1 盐间油藏地质概况和特有生产现象

潜江凹陷潜江组沉积时期是盆地的沉降、沉积及汇水中心，在封闭、高盐度、强蒸发环境下，也是盆地的浓缩及成盐中心，潜江组沉积地层厚度达到4 200 m，主要由盐韵律层和泥岩、泥质白云岩段频繁交互而成。盐韵律由盐岩层与盐间泥质白云岩组成，盐间泥质白云岩是较好的生油岩，其生成的油气由于上下盐岩遮挡形成多层状盐间泥质白云岩油藏^[1]。

盐间油藏为了减少生产过程中井筒结盐，一般采用掺水生产。表 1 列举了盐间油藏部分油井的生产情况，可以看出，盐间井生产过程中掺水量大于产水量，无地层水产出。盐间油藏也有部分井生产过程中没有掺水，如王^*1 井（图 1），投产初期没有掺水，但地层也没有产出水。表 1、图 1 的情况说明，盐间油藏的储层无地层水这种特有现象。本文将从成藏角度出发，结合室内物模试验，分析岩石成分对盐间油藏的影响，从而解释地层无水原因。

2 钙芒硝对盐间成藏和开发过程中的影响分析 2.1 盐间成藏过程中地层水分析 2.1.1 盐间成藏过程中水的生成

盐间储层的形成来看是潮湿环境，盐间储层的地质形成过程中是有水参与的。而从石油生成的角度分析，生物体中的蛋白质、碳水化合物、脂肪等可在一定演化条件下形成碳氢化合物（即石油），另一部分分解产物经过物理—化学作用而变为简单的分子，如CO₂、H₂O 等。石油天然气生成后最终产物：①大量石油和湿气；② CO₂、H₂O、N₂、H₂S 等挥发性物质；③残留干酪根^[2]。从上分析可知，盐间储层的石油生成中肯定含水。

2.1.2 盐间储层水的运移分析

根据Hunt 的流体封存箱理论，盐间油藏为自生自储式油藏，生储同层，油气聚集于盐间层顶部，靠上部盐层封堵，盐岩封盖能力最优，封闭性良好，为一典型的箱内成藏体系。由于储集体本身的封闭性，盐间储层中的水一般为原生水，而无外来水的干扰，因此储层中地层水的性质只与原来的沉积环境有关，而与油气的运移及富集程度无关。

从盐间储层的压裂施工曲线可以看出，停泵后压力长时间不扩散；从表 2 可知，盐间井返排率都很高，这些都表明盐间油藏孔隙不连通，储层封闭性良好。所以盐间地层水不会运移到其他层位，但目前为止盐间油藏尚未发现边水和底水，盐间成藏过程中生成的水的去向成谜，下面将从矿物特征出发分析水的去向。

2.2 盐间泥质白云岩矿物组成分析

根据王^*10-6、王^*1、王^*2 等井统计结果（表 3），盐间泥质白云岩造岩矿物有白云石、含铁白云石、方解石、菱镁矿、黏土矿物、泥质级的长石和石英、钙芒硝、石盐和无水芒硝等，以白云石、钙芒硝和泥质矿物三大类为主。盐间泥质白云岩以细晶—巨晶钙芒硝岩、泥晶含铁碳酸盐岩和泥质岩以及它们的混合物呈薄层状、页片状韵律性沉积为特点。盐间储层的岩性以碳酸盐岩、泥岩为主，并含有较多的钙芒硝岩和部分碳酸盐—泥质—钙芒硝系列的混合岩类。

钙芒硝（Na₂SO₄ · CaSO₄）是一种特殊的岩盐，化学成分为Na₂SO₄ 与CaSO₄ 的化合物，共生矿物有石盐、石膏、硬石膏和无水芒硝；主要产状有薄层状、层状及星散状等^[3]。

在潮湿环境下，温度＜ 32.8 ℃时，硫酸钠可以吸水生成Na₂SO₄ · 7H₂O，常温下硫酸钙可以吸水生成CaSO₄ · 2H₂O。从图 2、图 3 的溶解度曲线来看，当温度低于40 ℃时，硫酸钠和钙芒硝的溶解度随着温度的升高而增大；但当温度大于40 ℃后，硫酸钠和钙芒硝的溶解度反而降低。

2.3 钙芒硝吸水结晶特征的物模研究

为了确定钙芒硝在常温常压、地层的高温高压下吸水后，能否生成结晶，结晶有什么区别和不同，在室内采用高温高压反应釜装置进行物模研究。按质量比1︰1 的比例将无水硫酸钠和无水硫酸钙混合均匀，形成类似钙芒硝粉末；再按最大结晶水的摩尔比加入水，分别在常温常压、70 ℃、10 MPa 下，密封放置72 h。确定反应前后的吸水质量，以及显微观察其结晶形态。结果见图 4~图 6和表 4。

从图 4、表 4 可以看出，钙芒硝在常温常压、高温高压条件下都可以吸水生成结晶。在潮湿环境下，温度＜ 32.8 ℃时，硫酸钠可以吸水生成Na₂SO₄ · 7H₂O，所以在常温常压下钙芒硝吸水量更大，而在高温高压条件下，由于水易蒸发，吸水量减少。

从图 5、图 6 可以看出，常温常压密封条件下，钙芒硝形成较为独立的晶体，扫描电镜放大2 000倍呈现颗粒分部，晶体直径很小，孔隙极度发育（图 5）。在70 ℃、10 MPa 密封条件下，钙芒硝形成较为光滑连片的晶体，扫描电镜放大2 000 倍呈现大块状分布，晶体直径在2 μm 左右（图 6）。所以在高温高压的地层条件下形成的钙芒硝结晶粒径大，更易堵塞渗流通道。

2.4 盐间成藏过程中地层水去向分析

由上分析可知，在盐间成藏过程中，是有水参与的。而从盐间储层的岩性来看，有近18% 的钙芒硝矿物。在高温高压条件下，随着地层水在储层的流动，钙芒硝会慢慢吸收水生成结晶，积压成盐岩夹杂于盐间泥质白云岩中。以储层厚度10 m、单井控制半径300 m 计算，钙芒硝和无水芒硝全部吸水饱和，吸水量约为110.6×10⁴ t。从图 7 中可以发现，王^*11 井的白云石缝内被钙芒硝结晶充填完全。钙芒硝结晶长时间集聚在裂缝和孔隙通道中，会造成无地层水、储层渗透率低、封闭性好的现象^[4]。

3 钙芒硝对盐间生产过程中的影响分析 3.1 钙芒硝溶解重结晶的室内模拟

为确定钙芒硝溶解重结晶的影响因素，考察了在不同温度和压力下的钙芒硝重结晶质量。从表 5 可以看出，随着温度的降低，钙芒硝重结晶的质量增加；随着压力的降低，钙芒硝重结晶的质量也增加。所以，温度、压力都会影响钙芒硝的溶解重结晶情况。

在室内将不同温度的饱和盐岩水溶液冷却到室温，观察其结晶现象，见图 8。从图中可以看出，温差越大，析出的盐结晶越多。为进一步考察盐结晶对渗透率的影响，室内配制饱和盐岩水溶液、模拟地层水，开展了岩心流动试验，见图 9。随着温度的降低，同一块岩心渗透率越来越低，说明结盐越来越多。

3.2 钙芒硝溶解运移重结晶对措施的影响

2013 年，盐间有3 口井进行了压裂施工，措施层位都是潜三（10 韵律）。王**-8 井压裂措施后，生产一段时间产油量逐渐下降，于2013 年8月20 日挤水浸泡。从该井的生产曲线可以看出（图 10），挤水后日产水矿化度高，日产油上升；生产一段时间后日产水的矿化度降低，日产油日产液逐渐下降，说明地层出现结晶堵塞，产液能力不足。王^*9-13 井措施后抽汲无液，起泵后发现一米尾管结盐严重。前置CO₂ 量少加上未及时放喷，返排率低（40.5%），剩余残液溶解盐膏层形成过饱和盐水，从而引发盐堵现象。高^**15 井由于压裂液用量最大，盐堵更严重，措施增油最少。

总之，开采过程中，由于措施会对上下盐膏层造成干扰，盐层发生蠕动、变形，措施液溶盐后，在流向井筒过程中，加上温度、压力变化，在近井筒附近形成结晶。钙芒硝盐重结晶堵塞主要发生在近井筒附近，是油井措施效果变差的重要原因。据统计结果显示潜二段→潜三段→潜四段含盐量不断减少（表 6），而平均单井生产天数不断增加（图 11）。

4 结论

（1）盐间成藏过程中，不断流动的水经过可溶性矿物时作用形成多水结晶体，且生成过程中体积膨胀，受地层围压作用，体积压缩、压实，堵塞渗流通道。

（2）生产过程中，由于措施会对上下盐膏层造成干扰，盐层发生蠕动、变形，措施液溶盐后，在流向井筒过程中，加上温度、压力变化，在近井筒附近形成结晶，导致油井措施效果变差。