何永宏

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司超低滲透油藏研究中心，陜西 西安710018）

儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)是油氣儲(chǔ)層研究的重要內(nèi)容，儲(chǔ)層敏感性分析的目的是研究各類敏感性對(duì)儲(chǔ)層的傷害程度，以提出預(yù)防或治理措施［1-4］。超低滲透砂巖油藏儲(chǔ)層有別于常規(guī)低滲透儲(chǔ)層，研究其儲(chǔ)層敏感性對(duì)于高效開發(fā)該類油藏具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義［5-10］。為此，筆者以鄂爾多斯盆地姬塬油田長(zhǎng)8 油藏為研究對(duì)象，研究超低滲透砂巖油藏儲(chǔ)層敏感性。

1 儲(chǔ)層基本特征

姬塬油田位于鄂爾多斯盆地中西部，研究區(qū)北起張家山，南抵郝家澗，西自山城，東至高崾峴，區(qū)域構(gòu)造橫跨伊陜斜坡與天環(huán)坳陷2 個(gè)構(gòu)造單元。區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，為傾角小于1°的西傾單斜。近年來(lái)，姬塬油田延長(zhǎng)組勘探開發(fā)不斷取得新突破，已在長(zhǎng)8 油層組發(fā)現(xiàn)大型巖性油藏。

1.1 巖石學(xué)特征

薄片鑒定表明，姬塬油田長(zhǎng)8 儲(chǔ)層主要為長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖、巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖及巖屑砂巖。砂巖組分中石英、長(zhǎng)石、巖屑體積分?jǐn)?shù)分別為8.5%～59.5%，3.0%～46.0%，7.0%～41.0%。巖屑主要為沉積巖巖屑、巖漿巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑。碎屑顆粒為次棱—次棱角狀，以細(xì)砂和粉細(xì)砂為主，粒度中值0.25～0.40 mm，分選中—差，膠結(jié)類型以孔隙式膠結(jié)為主。砂巖填隙物體積分?jǐn)?shù)為13.40%，膠結(jié)物主要有黏土礦物（高嶺石、綠泥石），碳酸鹽礦物（方解石、鐵方解石、白云石、鐵白云石）以及沸石類礦物（以濁沸石為主）和部分鐵質(zhì)（褐鐵礦、赤鐵礦）。

1.2 敏感性礦物特征

X 衍射分析表明，研究區(qū)儲(chǔ)層黏土礦物體積分?jǐn)?shù)為7%～23%，平均值為13.75%。其中，伊利石體積分?jǐn)?shù)為10%～32%，且隨埋深增加有增大趨勢(shì)；綠泥石體積分?jǐn)?shù)為15%～56%，表明成巖組分以富Fe2+為主；高嶺石體積分?jǐn)?shù)10%～66%，高嶺石部分由交代伊利石或交代長(zhǎng)石產(chǎn)出；伊/蒙混層體積分?jǐn)?shù)為4%～28%，且隨埋深增加而減少，伊/蒙間層比為15%～30%。

1.3 儲(chǔ)層物性特征

由巖心物性分析，儲(chǔ)層孔隙度為4.80%～18.90%，平均值11.03%；儲(chǔ)層滲透率為（0.101～14.210）×10-3μm2，平均值為0.720×10-3μm2，為低孔、超—特低滲儲(chǔ)層。由孔隙度、滲透率關(guān)系可知（見圖1），隨孔隙度增加，滲透率也增大。

圖1 滲透率與孔隙度的關(guān)系

2 儲(chǔ)層敏感性

為了研究姬塬油田長(zhǎng)8 超低滲透砂巖油藏儲(chǔ)層的敏感性，在長(zhǎng)慶油田勘探開發(fā)研究院化驗(yàn)分析中心，采用流體驅(qū)替方法，進(jìn)行了52 塊樣品的敏感性實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果展開分析［11-19］。

2.1 水敏性

油氣層遇淡水后滲透率降低的現(xiàn)象，稱為水敏。研究中，水敏性實(shí)驗(yàn)?zāi)M儲(chǔ)層溫度49°C，地層壓力為20～25 MPa，流動(dòng)介質(zhì)為地層水、次地層水和蒸餾水，水敏性流動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 水敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表1中φ 為孔隙度，KL為臨界礦化度點(diǎn)前各點(diǎn)滲透率的算術(shù)平均值，K′為滲透率，Iw為水敏指數(shù)。由表1看出，姬塬油田長(zhǎng)8 儲(chǔ)層水敏指數(shù)為0.12～0.34，平均值為0.22，根據(jù)儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［19］，屬弱水敏。研究區(qū)儲(chǔ)層水敏性礦物中只有伊利石（19.78%）、伊/蒙混層（18.46%）發(fā)育且體積分?jǐn)?shù)較低。另外，全巖分析表明，研究區(qū)儲(chǔ)層黏土礦物體積分?jǐn)?shù)較低，黏土礦物分析結(jié)果與儲(chǔ)層弱水敏評(píng)價(jià)結(jié)果相符。

分析水敏指數(shù)與物性及孔喉參數(shù)的相關(guān)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，影響儲(chǔ)層水敏性的因素除黏土礦物外，儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)也是重要原因。隨著儲(chǔ)層物性向好，水敏性增強(qiáng)；隨著儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)變好，水敏性也增強(qiáng)。即物性差的儲(chǔ)層，其孔隙結(jié)構(gòu)的均質(zhì)性也差，水敏性也弱，這一特征有利于研究區(qū)超低滲透油藏的注水開發(fā)，這也是超低滲儲(chǔ)層與常規(guī)儲(chǔ)層或一般低滲儲(chǔ)層特性差異的一個(gè)方面。

2.2 酸敏性

儲(chǔ)層酸敏性是指酸液進(jìn)入地層后，與地層中的酸敏性礦物及流體發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀或者釋放出微粒，使地層滲透率下降的現(xiàn)象。本次實(shí)驗(yàn)選用15%HCl 進(jìn)行酸敏性評(píng)價(jià)，地層水礦化度為50 000 mg/L，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 酸敏性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2中Kf，Ka分別為注酸前、后的滲透率，Is為酸敏指數(shù)。由表2看出，巖樣經(jīng)酸處理后，滲透率有升有降。分析其原因，儲(chǔ)層酸敏性礦物主要有綠泥石和碳酸鹽，綠泥石遇酸反應(yīng)產(chǎn)生Fe（OH）3沉淀，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率下降；碳酸鹽遇酸反應(yīng)，將儲(chǔ)層碳酸鹽礦物溶蝕，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率升高。儲(chǔ)層酸敏指數(shù)變化范圍大，也說明儲(chǔ)層中綠泥石和碳酸鹽分布不均一，即儲(chǔ)層成巖相分布的不均一性較強(qiáng)。

研究區(qū)儲(chǔ)層成巖相研究發(fā)現(xiàn)，酸敏性強(qiáng)樣品所處的成巖相普遍發(fā)育有綠泥石或綠蒙混層，而酸敏性弱—無(wú)或酸敏性有所改善的樣品，其所處的成巖相普遍發(fā)育方解石、白云石或鐵方解石、鐵白云石等碳酸鹽礦物（見表2）。

由表2可以看出，酸敏性實(shí)驗(yàn)中巖心滲透率下降的原因是儲(chǔ)層發(fā)育綠泥石、綠/蒙混層黏土礦物；滲透率升高的樣品儲(chǔ)層發(fā)育方解石、白云石、鐵方解石、鐵白云石等碳酸鹽礦物，滲透率沒有下降的原因是儲(chǔ)層碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕量足以彌補(bǔ)Fe（OH）3沉淀對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生的傷害。

2.3 堿敏性

通過注入不同pH 值的地層水并測(cè)定滲透率，根據(jù)滲透率的變化評(píng)價(jià)堿敏損害程度，找出堿敏發(fā)生的條件。本次實(shí)驗(yàn)選用不同濃度的KOH 溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，地層水礦化度為50 000 mg/L，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 堿敏性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表3中Ib為堿敏指數(shù)。由表3可知，研究區(qū)以弱堿敏為主。由全巖分析結(jié)果，研究區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層堿敏性礦物中僅有鉀長(zhǎng)石發(fā)育，且體積分?jǐn)?shù)不高（12.06%）。

堿敏性評(píng)價(jià)結(jié)果與全巖礦物分析結(jié)果吻合性較好。同時(shí)，儲(chǔ)層物性與堿敏指數(shù)的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)層物性對(duì)堿敏指數(shù)影響不大。

2.4 鹽敏性

含鹽度不同于地層水礦化度的流體進(jìn)入油藏儲(chǔ)層，引起黏土礦物的物理及化學(xué)變化，進(jìn)而堵塞孔喉造成滲透率下降的現(xiàn)象，稱為鹽敏。鹽敏性評(píng)價(jià)的目的是確定鹽敏發(fā)生的條件，以及由鹽敏引起的油氣層損害程度（見表4）。

表4 鹽敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，儲(chǔ)層鹽敏性為弱—中等鹽敏，以弱鹽敏為主。實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)層存在明顯的臨界礦化度，隨著儲(chǔ)層物性變好，臨界礦化度有升高的趨勢(shì)。

2.5 速敏性

速敏性是指因流體流動(dòng)速度變化引起儲(chǔ)層速敏性礦物微粒運(yùn)移，堵塞孔喉造成儲(chǔ)層滲透率下降的現(xiàn)象。速敏性評(píng)價(jià)的主要目的是確定微粒運(yùn)移導(dǎo)致儲(chǔ)層損害的臨界流速vc，以及由速敏引起的油氣層損害程度，為確定合理的驅(qū)替速度提供科學(xué)依據(jù)。在速敏性實(shí)驗(yàn)中，地層水礦化度為50 000 mg/L，地層水黏度為0.752 mPa·s。

表5中的Kq為小于臨界流速時(shí)巖心的原始滲透率，KLA為大于臨界流速時(shí)流體滲透率的最小值，Iv為速敏指數(shù)。

由表5可知，滲透率損害率在1.45%～25.57%，為弱—無(wú)速敏。黏土礦物體積分?jǐn)?shù)分析表明，研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層速敏性礦物中只發(fā)育高嶺石，其體積分?jǐn)?shù)為30%。因黏土礦物體積分?jǐn)?shù)較低（13.75%），故速敏性礦物高嶺石的體積分?jǐn)?shù)不高，儲(chǔ)層速敏性較弱。

表5 流速敏感性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

1）鄂爾多斯盆地姬塬油田長(zhǎng)8 超低滲透砂巖油藏儲(chǔ)層具有弱水敏、弱—中等偏弱堿敏、弱—中等鹽敏、弱—無(wú)速敏、酸敏性波動(dòng)范圍大的特點(diǎn)。

2）成巖相帶的分布是控制儲(chǔ)層敏感性的最直接因素。另外，儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)也影響儲(chǔ)層水敏性，儲(chǔ)層物性越差，孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性越強(qiáng)，儲(chǔ)層水敏性越弱。這一點(diǎn)有利于研究區(qū)超低滲透砂巖油藏的規(guī)模注水開發(fā)。

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