注蒸汽熱采開發(fā)對(duì)敏感性儲(chǔ)層礦物的影響研究

宋 丹，于田田，林吉生，賀文媛，姜 生

(1.中石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營(yíng) 257000;2.中石化勝利油田分公司孤島采油廠，山東東營(yíng) 257000)

注蒸汽熱采開發(fā)對(duì)敏感性儲(chǔ)層礦物的影響研究

宋 丹1，于田田1，林吉生1，賀文媛1，姜 生2

(1.中石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營(yíng) 257000;2.中石化勝利油田分公司孤島采油廠，山東東營(yíng) 257000)

為揭示注蒸汽熱采開發(fā)對(duì)敏感性儲(chǔ)層礦物的影響，利用X衍射、差熱分析、電鏡分析等手段對(duì)金家油田蒸汽驅(qū)替前后黏土礦物進(jìn)行測(cè)試，確定了金家油田黏土礦物的附著狀態(tài)，表征了該區(qū)塊蒙脫石的脫水規(guī)律，結(jié)果發(fā)現(xiàn)敏感性稠油油藏?zé)岵砷_發(fā)中近井地帶由于蒸汽溫度場(chǎng)發(fā)育，儲(chǔ)層滲流能力得到明顯恢復(fù)，水敏傷害主要發(fā)生在蒸汽前沿低溫度場(chǎng)區(qū)，因此開發(fā)中應(yīng)貫徹“近熱遠(yuǎn)防”的工藝策略。

稠油熱采;敏感性;水敏傷害;黏土礦物;滲流能力

金家油田位于東營(yíng)凹陷西南緣斜坡帶，含油層系沙一段埋深為700～950 m，屬強(qiáng)水敏普通稠油油藏，該油田曾采用吞吐、蒸汽驅(qū)、火燒、注二氧化碳等開采方式，但效果均不理想［1－5］。本次實(shí)驗(yàn)是在查明黏土礦物特征的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)蒸汽、化學(xué)劑作用后的儲(chǔ)層物性及黏土礦物結(jié)構(gòu)變化規(guī)律進(jìn)行研究，旨在為金家油田尋找合理的開采方式提供技術(shù)支撐。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器

巖心夾持器JCQ，華寶石油設(shè)備有限公司;平流泵HLB，燕山儀表總廠;電子顯微鏡EVO，德國(guó)蔡司;熱重分析儀DTA，北京恒久科學(xué)儀器廠;X射線衍射儀TD3000，丹東通達(dá)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

將真實(shí)巖心利用巖心清洗儀將剩余油清洗干凈并鉆取成Φ 20 mm×100 mm規(guī)格，利用巖心夾持器測(cè)量巖心的滲透率并飽和金家油田原始油樣。在高溫烘箱中開展巖心的化學(xué)驅(qū)實(shí)驗(yàn)，對(duì)驅(qū)后的巖心利用熱重分析儀、X射線衍射儀、電子顯微鏡進(jìn)行儲(chǔ)層黏土礦物分析，對(duì)比蒸汽驅(qū)前后黏土礦物的變化。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 黏土礦物類型、含量及產(chǎn)狀分析

J10－11－3井鉆取的巖心的X衍射分析數(shù)據(jù)見表1。從表1可看出，儲(chǔ)層礦物組成中蒙脫石及伊/蒙混層占92%，其余為少量的伊利石(4%)、高嶺石(1%)及綠泥石(3%)，因此可確定沙一段儲(chǔ)層的強(qiáng)水敏性主要是由膨脹性黏土造成。

表1 金家油田鉆取巖心的X衍射數(shù)據(jù)

圖1為金家油田儲(chǔ)層黏土礦物的附著形態(tài)電鏡掃描圖。從圖1可以得出，金家油田黏土礦物的附著狀態(tài)包括孔內(nèi)附著形態(tài)(孔隙充填式、孔壁襯貼式、連接搭橋式)和表面附著形態(tài)(粒表覆蓋式、顆粒包裹式、分散附著式)，引發(fā)水敏的主要是孔內(nèi)附著形態(tài)的三種形式。

2.2 蒙脫石的脫水規(guī)律

圖2為J16－2井儲(chǔ)層黏土礦物熱重分析(TGA)和差熱分析(DTA)曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示金家油田黏土礦物中蒙脫石的脫水規(guī)律為:123℃脫去表層水，351℃脫去層間B位水，559℃脫去層間A位水，802℃開始脫羥基。

2.3 熱采驅(qū)替過程對(duì)黏土礦物的影響

圖3為金家油田黏土礦物蒸汽驅(qū)前后電鏡掃描圖，表2為金家油田黏土礦物蒸汽驅(qū)前后X衍射分析結(jié)果。

表2 驅(qū)替前后樣品X衍射分析數(shù)據(jù)表

從表2可以看出，原始樣品中礦物主要由石英、長(zhǎng)石、鐵白云石及黏土組成，其中黏土含量很高，占21%，全屬蒙脫石;巖心100℃蒸汽驅(qū)后樣品與原樣品相比，礦物成分基本相同，儲(chǔ)層物性的傷害主要來自蒙脫石的水化膨脹;巖心200℃蒸汽驅(qū)后樣品中石英及鉀長(zhǎng)石含量有所減少，伴有溶蝕作用產(chǎn)生，促使蒙脫石向混層及伊利石轉(zhuǎn)化，并有新生礦物斜鈣沸石及少量方沸石產(chǎn)生;巖心300℃蒸汽驅(qū)后樣品中溶蝕作用強(qiáng)烈，石英及鉀長(zhǎng)石大量減少，蒙脫石大量向伊/蒙混層及伊利石轉(zhuǎn)化，此外還有新生礦物方沸石產(chǎn)生。

2.4 儲(chǔ)層滲透能力受驅(qū)替的影響

表3為不同溫度條件下蒸汽驅(qū)后巖心的孔隙度及滲透率。

表3 不同驅(qū)替條件下實(shí)驗(yàn)前后巖心的孔隙度及滲透率

表3結(jié)果顯示，當(dāng)驅(qū)替溫度為100℃時(shí)巖心滲透率降低50%，此時(shí)巖心物性的傷害主要由蒙脫石水化膨脹所造成;200℃時(shí)溶蝕作用較強(qiáng)，產(chǎn)生了許多溶蝕孔隙并使孔喉之間相互溝通，此外蒙脫石脫去吸附水及部分層間水，巖心滲透能力得到較大程度恢復(fù);溫度升高到300℃時(shí)，強(qiáng)烈的溶蝕作用擴(kuò)大了孔喉，同時(shí)蒙脫石晶格收縮失去了膨脹性能并向伊利石轉(zhuǎn)化，最終滲透率提高了37%。

3 結(jié)論

金家油田為強(qiáng)水敏稠油油藏，鉆取巖心中的黏土礦物含量高達(dá)20%以上，主要由蒙脫石及伊/蒙混層構(gòu)成，膨脹性黏土含量高是造成該儲(chǔ)層水敏傷害嚴(yán)重的主要原因。在熱采開發(fā)過程中，近井地帶由于蒸汽溫度場(chǎng)發(fā)育，儲(chǔ)層滲流能力得到明顯恢復(fù)，水敏傷害主要發(fā)生在蒸汽前沿低溫度場(chǎng)區(qū)，因此開發(fā)中應(yīng)貫徹“近熱遠(yuǎn)防”的工藝策略。

［1］ 羅蟄譚.油層物理［M］.北京:地質(zhì)出版社，1985.

［2］ 頓鐵軍.中國(guó)稠油油藏［M］.西安:西北大學(xué)出版社，1996.

［3］ 頓鐵軍，張麗虹.黏土礦物與油層保護(hù)［M］.西安:西北大學(xué)出版社，1994.

［4］ 王祖文，王新海，黎洪.Z411塊敏感性稠油油藏蒸汽吞吐開采數(shù)值模擬研究［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2006，28(1):118－120.

［5］ 彭洪軍.敏感性稠油油藏工藝技術(shù)研究［J］.斷塊油氣田，2010，7(5):621－623.

Impact of Steam Injection on Reservoir Minerals

SONG Dan1，YU Tian-tian1，LIN Ji-sheng1，HE Wen-yuan1，JIANG Sheng2
(1.Research Institute of Shengli Oilfiled，Dongying 257000，Shandong，China;2.Gudao Oil Production of Shengli Oilfiled，Dongying 257000，Shandong，China)

Laboratory study of clay minerals was conducted in order to find out the impact of steam stimulation.Analysis of means including X-ray diffraction，differential thermal analysis，and electron microscopy analysis were done.The major impact was from the water and heat.Injuries occurred mainly in the low temperature zone，and near wellbore flow capacity was restored.Development should implement the policy of“near-heat and far-prevent”.

heavy oil thermal recovery;sensitivity;water-sensitive injury;clay minerals;flow capacity

TE345

B

1008-9446(2011)04-0009-04

2011-08-31

宋丹(1970－)，女，山東東營(yíng)人，勝利油田采油工藝研究院工程師，主要從事油田化學(xué)方向的研究。