随着靖边气田开发时间的延长,天然气及地层水中的腐蚀介质、管柱腐蚀产物、入井液等会造成气井井筒和近井地带形成有机或无机堵塞,导致气井产量迅速下降,甚至无法正常生产,严重影响着单井产能的发挥。目前靖边气田还面临着堵塞物成分不明确,堵塞机理不清楚,解堵技术不完善等问题。为此,本文采用多种手段对目标气井进行全水质分析、产物层成分XRD测试、宏观及微观形貌分析等多种手段对现场所取采出液、垢样、返出物等进行成分剖析,系统研究并明确了气井井筒和近井地带堵塞机理及影响因素。随后,通过室内高温高压实验以及软件模拟预测相结合的方法,进行了碳酸盐岩气藏气井井筒结垢预测软件编制。主要工作及研究结果如下:(1)采用溶垢解析方法及XRD方法对几口典型井垢样或解堵返出物进行测试分析,结果表明垢样为混合物,主要是由有机物、酸不溶物以及各种盐类垢组成。碳酸钙为主要组成部分,其次是硫酸钡、氧化钙、碳酸镁等。与此同时,对几口气井开展产物层成分剖析,结果表明解堵返出垢样和管壁直接采集垢样的类型主要分为三类,第一类井筒的垢样中无机成分主要是CaCO和CaO,该类井易结垢,也易解堵。第二类井筒的垢样中无机物主要为CaCO和少量Ba SO,该类井解堵有一定难度。第三类井筒的垢样中无机成分以Ba SO为主,该类井的解堵难度大。现场垢样扫描电镜以及能谱结果分析表明,垢样呈上、中、下三层结垢,结果对垢样分层问题和垢样成分进行剖析。另外,开展地层水和不同阶段返排液测试结果分析表明,水样中Ca>Na>Mg,且Ca含量很高,HCO等成垢阴离子含量相对较高,故其水质具有很强的结垢能力。(2)室内开展了气井结垢量单因素影响规律研究。利用数值模拟对靖边气田典型井所得水样数据进行堵塞模拟计算。首先进行单因素数值模拟,结果表明温度升高,结垢量增大;压力增大,结垢量降低。其次对靖边气田通井数据进行分析,发现大部分气井在油管底部向上50-200m范围内结垢量较多,且结垢量变化明显。在综合考虑温度与压力的基础上进行结垢预测的计算模拟,所得结垢量变化规律远小于井筒实际结垢量的变化。最后选取5口典型井对离子浓度变化规律进行数值模拟,发现结垢量变化情况与通井数据保持一致。因此,本文运用离子浓度随井深以及结垢量的变化规律来修正计算模型,使之能预测靖边气田结垢量以及结垢速率。(3)基于以上研究结果,本文对软件需求和可行性进行分析,并利用计算模型对结垢预测软件进行开发。在软件系统的总体设计阶段,采用Visual Studio 2013进行软件开发,并使用C语言编写程序,该软件可在Windows平台上实现高效人机交互。此外,该软件以业务逻辑层、表现层及数据访问层为架构构建结垢预测系统,并采用实体-联系方法进行数据库逻辑结构设计。最后通过分析典型井案例,对软件进行检测,验证了软件的可行性。
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