西湖凹陷位于东海陆架盆地东北部，该凹陷既发育有典型的强边底水水驱气藏，也发育有弱水驱气藏，不同气藏地质特征各异，储层物性、水体能量差异均较大。生产井的产出水以多种形态存在，有层内孤立水体、储层束缚水、层内可动水、层间水、边水及底水，而气井产水会导致产量下降、井筒积液、井口压力下降及气井停喷，从而影响气田正常生产。因此，为了改善水驱气藏的开发效果，需要系统分析水驱气藏出水规律及主控因素，充分认识造成不同类型气藏开发特征差异的内在及外在原因，进而提高水驱气藏最终采收率。

西湖凹陷水驱气藏呈现出数量多、储量规模大的特点，多数水驱气藏生产井无水期短，大部分气井投产后2~3年开始出水。如A气田于2005年投产，生产井数23口，其中出水井数达到11口，出水井数占总生产井数的比例为48%，部分气藏采收率仅为30%~50%。

水驱气藏的大量出水是造成气井产量递减的主要原因，单井之间出水量及产水形态也各不相同，这主要与水驱气藏水源多样有关^[1-3]。出水特征研究表明，生产井出水一般可分为3种产出方式^[4-6]：①孔隙水。含水饱和度大于临界含水饱和度的孔隙中存在的可动水被称为孔隙水。在开采过程中，由于压差的诱导，这部分可动水可在一定的压差下流动。②夹层水。夹层水的产出明显伴有“气大水大、气小水小”的特点。③地层水^[7-8]。这类水多数通过高渗透通道窜入井底，使水气比快速上升。

为了有效识别水的来源及产水特征^[9-11]，对早期水侵识别方法加以研究，实现对气井出水时间的提前预测及对水驱边界的先期判断，以便尽早调整工作制度，延长气井无水产气阶段^[12-14]，达到提高气藏最终采收率的目的。

产水特征参数判别法将气井出水时氯根含量及水气比的变化值作为判断依据，此方法可用于气井出水时间点的大致判断^[15-17]。

气井出水特征参数研究表明，当气井氯根质量分数达到7 784×10^-6时，就可以断定该井将要出水；另外，水气比为0.68 m³/10⁴ m³可以作为判断气井出水的特征参数界限值（表 1）。

表 1(Table 1)

表 1 生产井见水初期氯根含量与水气比界限值 Table 1 Limits of chloride and water gas ratio of production wells in intial 井名 w（氯根）, ×10-6 水气比/（m3·10-4 m-3） X1 8 742 0.52 X2 5 927 0.97 X3 9 178 0.67 X4 7 198 0.39 X5 8 900 0.41 X6 7 198 1.35 X7 8 423 0.50 X8 7 148 0.96 X9 7 340 0.38 平均值 7 784 0.68

下载CSV 表 1 生产井见水初期氯根含量与水气比界限值 Table 1 Limits of chloride and water gas ratio of production wells in intial

不稳定试井水侵识别法主要是利用不稳定试井资料确定边界传播时间及距离（压力传播到边水的时间及距离），进而判断水侵的快慢。气藏水侵是一动态过程，其变化必然会反映到动态监测资料上。

根据试井理论，静态地质因素引起的试井曲线边界特征反应，在一口井的多次试井中均不会改变，即试井分析得出的边界性质和边界传播距离都不会随时间而改变，而水侵活跃的水驱气藏，其开发过程中天然水侵边界的移动特性，将在靠近水侵边界的气井不同生产时期的多次试井分析曲线中不同程度地反映出来。随着边水向气区的推进，也就是随着气区半径的减小，气区径向流动阶段持续的时间变短，边水向气区推进过程中的流动阶段出现得会更早，即其压力导数曲线上翘的时间提前，由此可以识别气藏的水驱特征。

以研究区某气藏的生产井B5井为例，应用Saphir试井软件，采用垂直井+径向复合油藏+无限大边界模型，对2次不同测试时间的不稳定试井资料进行分析，不同测试时间的试井解释曲线如图 1所示，解释结果如表 2所列。

图 1

Fig. 1

下载eps/tif图 图 1 B5井不同测试时间的试井解释曲线 Fig. 1 Well testing interpretation curves of well B5 at different time

表 2(Table 2)

表 2 B5井不同测试时间的边界传播距离及边界传播时间 Table 2 Boundary distance and response time of well B5 at different time 测试日期/年-月 边界传播距离/m 边界传播时间/min 2002-05 170 190 2004-05 150 130

下载CSV 表 2 B5井不同测试时间的边界传播距离及边界传播时间 Table 2 Boundary distance and response time of well B5 at different time

从试井解释结果可以看出，B5井2次不同测试时间的边界传播距离及边界传播时间均有所不同，解释得到的边界传播距离逐渐向井区靠近，边界传播时间均有所提前。结合地质认识和试井解释结果，可以初步判断随着气井的不断开采存在水侵的迹象，并且水侵前缘不断向井区靠近。B5井于2005年10月见水，日产水量最高达到150 m³，最终水淹关井，说明采用不稳定试井方法识别水侵的方法与实际生产情况相符。

在天然气开发生产中，水驱气藏的水侵特征受多种因素的影响，主要有2个方面：一是地质因素，包括水体能量、隔夹层发育程度、储层非均质性及气柱高度等；二是开发因素，包括采气速度、射开程度等。依据气井无水采气期长短及含水上升规律^[18-20]，将水驱气藏产水特征曲线分为3种类型，分别为尖峰状竖型、梯状台阶型和凹状缓慢型。

西湖凹陷的开发实践表明，尖峰状竖型产水井的无水期采出程度平均为22%，梯状台阶型产水井的无水期采出程度平均仅为11%，凹状缓慢型生产井的无水期采出程度平均达45%（图 2）。此外，气藏开发效果的好坏与气藏类型、气柱高度及水体倍数均有关。气藏气柱高度越大，气井见水时间越晚，采收率越高；气藏水体倍数越大，气井见水时间越早，采收率越低（图 3）。

图 2

Fig. 2

下载eps/tif图 图 2 典型产水井的无水期生产指标 Fig. 2 Production index of anhydrous period of typical production wells

图 3

Fig. 3

下载eps/tif图 图 3 水驱气藏采收率与水体倍数的关系 Fig. 3 Relationship between recovery factor and water mass in water drive gas reservoir

强边水气藏的主要特征是无水采气期短，产水曲线表现为尖峰状竖型。这类气藏的生产井见水时间早，见水后含水率迅速上升，在生产早期产出凝析水或者孔隙水，但晚期由于在一定的生产压差下，边水沿高渗透带窜入，地层水体侵入井底，致使生产水气比高于凝析水气比，出现类似活塞驱替的产水特征^[21]。

以研究区某断块背斜边水气藏为例，分析边水气藏的出水规律及主控因素。该断块南部和东部均有一条断层，水体主要存在于西部，A3井（开发井）处于构造高点，地层倾角约为4°，气柱高度为40 m，水体倍数为50，水侵常数B值为1.05，沉积微相为水下分流河道，孔隙类型为粒间孔，岩性以细砂岩为主，储层孔隙度和渗透率分别为19%和411 mD，表现出中高孔、中高渗特征，地球物理属性反演表明该气藏西侧储层物性较好，存在一条高渗透渗流通道。

A3井于2005年10月31日投产，高峰期日产气量为20万m³，采气速度高达26%，生产初期不产水，产量、压力均相对稳定，随着边水前缘的不断推进，到2008年5月，产水量突然增大至90 m³/d，最高产水量突破100 m³/d，最高水气比达到40 m³/10⁴ m³，呈现尖峰状产水特征，产气量大幅递减，日产气量下降到5万m³，后期由于携液能力不足而停喷，最终采收率仅为46%（图 4）。研究发现，该井无水采气阶段的产量及经历的时间在整个开发阶段所占比例分别为78%和65%，说明无水采气期是此类强边水气藏的主要生产阶段，该类气藏生产时应该控制好采气速度，尽可能延长无水期，防止气井暴性水淹。

图 4

Fig. 4

下载eps/tif图 图 4 A3井生产曲线 Fig. 4 Production curves of well A3

对边水气藏开发机理的研究表明，影响边水气藏开发效果的地质因素主要包括水体大小和气柱高度，水体体积越大，气柱高度越低，越容易形成水封气，气藏采收率就越低，因此，水体能量强与气柱高度低是强边水气藏过早见水的内在原因。结合A3井生产实践得出，影响边水气藏开发效果的开发因素主要包括井点位置和采气速度，井点距边水距离越近，气井见水时间越早，采气速度越快，生产压差越大，边水越容易沿高渗通道舌进，因此，采气速度快与井点距边水距离小是强边水气藏过早见水的外在原因。

底水气藏见水不可避免^[22-24]，且气井见水后，产气量会急剧下降，因此，需要合理优化生产规模，最大程度地弱化水侵的影响。以强底水气藏生产资料为基础，研究强底水气藏出水规律及控制因素，可以为该类气藏进一步开发指明方向。

强底水气藏主要特征是无水采气期短，产水曲线表现为梯状台阶型。这类气藏的生产井见水时间早，在投产一段时间后就开始见水，水气比上升速度相对较慢，存在较长的带水生产期，水气比与累产气特征曲线表现为梯状台阶型。以研究区某断块背斜底水气藏为例，分析底水气藏的出水规律及主控因素。该气藏沉积韵律表现为顶部物性差、底部物性好的正韵律特征。生产井A1井（开发井）处于构造高点，井点位置揭示气水界面，钻遇一套水层，储层表现为中高孔、中高渗特征，隔夹层不发育，水体倍数为50，沉积微相为水下分流河道，孔隙类型为粒间孔，岩性以细砂岩为主。

A1井于2012年2月投产，高峰期日产气量为8万m³，采气速度高达11%，生产初期不产水，随着生产的不断进行，生产压差不断增大，底部地层水窜入，气藏物性较好的底部发生水淹，2012年8月气井开始见水，无水采气期仅6个月，无水期采出程度低于10%，2013年11月产水量突然增大至100 m³/d，水分析氯根质量分数达11 000×10^-6，最高水气比达到60 m³/10⁴ m³，呈现台阶状产水特征，日产气量下降到2万m³，后期由于携液能力不足而停喷，最终采收率仅为30%（图 5）。

图 5

Fig. 5

下载eps/tif图 图 5 A1井生产曲线 Fig. 5 Production curves of well A1

对强底水气藏的研究表明，采气速度的快慢、底水气藏是否存在夹层以及夹层的形态和发育程度，均是影响该类气藏开发效果的主要因素^[25-27]。隔夹层形成的主要原因是储层中泥质及钙质含量增大或者是岩石颗粒变细。隔夹层的存在可导致储层内局部岩石物性变差，且隔夹层发育的生产层位，见水时间相对较晚。对于正韵律储层而言，储层底部物性好，有利于水体推进，容易引起气井见水。

弱水驱气藏的主要特征是无水采气期长，基本不产水或产少量凝析水，产水曲线表现为凹状缓慢型。这类气藏的生产井通常在投产很长一段时间都不见水，无水采气期较长，初期水气比远低于地层水的水气比界限值，见水时间远晚于前述2类气藏的生产井，无水采气期的累产气量大。

以研究区某断块背斜弱水驱气藏为例，分析弱水驱气藏的出水规律及主控因素^[28-29]。该断块南部和东部均有一条断层，西部储层发生相变，水体主要存在于东北部，A2井（开发井）处于构造高点，地层倾角约为4°，气柱高度为52 m，水体倍数为6，储层孔隙度和渗透率分别为16%和37 mD，表现出中高孔、中高渗特征，实测地层压力曲线表现出较长时间的线性下降，当生产井见水后，有微弱的上翘，但上翘幅度不明显，显示出弱边水驱的气藏特征。

A2井于2005年9月25日投产，初期由于对水体规模及气藏类型认识的不确定性，采取了保守开发的策略，高峰时日产量约10万m³，采气速度低于7%，该井无水采气期达到8年，无水期采出程度达到54%（图 6），开发效果超过预期。

图 6

Fig. 6

下载eps/tif图 图 6 A2井生产曲线 Fig. 6 Production curves of well A2

研究认为，弱水驱气藏的水体普遍较小。对弱水驱气藏而言，采气速度对水侵的影响没有强边水气藏明显，但依然会对边水入侵速度产生影响，采气速度过高仍然会导致边水水侵加快。因此，在早期无法准确预测及控制隔夹层在边底水气藏开发中作用的情况下，对采气速度的平稳控制是保持较长时间定容状态平稳开采的关键因素。

（1）以生产动态特征为基础，形成了水驱气藏水侵综合识别方法，即产水特征参数判别法及不稳定试井水侵识别法。研究表明，氯根含量及水气比可以作为判断出水的重要特征参数，采用不同时期的试井分析曲线，可计算不同时期边水推进的距离，识别气藏水侵的快慢。

（2）水侵影响因素主要分为静态地质因素和开发动态因素，前者主要包括水体能量、隔夹层发育程度、储层非均质性、气柱高度等，后者主要包括采气速度、射开程度等。

（3）依据气井无水采气期长短及含水上升规律，将水驱气藏产水特征曲线归结为3种类型，分别为尖峰状竖型、梯状台阶型、凹状缓慢型。尖峰状竖型主控因素为水体大小，以强边水气藏为主；梯状台阶型主控因素为隔夹层发育程度及韵律特征，以隔夹层不发育的底水气藏为主；凹状缓慢型主控因素为储层及水体大小，以弱水驱气藏为主。

（4）在无法准确预测及控制隔夹层在边底水气藏开发中作用的情况下，对采气速度的平稳控制是保持较长时间定容状态平稳开采的关键因素。