速，这是由于该类井储层裂缝发育，孔缝型储层发育程度影响其产水速度。缓慢上升型产水井产水持续上升，复合型产水井早期产水较稳定，后期水气比上升速度明显加快，这2类产水井裂缝发育程度较低（图5），而溶洞型高渗层厚度占比高（图7）。综合不同类型产水井产水特征、裂缝发育程度以及溶洞型高渗层厚度占比分析认为高渗层厚度占比是缓慢上升型和复合型产水井发生水侵的主控因素，进一步分析可以看出复合型产水井在生产中后期水气比上升速度明显加快，故溶洞型高渗层厚度占比越高，水侵速度越快。
3.3 构造因素
不同井正式投产时间有所不同，而地层水自气藏投产之后即开始向气藏内部逐渐侵入，随着生产的进行侵入程度逐渐加大。统计了所有产水井自气藏正式投产至气井见水时的天数，并以储层底界至气水界面高差和平距为横坐标作散点图。由图8分析可知，气藏正式投产至气井见水时的天数和高差具有正相关性［图8（a）］，气藏正式投产至气井见水时的天数和平距具有明显的正相关性［图8（b）］，不同类型产水井在图中并无明显的分区性。因此，气藏的构造因素对于气井的见水时间具有明显的控制作用，当气藏的采气速度、生产压差等生产动态因素控制在合理范围内时，储层距离气水界面高差越小，气井距离气水界面越近，气井产水时间越早。而在气井见水以后，生产水气比变化特征曲线与气井和气水界面之间距离无关，其主要受井区附近裂缝发育程度和溶洞型高渗层发育程度控制。
3.4 滩体连通性
由图9分析可知，不同井区随着开发的进行压力同步下降，表明气藏储层整体连通。但不同井区压力下降幅度不同，表明各井区连通性存在差异。MX8井区内部连通性较好，压降最均匀，但压降相对较快（约4.55 MPa/a），平均地层压力为38.3 MPa，MX9井区、MX10井区内部存在非均质条带，连通性、压降速率次之，平均地层压力分别为44.6 MPa、52.5 MPa。
对比气藏MX8井区压力可知（图10），MX8井区南部压力下降均匀，连通性好；MX8井区中部压力下降不均匀，表明气藏内部存在低渗区减缓了气体渗流速度；北部MX10井区压力下降相对较均匀，连通性相对较好。但从过MX128-10-19-8井剖面的智能反演孔隙度切片可以看出，MX10井周围虽然连通性较好，但和北部纯水区之间存在低孔渗区（图11），这在一定程度上减缓了水体向MX10井区的侵入而表现为稳定型产水特征。对比MX10井和MX8井产水特征可以看出，MX10井产水类型为稳定型，产水后水气比稳定且低（小于0.15 m3/104 m3），MX8井产水类型为缓慢上升型，产水后水气比上升速度较快而后趋于稳定（图4）。综上分析认为，滩体的连通性在一定程度上影响水侵方向和快慢，即地层水沿滩体连通性好的方向侵入气藏内部，滩体连通性越好，气井见水后水气比上升越快。
4 水侵规律
产水井表现出不同产水特征受多种地质因素耦合控制，并在主控因素下表现为不同的水侵模式。磨溪区块龙王庙组气藏构造因素和滩体连通性主要影响气井见水时间、水侵快慢和水侵前缘方向，裂缝和溶洞型高渗层发育程度则控制了气井见水后的产水特征和水侵模式。
4.1 水侵模式
由第3节水侵主控因素可知，不同类型产水井受主控因素影响表现出不同产水特征，依据地质和生产特征可归纳出磨溪地区龙王庙组气藏不同的水侵模式。快速上升型产水井周围裂缝发育，试井渗透率是岩心小柱塞样渗透率数十倍甚至更高，地层水沿裂缝发育带快速窜入气藏内部，表现为裂缝水窜模式［图12（a）］；缓慢上升型产水井溶洞型储层发育，溶洞和裂缝组成高渗条带，地层水沿高渗条带侵入气井，表现为溶洞型高渗层指进模式［图12（b）］；稳定型产水井储层裂缝和溶洞型高渗层相对不发育，但细微网状缝分布均匀并与溶蚀孔隙组成视均质储层，地层水大面积向气藏内部缓慢侵入，表现为边水舌进模式［图12（c）］；复合型产水井位于气水过渡带，距离边水近，储层下部为水层，在开发初期底水易突破储层底部形成水锥侵入气井，前期产水量过大甚至造成停井，随开发进行边水沿缝洞较发育的高渗带继续侵入气井，产水井复产后产水量表现为快速上升的趋势，因此可归纳为底锥横侵模式［图12（d）］。
表2 磨溪区块龙王庙组气藏不同类型产水井特征及数值模拟分类［10］Table 2 Characteristics of different types of water-producing wells and numerical simulation classification of the Longwangmiao Formation in Moxi area［10］ |
| 产水井类型 | 水侵模式 | 地质及生产特征 | 数值模拟分类依据（K 1∶K 2）［10］ | 水侵模式［10］ | 水气比变化特征［10］ |
|---|---|---|---|---|---|
| 快速上升型 | 裂缝水窜 | 裂缝发育，无水采气期短，水气比快速上升 | >5 | 裂缝水窜 | 多次方型 |
| 缓慢上升型 | 溶洞型高渗层指进 | 溶洞型储层发育，水气比上升缓慢 | 2~3 | 舌进强水侵 | 二次方型 |
| 稳定型 | 边水舌进 | 储层视均质，无水采气期长，水气比整体低且稳定 | <2 | 舌进弱水侵 | 线性型 |
| 复合型 | 底锥横侵 | 位于气水过渡带，储层含高渗条带，复产后水气比快速上升 | / | / | / |
|
4.2 平面规律
随着开发进行磨溪地区龙王庙组气藏地层水整体上向气藏内部逐渐侵入，纯气区面积向气藏内部缩减，气水过渡带范围不断增大。根据磨溪地区龙王庙组气藏原始气水分布、产水井井位分布划定了3个水侵方向，即MX9井区北东翼向气藏内部、MX8井区南翼向气藏内部和MX10井区北翼向气藏内部，并细分出10条水侵通道，其中含3条优势通道（图13）。
不同井区受主控因素影响表现为不同的水侵模式，MX009-3井区裂缝发育表现为裂缝水窜模式，气井见水后产水量大；MX10井区北翼构造平缓，气水过渡带分布广泛，裂缝和溶洞型高渗层相对不发育，表现为边水舌进模式；MX8井区溶洞型储层发育，以高渗层指进模式为主（图13），气井见水后产水量较大。
磨溪区块龙王庙组气藏水侵形势日益严峻，针对不同类型产水井制定相应的开发技术政策是提高气藏采收率的关键。以前期地质认识为基础，综合气藏水侵主控因素、水侵规律以及开发实践分析认为：产水快速上升型气井带水生产，可以有效延缓水侵入周围气井，如MX009-3井组坚持排水采气，气藏内部MX9井目前仍未见水；产水缓慢上升型产水井适当降低配产，以减缓产水量持续上升；产水量稳定型产水井非必要不提产，保供期必要提产时可适当增加配产，但时间不宜过久，避免提产后内外压差不断增大，加快水侵前缘向气藏内部推进的速度。
5 结论
（1）四川盆地磨溪区块龙王庙组气藏产出水类型可分为凝析水、混合液和地层水，依据生产特征和水化学指标可识别产水类型。气井产出地层水时G p—W p曲线为多段变陡型，水气比逐渐升高，微量元素含量高，总矿化度大于100 g/L。
（2）根据气井见水后的水气比随生产时间的变化特征，可将产水井分为稳定型、缓慢上升型、快速上升型和复合型，4种类型产水井的平均无水采气期依次变短。
（3）水侵控制因素主要包括裂缝和溶洞型储层发育程度、构造因素以及滩体连通性，不同控制因素耦合控制了气井水侵特征。构造因素影响气井无水采气时间，滩体连通性控制水侵快慢和前缘方向，而不同类型产水井产水特征受裂缝和溶洞型储层发育程度主控。
（4）快速上升型产水井表现为裂缝水窜模式，缓慢上升型产水井表现为溶洞型高渗层指进模式，稳定型产水井表现为边水舌进模式，复合型产水井可归纳为底锥横侵模式。平面上可划分出3个水侵方向，即MX9井区北东翼向气藏内部、MX8井区南翼向气藏内部和MX10井区北翼向气藏内部，细分出10条水侵通道。
甘公网安备 62010202000678号
