氣田地層結(jié)鹽機(jī)理研究及結(jié)鹽半徑預(yù)測

曾 晶 （長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州434020）

文守成，周 茉 （長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢430100）

汪召華 （中原油田天然氣產(chǎn)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(dá) （26～30）×104mg／L。1990年正式開發(fā)。自2000年以來，因結(jié)鹽導(dǎo)致產(chǎn)量急劇下滑，影響產(chǎn)能30×104m3／d以上。近期，文23氣田中高產(chǎn)氣井頻繁鹽堵，結(jié)鹽有進(jìn)一步加重的趨勢。據(jù)測井資料分析，儲層堵塞嚴(yán)重。

1 地層水水質(zhì)及鹽垢化學(xué)成分分析

通過水質(zhì)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(jié)鹽部位、清洗程度等因素有關(guān)。

表1 文104井鹽垢成分分析結(jié)果

2 地層結(jié)鹽機(jī)理及影響因素分析

2．1 地層結(jié)鹽機(jī)理分析

表2 文23氣田地層水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)

鹽垢晶體析出沉積與溫度壓力有密切關(guān)系。儲層內(nèi)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(shù)據(jù)可知，該氣田地層水礦化度高達(dá) （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(zhì)基礎(chǔ)。

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(dāng)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(jù)平面徑向穩(wěn)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(guān)系 （見圖2）。由此可見，近井地帶10m以內(nèi)壓力急劇降低，達(dá)到7．0MPa以下，降低幅度達(dá)50%以上。由于壓力降低，該區(qū)域內(nèi)的地層水過度蒸發(fā)，鹽含量達(dá)到飽和或過度飽和狀態(tài)，鹽垢晶體大量析出沉積，并最終導(dǎo)致近井地帶鹽堵現(xiàn)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(guān)系圖

2．2 影響結(jié)鹽的主要因素

儲層物性對地層結(jié)鹽以及對儲層的傷害程度具有一定影響。室內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，滲透率越低，越容易結(jié)鹽，對巖心傷害程度越大 （見圖3）?？缀碇睆脚c鹽晶體大小相近時對地層傷害越大。

圖3 結(jié)鹽對巖心傷害程度隨滲透率變化圖

3 地層結(jié)鹽半徑預(yù)測

下面，筆者主要應(yīng)用E．zuluaga與L．W．Lake建立的半解析模型［3］，結(jié)合E．Morin與F．Montel預(yù)測生產(chǎn)過程中水蒸汽蒸發(fā)模型［4］，考慮毛管力與鹽效益等因素，通過研究分析生產(chǎn)過程中近井地帶地層水蒸發(fā)過程與該區(qū)域地層水飽和度的變化特點準(zhǔn)確預(yù)測地層結(jié)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(dá) （26～30）×104mg／L，氣井產(chǎn)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(chǎn)時間一定（180d）時氣井產(chǎn)量對結(jié)鹽半徑的影響。由圖4可見，產(chǎn)量越高，生產(chǎn)時間相同的條件下，結(jié)鹽半徑越大。結(jié)合文23氣田的實際產(chǎn)量情況，生產(chǎn)180d時，最大結(jié)鹽半徑在30m左右。圖5為氣井產(chǎn)量一定（6×104m／d）時生產(chǎn)時間與地層結(jié)鹽半徑的關(guān)系圖。由圖5可看出，相同產(chǎn)量條件下，生產(chǎn)時間越長，地層結(jié)鹽半徑越大，生產(chǎn)540d左右地層最大結(jié)鹽半徑約30m左右。

4 結(jié)論與建議

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

2）儲層物性對地層結(jié)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(jié)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(jié)鹽半徑隨生產(chǎn)時間以及產(chǎn)量增加而增加。通過模擬計算，該氣田最大結(jié)鹽半徑為30m左右。

圖4 地層結(jié)鹽半徑與產(chǎn)量關(guān)系圖

圖5 地層結(jié)鹽半徑與生產(chǎn)時間關(guān)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(yè)，2003，23（3）：118-120．

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

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

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