低压气田气井结盐生成机理研究与预防措施效果评价

2020-08-25李富国

当代化工 2020年5期

李富国

摘要：针对气田开发后期采出程度高、地层压力低、气井积液结盐的现象，通过对井筒中盐垢成分、地层压力、温度的分析，得出了气井结盐机理，并介绍了目前气田生产过程中常用的清防盐方法。旨在通过机理研究和现状调查，为气田长效开发提供技术支持。

关键词：低压气田;结盐;积液;机理

中图分类号：TE622.1+1 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2020）05-0923-04

Abstract： Aiming at the phenomena of high recovery degree， low formation pressure， gas well liquid loading and salt formation in the later stage of gas field development， the salt formation mechanism of the gas well was investigated through the analysis of the salt scale composition， formation pressure and temperature in the wellbore， and the common salt-preventing method in the gas field production process was introduced， in order to provide technical support for long-term development of gas fields through mechanism research and current situation investigation.

Key words： Low pressure gas field; Salt formation; Liquid loading; Mechanism

目前气田开发方式中，采用了枯竭式开发，在没有外来能量补充的前提下，气田的整体压力会随着开发的推进而逐渐降低[1，2]。当压力下降后，伴随而来的是气井产能的下降，携液能力的降低，井筒积液，产量再次下降的恶性循环。同时由于气井携液能力的降低导致了高矿化度的地层水汇聚在近井地带和井筒中，会伴随着地层水不断地汇聚，矿物质离子从水中析出，凝结成盐，堵塞近井地带的空隙和井筒[3，4]。向井筒中注入清水，溶解盐结晶是目前气田采用的最常用的低成本方法[5，6]，但这也造成了井筒积液的进一步加剧。因此气田后期低压状态下结盐及水合物生成机理研究对气田的开发与生产，延长气田开发寿命具有重要意义[7-10]。

1 低压气田气井结盐现象

1.1 气田概况

XJ气田位于延北凹陷中央隆起带北部卫城构造。其含气层位是延33下1-3砂组，含油层位：延52下2-6砂組。延33下1-3砂组探明含气面积8.3 km2，天然气地质储量57.53×108 m3;延52下2-6砂组探明含油面积24.3 km2，石油地质储量789.35×104 t。

油藏1983年开始投入开发，气藏1997年全面投入开发，截至2019年3月，累计产油198.5×104 t，累产气46.77×108 m3，原油地质采出程度25.15%，天然气地质采出程度81.3%。

1.2 开发历程及目前生产状况

XJ气藏正式开发始于1992年XJ气2井（试采延三下3砂组）。开发初期采气速度逐年提高，至1999年达到高峰，采气速度达到9.4%，2006年进入产气量递减阶段。2012年开始，地层压力降低加快，产能缓慢递减（见图1）。

2012年，气田共有结盐气井4口，其中高产能井（单井产能大于800×104 m3/d）1口，中产能（单井产能400×104 m3/d）1口，低产能井（单井产能小于100×104 m3/d）2口（见图2-3）。

2 低压气田结盐机机理研究及分析

2.1 气井结盐的机理

XJ气田的地层水矿化度达到16×104 mg/L，个别气井产出水矿化度化验之后达到21×104 mg/L，高矿化度的地层水随着地层压力的下降，开始进入近井地带，甚至是进入井筒，但是由于地层压力下降，气田气井的携液能力逐渐下降，高矿化度的地层水不能被气体及时的携带出井筒，从而在井筒中出现地层水的富集，同时由于气体由地层水表层高速流过以及井筒温度高等因素，加快了地层水在井筒中的蒸发，水蒸气随着天然气带出了井筒，这时井筒中的底层水就达到了过饱和的状态，水中的矿物质开始析出，产生盐颗粒[11，12]，当盐颗粒积累到一定体积时，就会堵塞井筒形成盐堵现象。因此高矿化度的地层水是气井结盐的物质基础，而地层压力下井是诱发气井结盐的直接原因，井筒积液是气井结盐的前奏（见图4）。

2.2 气井结盐影响因素分析

2.2.1 盐垢分析

通过对气井产出盐样进行化验分析，可以发现主要成分为NaCl（见表1），另外含有少量的CaCl2和MgCl2以及HCO3-离子，地层水到达井筒之后，大量溶于地层水的氯化钠在井筒高温和高流速气体的复合作用下开始逐渐析出，并且在水相中开始成长。

2.2.2 地层温度对结盐的影响

高矿化度的地层水开始变为饱和盐水的直接影响因素就是温度，因此地层温度是触发井筒结盐的第一因素。温度越高，井筒中水分的蒸发越快，地层水达到过饱和状态也就越快。但是由于氯化钠的溶解度在0～100 ℃的变化不大，所以温度不是气井井筒结盐的主要原因。

2.2.3 地层压力对结盐的影响

由于XJ气田的压力降低，使得井筒中的产出液达到了过饱和，实验分析表明，当所处状态即压力从35 MPa，温度从50 ℃调整为正常状态（即标准大气压，20 ℃）时，地层水析出了4 g/L的盐垢晶体，这表明压力降低是地层水产生过饱和的主要影响因素，因此低压的地层能力使各种矿物质在水中的溶解度降低，从而主导了结盐的发生。

3 预防及治理办法

3.1 物理法

3.1.1 提前排液预防结盐

由前文分析可知，气田气井在生产过程中产生盐堵的根源是在于高矿化度的地层水通过近井地带进入井筒，而后发生结盐以至于盐堵。因此清除气井井筒中汇集的地层水可以从根本上解决井筒结盐的情况。目前气井井筒排液主要采用氮气撬装气举的方式。选用氮氣的原因是氮气试惰性气体，进入井筒后和天然气混合不会发生爆炸。通过两个气举阀可以降低氮气气举的举升压力，从而保证气井井筒的安全。

2018年针对性对井筒积液严重的井实施氮气气举措施，通过措施前后产量对比，发现气井产量大幅增加，表明气举排液之后，井筒中积液降低，并且没有结盐导致井筒内径变小，影响产量（见表2）。

3.1.2 清水化盐

严格分析没口生产井的结盐情况，尤其是结盐前的产量变化，从而得出生产井在结盐前的临街产量，当达到气井的临界产量时，采油向井筒中注入清水的方法，溶解盐结晶颗粒，保证井筒的通畅（见图5）。

2018年针对性对井筒结盐严重的井实施清水化盐措施，通过措施前后产量对比，发现气井产量大幅增加，表明在清水化盐之后，井筒中阻塞物清除，有效地保障了气井的正常生产（见表3）。

3.2 化学法

采气过程中通过地面装置周期性向井筒注入防盐剂达到预防结盐堵塞。防盐剂一方面通过改变盐表面性质和结晶类型，抑制其长大，使致密的立方晶体转变为疏松、细碎的絮状结构，达到防止结盐的目的;另一方面改变盐的溶解状态，保持溶解和悬浮状态，利用气体携带液流将盐排出，达到防盐目的。但是抑盐剂虽然能够抑制减缓结盐的速度，并不能从根本上防止结盐的发生。需要结合其他方法进行综合性防盐举措。

4 结论

（1）通过对XJ气田产气井结盐问题的的治理，取得了显著的效果，对于低压气田气井清防盐技术的应用我们得到以下结论：气田由于是枯竭式开采，不能补充能量，因此在后期不可避免地进入到低压产气阶段，气田整体压力的下降是气井结盐的一个重要原因。

（2）由于高矿化度地层水的存在，在气井地层压力下降时，高矿化度的水在压力漏斗的作用下逐渐渗流到气井的近井地带，并最终通过射孔通道进入井筒，因此高矿化度的地层水是气井结盐的根本原因。

（3）任何一种单一清防盐技术都不能达到好的效果，在实际生产中，应当结合气井的井况，有针对性地制定一井一策，使用多种清防盐复合技术，效果会更好。

（4）继续做好清防盐的研究，尤其是防止压力继续降低时，盐结晶在近井地带的出现。同时开发出近井地带清防盐方法，为气田的长期开发提供技术支持。

参考文献：

[1] 梁祎琳，吴楠，丰勇，王淑萍，王健.塔中地区中深5井寒武系油气成藏期次研究[J].新疆地质，2019，37（02）：226-230.

[2]齐随涛，车婷华，谭潇，刘国强. 致密砂岩气井结盐抑制剂的研究进展[J]. 应用化工，2019（9）：48-54.

[3]王治锋，牛恩华，林雷. 致密低渗砂岩气田中后期结盐井采气技术[J].石化技术，2018，25（02）：131-132.

[4]王联防.研析目前气井结盐机理及防治对策[J].化工管理， 2014 （05）： 116.

[5]张飞.化学防盐技术在文23气田的研究应用[J].内蒙古石油化工，2013，39（07）：105-106.

[6]胡志刚.优化措施提高复合防盐技术成功率[J].中国石油和化工标准与质量，2012，33（15）：131-132.