子長油田余家坪區(qū)長2儲層敏感性評價(jià)

張錄社，徐　崗，趙　亮，夏海英，雷江平

(1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2.延長油田股份有限公司子長采油廠，陜西 子長 717300)

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子長油田余家坪區(qū)長2儲層敏感性評價(jià)

張錄社1,2，徐崗2，趙亮2，夏海英2，雷江平2

(1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2.延長油田股份有限公司子長采油廠，陜西 子長 717300)

[摘要]研究余家坪區(qū)延長組儲層敏感性特征并提出應(yīng)對措施。在常規(guī)薄片、鑄體薄片、掃描電鏡、陰極發(fā)光等資料觀察分析的基礎(chǔ)上對儲層潛在敏感性進(jìn)行分析，并通過速敏、水敏、鹽敏、酸敏及堿敏等敏感性實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步對儲層敏感性進(jìn)行評價(jià)。儲層敏感性較弱，各種敏感性均表現(xiàn)為中等偏弱及以下的敏感性程度。儲層無酸敏；弱～中等偏弱速敏；無水敏～弱水敏；無鹽敏～弱鹽敏，臨界礦化度為2 939.1 mg/L；弱～中等堿敏。在鉆井或油藏開發(fā)過程中，可采用酸化處理。

[關(guān)鍵詞]子長油田；余家坪；長2；儲層；敏感性

在鉆井、完井、采油、增產(chǎn)措施等石油勘探開發(fā)的不同環(huán)節(jié)中，儲層都會與外來流體接觸。由于這些流體與儲層流體和儲層礦物不匹配會導(dǎo)致儲層滲流能力下降，從而在不同程度上損害儲層產(chǎn)出能力[1-8]，甚至已有的原油也不能正常的開發(fā)出來。本區(qū)儲層具有粘土礦物種類多、非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，儲層的特點(diǎn)決定了其一旦受到外來因素影響，若不及時(shí)進(jìn)行保護(hù)，就很容易受到傷害。通過常規(guī)的巖心薄片、鑄體薄片以及鏡下觀察、陰極發(fā)光等資料研究儲層潛在的敏感性，為制定合理的油田開發(fā)制度和方案提供地質(zhì)依據(jù)，力求在保護(hù)油層的基礎(chǔ)上達(dá)到好的開發(fā)效果。

1儲層潛在敏感性分析

1.1儲層特征

余家坪區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡東部，儲層為典型的低孔-低滲透儲層，延長組長2油層組為其主力產(chǎn)油層[9-14]。巖石學(xué)特征研究結(jié)果表明，本區(qū)長2儲層砂巖為長石砂巖，長石含量平均值為48.47%，石英含量的平均值為27.14%，巖屑的含量低，平均為3.9%。粘土礦物含量的平均值為5.4%，有綠泥石、伊利石、方解石、伊/蒙混層等(圖1a-c,e,f)。賦存的粘土礦物其方式有：顆粒包膜、孔隙襯里以及孔隙充填等。孔隙形態(tài)多呈三角形、四邊形及不規(guī)則狀，孔隙直徑變化較大(圖1d,e)，單個(gè)樣品中從小于5 μm到大于200 μm，平均孔徑變化范圍在10～200 μm之間，級差20倍，屬于中～小孔隙；面孔率從5%～14%，一般為6%～8%，平均7.6%。

1.2潛在敏感性

流體產(chǎn)生的剪切力，可能會導(dǎo)致各種粘土礦物的晶體集合體被沖散或者碎斷從而形成更小的微粒以及更小的孔喉；儲層中存在的一定數(shù)量的粘土礦物會遇水膨脹等[15-17]；酸敏性的礦物(綠泥石)、碳酸鹽、沸石等遇酸也可能發(fā)生反應(yīng)而沉淀，導(dǎo)致滲透率下降[18-19]。因此，速敏、水敏和酸敏可能為潛在的敏感性。關(guān)于敏感性的標(biāo)定以石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T5358-2002)[20]為依據(jù)。

a.綠泥石膠結(jié)；b.伊利石膠結(jié)粒間孔；c.綠泥石膠結(jié)，石英充填；d.基本孔隙類型，孔隙形態(tài)多樣；e.方解石膠結(jié)的致密斑塊；f.石英顆粒發(fā)光微弱，發(fā)深藍(lán)色光，個(gè)別發(fā)亮藍(lán)色光，鉀長石發(fā)光明亮，發(fā)亮藍(lán)色，斜長石發(fā)光普遍較暗，發(fā)深藍(lán)色光(略帶紫色)，少量發(fā)亮藍(lán)色光，方解石膠結(jié)、交代，發(fā)明亮的橙黃色光。

圖1余家坪區(qū)儲層特征(Z146井)

2儲層的各類敏感性評價(jià)

2.1流動速度的敏感性

流體的流動速度改變可能會導(dǎo)致儲層中微粒的運(yùn)移以及喉道的堵塞，從而使?jié)B透率降低。通過了解和確定臨界流速與滲透率降低的關(guān)系，可以得到臨界流速的大小，從而為其他的敏感性評價(jià)實(shí)驗(yàn)提供依據(jù)，為開發(fā)中適宜采用的注、采速度來提供依據(jù)[3]。

實(shí)驗(yàn)條件：①溫度(實(shí)驗(yàn)要求)35℃，②實(shí)驗(yàn)用水(模擬的地層水)，③樣品流量范圍為0.08～6.00 cm3/min。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，初始狀態(tài)的滲透率越低，則臨界狀態(tài)的流動速度越小，則說明儲層對流動速度的變化敏感。整體上，研究區(qū)儲層砂巖的礦物顆粒以點(diǎn)狀和線狀的接觸關(guān)系為主，這種接觸關(guān)系主要是受壓實(shí)和壓溶作用影響的結(jié)果，所以喉道的半徑小，導(dǎo)致孔隙之間的連通性低，容易使孔隙之間發(fā)生橋堵，表現(xiàn)為中等的臨界流速，當(dāng)注入的速度加大時(shí)，滲透率會逐漸變小(表1)，巖樣的臨界流速分別為9.01 m/d、3.96 m/d和4.5 m/d。該地層3個(gè)砂巖樣品的速敏性評價(jià)屬于弱～中等偏弱速敏。

表1　余家坪區(qū)長2油層組儲層速敏性評價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2水敏性評價(jià)

像伊利石、蒙脫石、伊/蒙混層等粘土礦物，具有遇淡水膨脹的性質(zhì)，當(dāng)進(jìn)入儲層的流體鹽度發(fā)生變化或者過低時(shí)，粘土礦物就會發(fā)生膨脹，或者其微粒發(fā)生釋放、分散，從而會堵塞孔喉，導(dǎo)致滲透率降低[2-4,8,21-23]。

本區(qū)儲層砂巖中粘土礦物的含量大致分布在1.75%～9.85%。粘土中伊/蒙混層的含量平均為6.2%，伊/蒙混層當(dāng)中含有的蒙皂石易吸水膨脹，當(dāng)有流體進(jìn)入儲層時(shí)就會產(chǎn)生水敏，結(jié)果就會導(dǎo)致滲透率的降低，從而使得儲層物性變差。將目的層段的樣品依次以如下順序注入：模擬的地層水～次地層水(1/2地層水)～蒸餾水，開展了儲層水敏性質(zhì)的流動實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，相對模擬的地層水，本區(qū)樣品中只有3-2號樣滲透率損失率14.3%(圖2)，水敏指數(shù)為0.17，屬于弱水敏，其余樣品無水敏。

2.3酸敏感性評價(jià)

如果儲層中含有對酸敏感的礦物，當(dāng)有酸性液體進(jìn)入時(shí)，就會發(fā)生反應(yīng)，生成凝膠、沉淀以及導(dǎo)致微粒的釋放，堵塞孔喉，滲透率就會下降。當(dāng)微粒釋放時(shí)，也會同時(shí)引起更強(qiáng)的速度的敏感性。

實(shí)驗(yàn)用酸為濃度15%的鹽酸，用以觀察、了解酸敏發(fā)生的可能性、酸敏的發(fā)生機(jī)理以及對儲層損害的程度，可以為開發(fā)中酸化措施的采用提供科學(xué)依據(jù)，以便優(yōu)化酸液的配方，達(dá)到更好的酸化目的。

當(dāng)用濃度15%的鹽酸處理巖樣后，其滲透率未見降低，反有小幅度的增加，3個(gè)分析巖樣的酸敏程度均屬于無酸敏(圖3)。

圖2　余家坪區(qū)長2油層組儲層

圖3　余家坪區(qū)長2油層組儲層

2.4堿敏性評價(jià)

儲層中含有的硅質(zhì)礦物，在堿性環(huán)境下可能發(fā)生溶解，而含有的粘土礦物，可以在堿性環(huán)境下被破壞，導(dǎo)致微粒的釋放。而微粒發(fā)生運(yùn)移會堵塞孔喉，而引起滲透率降低。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本區(qū)各儲層砂巖隨pH值上升，滲透率均有不同程度的降低，但損害程度較低，為弱～中等偏弱堿敏(表2)。

表2　余家坪區(qū)長2油層組儲層堿敏性評價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5鹽度敏感性評價(jià)

由于進(jìn)入儲層的流體含鹽度(反映在礦化度上)不同，儲層中含有的粘土礦物其物理、化學(xué)性質(zhì)會發(fā)生變化，導(dǎo)致孔隙和喉道的堵塞，從而滲透率下降。地下水中含有各種離子，所以礦化度高，而進(jìn)入儲層的流體礦化度會低于地層水礦化度，所以鹽敏是指儲層可以耐受的低鹽度的礦化度的數(shù)值大小。即在外來流體進(jìn)入的施工過程中注意注入流體的礦化度要保證大于臨界的礦化度，才能不傷害油氣層[23]。

研究區(qū)具有膨脹性的粘土礦物的含量不高，所以對鹽度的敏感性較弱，表現(xiàn)為無鹽敏～弱鹽敏。根據(jù)鹽敏性的分析可以看出，當(dāng)?shù)貙铀牡V化度下降時(shí)，有兩個(gè)樣品的滲透率下降。鹽敏特征總體表現(xiàn)為無鹽敏～弱鹽敏性(圖4)。

圖4　余家坪區(qū)長2油層組儲層

3結(jié)語

(1)總體來看，本區(qū)長石砂巖儲層敏感性較弱，各種敏感性均表現(xiàn)為中等偏弱及以下的敏感性程度，儲層無酸敏；速敏性對滲透率的損害弱～中等偏弱；具無水敏～弱水敏性滲透率損害；鹽敏性與水敏性相似，為無鹽敏～弱鹽敏性，臨界礦化度為2 939.1 mg/L；堿敏對滲透率的損害弱～中等。

(2)根據(jù)儲層對各類敏感性的評價(jià)結(jié)果，在鉆井或油藏的開發(fā)過程中，可采用酸化處理，但要保證流體在儲層中的流動速度要小于儲層速敏的臨界流速，以降低流體進(jìn)入儲層時(shí)對儲層造成的傷害。通過堿敏實(shí)驗(yàn)來看，堿化措施會對儲層產(chǎn)生較大的損害，在開發(fā)過程中，不宜采用注堿開采。

(3)鑒于開發(fā)油藏的過程是動態(tài)的過程，隨著儲層結(jié)構(gòu)及油水分布的不斷變化，地層損害的規(guī)律將不斷改變，保護(hù)油層的重點(diǎn)也將有所不同。因此，在油田開發(fā)的全過程中，應(yīng)針對不同階段地層損害現(xiàn)狀，不斷對儲層敏感性進(jìn)行再評價(jià)，不斷調(diào)整保護(hù)油氣層的研究方向。

參考文獻(xiàn)

[1]馬永海.油基泥漿對巖心損害的室內(nèi)測試[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì).1996，18(2):216 -230.

[2]錢勤，田培進(jìn).低滲透儲層流體的傷害機(jī)理探討[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì).1999，21(1):86 -90.

[3]吳亮，李雪雁，段小群.陜北韓渠油田長2儲層傷害地質(zhì)因素分析[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì).2000，22(1):81 -84.

[4]劉斌，楊琦，談士海.蘇北盆地臺興油田注水水質(zhì)對儲層的傷害和對策[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì).2002，24(6):568-572.

[5]謝愛華，劉社芹.東濮凹陷橋口低滲氣藏儲層敏感性及對策研究[J].石油與天然氣地質(zhì).2008，29( 3) ：365 -368.

[6]章雄冬，朱玉雙，曹海虹，等.蘇北盆地草舍油田泰州組儲層水敏傷害及其對注水開發(fā)的影響[J].石油與天然氣地質(zhì).2010，31( 4) ：504 -510.

[7]任利軍，陳亮宇，等.復(fù)雜斷塊超低滲油氣藏試采動態(tài)評價(jià)與開發(fā)對策—以松遼盆地南部十屋油田營城組及沙河子組一段油藏為例[J].石油與天然氣地質(zhì).2011，32( 1) ：133 -141.

[8]廖紀(jì)佳，唐洪明，朱筱敏，等.特低滲透砂巖儲層水敏實(shí)驗(yàn)及損害機(jī)理研究—以鄂爾多斯盆地西峰油田延長組第8油層為例[J].石油與天然氣地質(zhì).2012，33( 2) ：321-328.

[9]蘇復(fù)義，周文，金文輝，等.鄂爾多斯盆地中生界成藏組合劃分與分布評價(jià)[J].石油與天然氣地質(zhì).2012，33( 4) ：582-590.

[10]楊華，付金華，喻建.陜北地區(qū)大型三角洲油藏富集規(guī)律及勘探技術(shù)應(yīng)用[J].石油學(xué)報(bào).2003，24( 3) ：6-10.

[11]汪洋，董海波.子長油田余家坪礦區(qū)上三疊統(tǒng)延長組沉積環(huán)境[J].內(nèi)蒙古石油化工.2008，21：138-142.

[12]張哨楠，丁曉琪.鄂爾多斯盆地南部延長組致密砂巖儲層特征及其成因[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2010，37(4)：386-394.

[13]李書恒，方國慶，楊金龍，等.鄂爾多斯盆地超低滲透儲層成因研究及意義[J].巖性油氣藏.2012，24(6)：32-37.

[14]李愛榮，王維喜，武富禮，等.鄂爾多斯盆地延安三角洲長4+5、長6油氣聚集模式研究[J].石油與天然氣地質(zhì).2013，34(5)：667-671.

[15]王行信，周書欣.砂巖儲層粘土礦物與油層保護(hù)[M].北京:地質(zhì)出版社.1992:56 -60.

[16]裘亦楠，薛叔浩.油氣儲層評價(jià)技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社.1994:26 -68.

[17]邱隆偉，于杰杰，郝建民，等.南堡凹陷高南地區(qū)東三段低滲儲層敏感性特征的微觀機(jī)制研究[J].巖石礦物學(xué)雜志.2009，28(1):78 -86.

[18]吳勝和，熊琦華.油氣儲層地質(zhì)學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社.1998:122 -168.

[19]賈統(tǒng)權(quán).粘土礦物與油藏演化的對應(yīng)關(guān)系對儲層敏感性的影響[J].油氣地質(zhì)與采收率.2007，14(5):12 -15.

[20]朱斌，羅蔓莉，張建國，等.儲層敏感性流動實(shí)驗(yàn)評價(jià)方法[S].北京：中國石油勘探開發(fā)研究院.2002．

[21]李樹芳，潘懋.勝利油區(qū)輝綠巖儲層的傷害機(jī)理研究[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì).2002，24(5):423 -425.

[22]常學(xué)軍，尹志軍.高尚堡沙三段油藏儲層敏感性實(shí)驗(yàn)研究及其形成機(jī)理[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì).2004，26(1):84 -88.

[23]宮清順，壽建峰，姜忠朋,等.準(zhǔn)噶爾盆地烏爾禾油田三疊系百口泉組儲層敏感性評價(jià)[J].石油與天然氣地質(zhì).2012，33(2)：307-313.

[收稿日期]2015-09-13

[作者簡介]張錄社(1976-)，男，陜西永壽人，在讀碩士研究生，主攻方向：油田地質(zhì)與開發(fā)工作。

[中圖分類號]TE122.2+4

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1004-1184(2016)01-0214-03