朱亞林，劉進(jìn)龍，陳蘭樸，張錦，姜南，李玉玉

（1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西西安　710069；2.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都　610059）

志丹油田長(zhǎng)2儲(chǔ)層傷害地質(zhì)因素分析

朱亞林1，劉進(jìn)龍1，陳蘭樸2，張錦1，姜南1，李玉玉1

（1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西西安710069；2.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都610059）

通過對(duì)志丹油田巖性特征、物性特征、填隙物特征、孔隙結(jié)構(gòu)以及地層流體進(jìn)行了分析，探討了引起志丹油田長(zhǎng)2儲(chǔ)層傷害的地質(zhì)因素。研究認(rèn)為，酸敏是引起儲(chǔ)層傷害的主要地質(zhì)因素，速敏、水敏也能引起一定程度的損害。建議在開采過程中加入鐵離子穩(wěn)定劑，控制注入水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，以減弱或者預(yù)防儲(chǔ)層傷害。

儲(chǔ)層傷害；地質(zhì)因素；志丹油田

油氣儲(chǔ)層中存在著巖石、水、油氣的復(fù)雜體系，在打開地層之前，此體系存在著物理、化學(xué)、溫度、壓力等多種狀態(tài)平衡［1］。但是在油氣田勘探開發(fā)的過程中，需要鉆井、完井、修井、生產(chǎn)以及增產(chǎn)一系列的措施。幾乎每種工藝都會(huì)造成體系平衡狀態(tài)的改變，向體系中加入流體與固體。這些都有可能造成儲(chǔ)層傷害，造成儲(chǔ)層物性的變化，油井產(chǎn)量降低［2-5］。儲(chǔ)層傷害已經(jīng)引起了廣大開發(fā)人員的關(guān)注［6-9］。但是儲(chǔ)層傷害的主要原因還是地質(zhì)因素。因此通過對(duì)志丹油田巖性特征、物性特征、填隙物特征、孔隙結(jié)構(gòu)以及地層流體進(jìn)行了分析，試圖探討引起志丹油田長(zhǎng)2儲(chǔ)層傷害的地質(zhì)因素。

1　油田背景

志丹油田位于陜西省延安市志丹縣，大地構(gòu)造位置屬于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中部［10］。鄂爾多斯是一個(gè)穩(wěn)定的克拉通中新生代沉積盆地，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響較弱。因此斜坡是一個(gè)東高西低的平緩的單斜，部分地區(qū)由于差異壓實(shí)作用，而產(chǎn)生了一系列的低幅度的鼻狀隆起。志丹油田主要含有層系為上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)2、長(zhǎng)3以及長(zhǎng)6段，其中長(zhǎng)2和長(zhǎng)3油層物性相似［11］。

2　長(zhǎng)2儲(chǔ)層特征

2.1儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

志丹油田長(zhǎng)2油層儲(chǔ)層為湖泊三角洲前緣亞相沉積，儲(chǔ)集巖性以灰色細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖為主，其次為粉-細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖及中-細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖。砂巖顆粒分選好，粒級(jí)比較均一，以細(xì)粒為主，主要粒級(jí)占70％～80％，平均粒徑0.1mm～0.25mm者居多。

主要礦物成分為：長(zhǎng)石42％～67％，平均56.9％，石英17％～30％，平均24.8％，巖屑3％～14％，平均6.2％，黑云母平均5.4％。巖屑主要是變質(zhì)巖巖屑，其次為火成巖及沉積巖巖屑。砂巖含少量重礦物，成分較復(fù)雜，既有穩(wěn)定組分鋯石、電氣石等，也有穩(wěn)定性差的榍石、磷灰石、海綠石等。填隙物以自生礦物為主，平均含量6.7％，主要有綠泥石0.5％～8％，平均2.3％，方解石0％～5％，平均1.8％，白云石0％～7.5％，平均1.5％，高嶺石0％～3.5％，平均0.5％，水云母0％～1％，平均0.1％，硅質(zhì)及長(zhǎng)石質(zhì)平均0.5％，還有少量重晶石及黃鐵礦（見表1）。

表1　志丹油田巖石礦物成分

長(zhǎng)2砂巖中的自生礦物產(chǎn)狀。綠泥石為孔隙襯邊產(chǎn)狀；方解石和鐵白云石為孔隙充填產(chǎn)狀，在砂巖中呈斑狀分布；高嶺石及水云母呈不規(guī)則的微晶集合體充填在孔隙中；硅質(zhì)及長(zhǎng)石質(zhì)以加大邊產(chǎn)狀為主。

圓度為次棱狀，顆粒排列具定向性，云母及炭質(zhì)沿層面富集，雜基含量小于1％，反映了砂巖沉積時(shí)低能穩(wěn)定的沉積環(huán)境。

它們具有共同的巖石學(xué)特征，即礦物成熟度低，結(jié)構(gòu)成熟度高，成巖作用強(qiáng)烈，為低滲透致密砂巖儲(chǔ)層。

2.2儲(chǔ)層物性與孔隙結(jié)構(gòu)特征

2.2.1物性特征據(jù)志丹探區(qū)20余口井741個(gè)樣品的巖心分析資料統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)2儲(chǔ)層的孔隙度最大值為22.2％，最小值為7％，平均值為16.9％。從孔隙度頻率分布直方圖看出，長(zhǎng)2孔隙度近似正態(tài)分布，集中分布在14％～21％，孔隙度大于14％的樣品占總數(shù)的88％。

根據(jù)與孔隙度分析對(duì)應(yīng)的741個(gè)樣品的滲透率分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)2儲(chǔ)層的滲透率最大值為40.1× 10-3μm2，最小值0.1×10-3μm2，平均值為5.3×10-3μm2。從滲透率頻率分布直方圖看出，長(zhǎng)2滲透率分布的眾數(shù)值為負(fù)偏態(tài)，集中分布在（0.5～6）×10-3μm2，占樣品總數(shù)的62.5％，（6～50）×10-3μm2的樣品約占樣品總數(shù)的30％。因此，志丹油田長(zhǎng)2儲(chǔ)層屬于低滲透致密儲(chǔ)層。

2.2.2孔隙類型與結(jié)構(gòu)長(zhǎng)2儲(chǔ)層的主要孔隙類型有粒間孔、溶孔（長(zhǎng)石溶孔為主、其次為巖屑溶孔及碳酸鹽溶孔）、晶間孔及少量微裂隙、鑄?？椎?。依各類孔隙數(shù)量的變化，在儲(chǔ)層的不同部位，出現(xiàn)不同的孔隙組合，主要有粒間孔型、溶孔-粒間孔型及復(fù)合型等?？缀斫M合主要有大孔-粗喉型、小孔-細(xì)喉型及小孔-微喉型（大孔：平均孔徑大于50 μm，粗喉：平均喉道半徑大于1 μm，細(xì)喉：平均喉道半徑0.5 μm～1 μm，微喉：平均喉道半徑小于0.5 μm）。受沉積及成巖作用的控制，各種孔隙結(jié)構(gòu)類型在儲(chǔ)層中的分布很不均一，在剖面上及平面上都有較大變化。

2.3儲(chǔ)層的孔隙物特征

通過巖石薄片、X衍射、掃描電鏡等資料分析，長(zhǎng)2儲(chǔ)層中的填隙物主要有黏土礦物、白云石、方解石等。

其中黏土礦物含量一般為2.8％，成因類型主要為自生成因，其中高嶺石占18％，呈蠕蟲狀產(chǎn)出；綠泥石占82％，呈條片狀產(chǎn)出。

白云石含量一般為1.5％，粉-細(xì)晶結(jié)構(gòu)，呈斑點(diǎn)狀產(chǎn)出。

表2　志丹油田原油高壓物性分析數(shù)據(jù)表（寨9-3井）

2.4儲(chǔ)層流體性質(zhì)

2.4.1原油性質(zhì)本區(qū)長(zhǎng)2儲(chǔ)層地層溫度為41.16℃，原油密度0.841 g/cm3～0.846 g/cm3，平均0.844 g/cm3，地面黏度（50℃）6.0 mPa·s～6.8 mPa·s，平均6.4 mPa·s；凝固點(diǎn)6℃～8℃，平均7℃；含臘量6.0％～6.8％，平均6.4％（見表2）。

2.4.2油田水性質(zhì)長(zhǎng)2油層的地層水分析結(jié)果表明：地層水總礦化度31 468 mg/L～37 412 mg/L，平均34 440 mg/L，水型為CaCl2型。

3　長(zhǎng)2儲(chǔ)層傷害的地質(zhì)因素分析

儲(chǔ)層傷害是指從打開儲(chǔ)層進(jìn)行射孔，直至開采的整個(gè)過程，由于工藝的因素，造成產(chǎn)能降低，甚至完全不產(chǎn)油的現(xiàn)象。主要原因?yàn)閮蓚€(gè)方面：其一在鉆完井及增注過程中加入的流體與地層本身的地流體不配伍，造成乳化、有機(jī)垢堵塞以及儲(chǔ)層內(nèi)成分作為固體而沉淀；其二外來加入的固體顆粒會(huì)造成儲(chǔ)層孔隙的堵塞。因此，儲(chǔ)層本身的地質(zhì)因素是造成傷害的主要原因［1］。通過對(duì)志丹油田長(zhǎng)2儲(chǔ)層巖性特征、物性特征、流體特征進(jìn)行分析，潛在的傷害因素主要為以下方面。

3.1敏感性礦物的潛在傷害

3.1.1膠體堵塞本區(qū)長(zhǎng)2儲(chǔ)層中，發(fā)育方解石、鐵方解石、白云石和綠泥石等酸敏性礦物。其中綠泥石與鹽酸反應(yīng)后，可以生成Fe（OH）3及SiO2等膠凝沉淀。濁沸石與鹽酸作用后，可以生成偏硅酸膠狀物。但是黏土礦物很容易吸附這種膠狀物，進(jìn)而造成孔喉的縮小，嚴(yán)重的會(huì)堵塞。長(zhǎng)2儲(chǔ)層中酸敏礦物所占填隙物比例較大。因此，由酸敏引起的膠體沉淀是油層傷害的重要潛在因素。

3.1.2微粒運(yùn)移長(zhǎng)2儲(chǔ)層中發(fā)育了一定數(shù)量的分散狀態(tài)微粒。比如，以雜基產(chǎn)出的達(dá)到細(xì)粉砂級(jí)別的長(zhǎng)石以及石英。如果儲(chǔ)層內(nèi)發(fā)生紊流、高速流或者波動(dòng)較劇烈時(shí)，他們將在儲(chǔ)層內(nèi)發(fā)生遷移或移動(dòng)，都將會(huì)堵塞孔隙。此外，一些酸敏性礦物（如綠泥石）與鹽酸反應(yīng)不完全的殘余顆粒，也會(huì)使得孔隙堵塞［12］。

3.1.3水敏長(zhǎng)2儲(chǔ)層中含有少量的伊蒙混層礦物。當(dāng)他們與水溶液接觸時(shí)，黏土組分容易吸水造成晶格膨脹，或者形成分散顆粒，使得礦物體積增大同時(shí)產(chǎn)生膨脹壓力，造成孔喉的縮小直至堵塞。長(zhǎng)2儲(chǔ)層中黏土礦物含量較少，因此水敏造成的傷害較弱。

3.2孔隙結(jié)構(gòu)的潛在傷害

志丹油田長(zhǎng)2儲(chǔ)層屬于低孔低滲油層，孔喉配置上存在大孔-粗喉型、小孔-細(xì)喉型及小孔-微喉型類型。受沉積作用影響，無論剖面還是平面上分布都是不均勻的。在鉆井、完井、采油以及后期的增產(chǎn)增注過程中，固體顆粒混入油層中，造成孔隙堵塞；在作業(yè)過程中加入的各種鉆井液、壓裂液若與地層水不配伍也會(huì)生成沉淀及水鎖反應(yīng)。

3.3地層流體的潛在傷害

長(zhǎng)2儲(chǔ)層中的原油是常規(guī)黑油，具低密度、低黏度，原油物性較好的特點(diǎn)，也屬于陸相原油。在開采過程中，溫度降低可以引起石蠟在井筒周邊的結(jié)垢，形成有機(jī)垢堵塞［13］。有機(jī)垢堵塞不僅會(huì)引起儲(chǔ)層的滲透率劇烈下降，還會(huì)引起巖石潤(rùn)濕性的反轉(zhuǎn)，造成油井產(chǎn)水量上升，產(chǎn)油量下降。

長(zhǎng)2油層水為高礦化度的CaCl2型，其中含有大量的Ca2+。在鉆采、開采過程中發(fā)生壓力與溫度的降低，伴生氣的逸出或者注入的流體與地層水不配伍，都會(huì)造成Ca2+以CaCO3形式沉淀出來。

4　結(jié)論

（1）志丹油田長(zhǎng)2儲(chǔ)層屬于低孔低滲、砂巖的成分成熟度低、但是結(jié)構(gòu)成熟度高，成巖作用強(qiáng)烈，填隙物成分復(fù)雜，包括綠泥石、方解石、高嶺石，酸敏性礦物含量較多；地層水為高礦化度的CaCl2型地層水；原油為常規(guī)黑油及陸相原油。

（2）通過對(duì)長(zhǎng)2儲(chǔ)層地質(zhì)特征進(jìn)行分析，引起儲(chǔ)層傷害的地質(zhì)潛在因素主要是酸敏，其次為速敏，水敏。在開采過程中應(yīng)當(dāng)注意控制注入水的速度以及添加劑的成分組成，防止或者減弱儲(chǔ)層傷害。

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Analysis of geological factors of Chang 2 reservoir injury in Zhidan oilfield

ZHU Yalin1，LIU Jinlong1，CHEN Lanpu2，ZHANG Jin1，JIANG Nan1，LI Yuyu1
（1.Department of Geology，Northwest University，Xi＇an Shanxi 710069，China；2.College of Energy，Chengdu University of Technology，Chengdu Sichuan 610059，China）

The main geological factors are studied，related to injury of Chang 2 reservior during exploration and development，based on analysis of lithology，physical properties，porefilling mineral composition，pore structure and formation fluid.Acid sensitivity are the main factors causes injury of Chang 2 reservior，water sensitivity and velocity is minor factor.So some suggestion are put forward to avoid to injury the reservior，such as control the quality of water，injection of Fe3+stabilizing.

reservoir injury；geological factors；Zhidan oilfield

TE122.22

A

1673-5285（2016）08-0089-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.08.020

2016-07-01

2016-07-11

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：41474052；陜西省普通高等學(xué)校重點(diǎn)學(xué)科專項(xiàng)資金，項(xiàng)目編號(hào)：081802。

朱亞林，男（1990-），碩士研究生，研究方向?yàn)橛蜌鈨?chǔ)層地質(zhì)學(xué)，郵箱：1542661455@qq.com。