气田地层结盐机理研究及结盐半径预测

曾 晶 （长江大学工程技术学院，湖北 荆州434020）

文守成，周 茉 （长江大学石油工程学院，湖北 武汉430100）

汪召华 （中原油田天然气产销厂，河南 濮阳457001）

文23气田储层埋深2700～3050m，孔隙度12．2%，渗透率3．42×10-3μm2，为低孔、低渗储层。原始地层压力38．62MPa，温度114．3℃。地层水矿化度高达 （26～30）×104mg／L。1990年正式开发。自2000年以来，因结盐导致产量急剧下滑，影响产能30×104m3／d以上。近期，文23气田中高产气井频繁盐堵，结盐有进一步加重的趋势。据测井资料分析，储层堵塞严重。

1 地层水水质及盐垢化学成分分析

通过水质及盐垢成分分析，该气田地层水矿化度较高，主要成分为氯化钠，同时，含有Ca2＋、Mg2＋、易成垢离子 （见表1），盐垢主要成份为NaCl、MgCl2、CaCl2、Na2SO4、NaHCO3以及少量CaCO3、CaSO4与FeCO3等盐垢 （见表2）。难溶性垢物含量与结盐部位、清洗程度等因素有关。

表1 文104井盐垢成分分析结果

2 地层结盐机理及影响因素分析

2．1 地层结盐机理分析

表2 文23气田地层水水质分析数据

盐垢晶体析出沉积与温度压力有密切关系。储层内部温度变化相对而言较小，可视为恒定。在此，着重分析地层水组成以及压力对盐垢析出与沉积的影响。

1）矿化度 矿化度是影响盐垢析出和沉积的主要因素。由表2地层水分析数据可知，该气田地层水矿化度高达 （26～30）×104mg／L，主要成分为氯化钠，同时，含有Ca2＋、Mg2＋、易成垢离子。这为盐垢形成提供了物质基础。

2）压力 压力也是影响盐垢析出的另一重要因素。通过理论计算［1］，当压力降低至7．0MPa以下时，天然气饱和蒸汽含量急剧增加 （见图1）。目前，该气田储层压力9．0MPa左右。根据平面径向稳定渗流模型压力降公式，定量研究了近井地带压力分布与地层半径的关系 （见图2）。由此可见，近井地带10m以内压力急剧降低，达到7．0MPa以下，降低幅度达50%以上。由于压力降低，该区域内的地层水过度蒸发，盐含量达到饱和或过度饱和状态，盐垢晶体大量析出沉积，并最终导致近井地带盐堵现象。

图1 115℃天然气饱和蒸汽含量随压力变化图

图2 压力降及压力损失与地层半径关系图

2．2 影响结盐的主要因素

储层物性对地层结盐以及对储层的伤害程度具有一定影响。室内研究发现，渗透率越低，越容易结盐，对岩心伤害程度越大 （见图3）。孔喉直径与盐晶体大小相近时对地层伤害越大。

图3 结盐对岩心伤害程度随渗透率变化图

3 地层结盐半径预测

下面，笔者主要应用E．zuluaga与L．W．Lake建立的半解析模型［3］，结合E．Morin与F．Montel预测生产过程中水蒸汽蒸发模型［4］，考虑毛管力与盐效益等因素，通过研究分析生产过程中近井地带地层水蒸发过程与该区域地层水饱和度的变化特点准确预测地层结盐半径。

目前，文23气田储层压力9．0MPa左右，地层水为边底水，矿化度高达 （26～30）×104mg／L，气井产量在（2～10）×104m3／d，含水饱和度40%，平均渗透率为3．42×10-3μm2。图4为气井生产时间一定（180d）时气井产量对结盐半径的影响。由图4可见，产量越高，生产时间相同的条件下，结盐半径越大。结合文23气田的实际产量情况，生产180d时，最大结盐半径在30m左右。图5为气井产量一定（6×104m／d）时生产时间与地层结盐半径的关系图。由图5可看出，相同产量条件下，生产时间越长，地层结盐半径越大，生产540d左右地层最大结盐半径约30m左右。

4 结论与建议

1）地层水矿化度较高以及开发过程中近井地带压力降低是导致该气田井筒及地层结盐的根本原因。

2）储层物性对地层结盐以及对储层的伤害程度具有一定影响。渗透率越低，越容易结盐，对岩心伤害程度越大，孔喉直径与盐晶体大小相近时对地层伤害越大。

3）气井结盐半径随生产时间以及产量增加而增加。通过模拟计算，该气田最大结盐半径为30m左右。

图4 地层结盐半径与产量关系图

图5 地层结盐半径与生产时间关系图

［1］诸林，白剑，王治红 ．天然气含水量的公式化计算方法 ［J］．天然气工业，2003，23（3）：118-120．

［2］张建国，雷光伦，张艳玉 ．油气层渗流力学 ［M］．北京：石油大学出版社，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．