氣田地層結鹽機理研究及結鹽半徑預測

曾 晶 （長江大學工程技術學院，湖北 荊州434020）

文守成，周 茉 （長江大學石油工程學院，湖北 武漢430100）

汪召華 （中原油田天然氣產銷廠，河南 濮陽457001）

文23氣田儲層埋深2700～3050m，孔隙度12．2%，滲透率3．42×10-3μm2，為低孔、低滲儲層。原始地層壓力38．62MPa，溫度114．3℃。地層水礦化度高達 （26～30）×104mg／L。1990年正式開發。自2000年以來，因結鹽導致產量急劇下滑，影響產能30×104m3／d以上。近期，文23氣田中高產氣井頻繁鹽堵，結鹽有進一步加重的趨勢。據測井資料分析，儲層堵塞嚴重。

1 地層水水質及鹽垢化學成分分析

通過水質及鹽垢成分分析，該氣田地層水礦化度較高，主要成分為氯化鈉，同時，含有Ca2＋、Mg2＋、易成垢離子 （見表1），鹽垢主要成份為NaCl、MgCl2、CaCl2、Na2SO4、NaHCO3以及少量CaCO3、CaSO4與FeCO3等鹽垢 （見表2）。難溶性垢物含量與結鹽部位、清洗程度等因素有關。

表1 文104井鹽垢成分分析結果

2 地層結鹽機理及影響因素分析

2．1 地層結鹽機理分析

表2 文23氣田地層水水質分析數據

鹽垢晶體析出沉積與溫度壓力有密切關系。儲層內部溫度變化相對而言較小，可視為恒定。在此，著重分析地層水組成以及壓力對鹽垢析出與沉積的影響。

1）礦化度 礦化度是影響鹽垢析出和沉積的主要因素。由表2地層水分析數據可知，該氣田地層水礦化度高達 （26～30）×104mg／L，主要成分為氯化鈉，同時，含有Ca2＋、Mg2＋、易成垢離子。這為鹽垢形成提供了物質基礎。

2）壓力 壓力也是影響鹽垢析出的另一重要因素。通過理論計算［1］，當壓力降低至7．0MPa以下時，天然氣飽和蒸汽含量急劇增加 （見圖1）。目前，該氣田儲層壓力9．0MPa左右。根據平面徑向穩定滲流模型壓力降公式，定量研究了近井地帶壓力分布與地層半徑的關系 （見圖2）。由此可見，近井地帶10m以內壓力急劇降低，達到7．0MPa以下，降低幅度達50%以上。由于壓力降低，該區域內的地層水過度蒸發，鹽含量達到飽和或過度飽和狀態，鹽垢晶體大量析出沉積，并最終導致近井地帶鹽堵現象。

圖1 115℃天然氣飽和蒸汽含量隨壓力變化圖

圖2 壓力降及壓力損失與地層半徑關系圖

2．2 影響結鹽的主要因素

儲層物性對地層結鹽以及對儲層的傷害程度具有一定影響。室內研究發現，滲透率越低，越容易結鹽，對巖心傷害程度越大 （見圖3）。孔喉直徑與鹽晶體大小相近時對地層傷害越大。

圖3 結鹽對巖心傷害程度隨滲透率變化圖

3 地層結鹽半徑預測

下面，筆者主要應用E．zuluaga與L．W．Lake建立的半解析模型［3］，結合E．Morin與F．Montel預測生產過程中水蒸汽蒸發模型［4］，考慮毛管力與鹽效益等因素，通過研究分析生產過程中近井地帶地層水蒸發過程與該區域地層水飽和度的變化特點準確預測地層結鹽半徑。

目前，文23氣田儲層壓力9．0MPa左右，地層水為邊底水，礦化度高達 （26～30）×104mg／L，氣井產量在（2～10）×104m3／d，含水飽和度40%，平均滲透率為3．42×10-3μm2。圖4為氣井生產時間一定（180d）時氣井產量對結鹽半徑的影響。由圖4可見，產量越高，生產時間相同的條件下，結鹽半徑越大。結合文23氣田的實際產量情況，生產180d時，最大結鹽半徑在30m左右。圖5為氣井產量一定（6×104m／d）時生產時間與地層結鹽半徑的關系圖。由圖5可看出，相同產量條件下，生產時間越長，地層結鹽半徑越大，生產540d左右地層最大結鹽半徑約30m左右。

4 結論與建議

1）地層水礦化度較高以及開發過程中近井地帶壓力降低是導致該氣田井筒及地層結鹽的根本原因。

2）儲層物性對地層結鹽以及對儲層的傷害程度具有一定影響。滲透率越低，越容易結鹽，對巖心傷害程度越大，孔喉直徑與鹽晶體大小相近時對地層傷害越大。

3）氣井結鹽半徑隨生產時間以及產量增加而增加。通過模擬計算，該氣田最大結鹽半徑為30m左右。

圖4 地層結鹽半徑與產量關系圖

圖5 地層結鹽半徑與生產時間關系圖

［1］諸林，白劍，王治紅 ．天然氣含水量的公式化計算方法 ［J］．天然氣工業，2003，23（3）：118-120．

［2］張建國，雷光倫，張艷玉 ．油氣層滲流力學 ［M］．北京：石油大學出版社，1997．

［3］Kleinitz W，Koehler，Dietzsch G．The precipitation of salt in gas Producing Wells［J］．SPE68953，2001．

［4］Zuluaga E，Lake L W．Semi-Analytical model for water vaporization in gas producers ［J］．SPE93862，2005．