恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層敏感性研究

胡友林 （長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北荊州434023）

岳前升 （長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北荊州434023）

劉書杰，朱 磊，王 珊 （中海油研究總院，北京100027）

恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層敏感性研究

胡友林 （長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北荊州434023）

岳前升 （長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北荊州434023）

劉書杰，朱 磊，王 珊 （中海油研究總院，北京100027）

珠江組儲(chǔ)層是恩平24－2油田主力油層之一。根據(jù)SY／T5358－2010《儲(chǔ)層敏感性實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法》，試驗(yàn)研究了儲(chǔ)層流速敏感性、水敏感性、鹽度敏感性、酸敏感性、堿敏感性和應(yīng)力敏感性。研究結(jié)果表明，儲(chǔ)層速敏程度中等偏強(qiáng)、水敏程度中等偏強(qiáng)、堿敏程度中等偏強(qiáng)、應(yīng)力敏程度中等偏強(qiáng)，對(duì)鹽酸和土酸均沒(méi)有表現(xiàn)酸敏性，儲(chǔ)層臨界流速為0．75ml／min，臨界礦化度為31725～52875mg／L，臨界pH值為9，臨界應(yīng)力為3．5MPa。并從儲(chǔ)集層中粘土礦物類型、產(chǎn)狀、相對(duì)含量以及儲(chǔ)集層孔喉的發(fā)育特征等方面進(jìn)行了敏感性傷害機(jī)理分析，為現(xiàn)場(chǎng)制定開發(fā)方案提供了相關(guān)理論依據(jù)。

恩平24－2油田；珠江組；儲(chǔ)層；敏感性評(píng)價(jià)；損害程度

當(dāng)儲(chǔ)層與外來(lái)流體接觸時(shí)，儲(chǔ)層與外來(lái)流體發(fā)生各種物化作用，造成儲(chǔ)層中的粘土礦物水化膨脹、微粒遷移或產(chǎn)生沉淀并堵塞孔道從而使儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性發(fā)生變化。珠江組儲(chǔ)層是恩平24－2油田主力油層之一，根據(jù)SY／T5358－2010《儲(chǔ)層敏感性實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法》對(duì)恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層巖心進(jìn)行了敏感性評(píng)價(jià)試驗(yàn)研究和敏感性損害機(jī)理分析［1］，研究了恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層潛在的損害因素和損害程度，為現(xiàn)場(chǎng)制定儲(chǔ)層保護(hù)措施提供了依據(jù)。

1 儲(chǔ)層基本特征

恩平24－2油田位于中國(guó)南海珠江口盆地北部坳陷帶，珠一坳陷西緣的恩平凹陷南部，南鄰番禺低隆起，所在海域水深92～94m。

1．1 儲(chǔ)層巖性

恩平24－2油田儲(chǔ)層巖性主要為細(xì)－中粒長(zhǎng)石巖屑、長(zhǎng)石石英砂巖。砂巖成分主要為石英，其次為巖屑、長(zhǎng)石，少量云母。膠結(jié)類型以孔隙式膠結(jié)為主，膠結(jié)物含量0．5%～25%，以泥質(zhì)膠結(jié)為主，泥晶結(jié)構(gòu)菱鐵礦其次，局部方解石、鐵方解石膠結(jié)嚴(yán)重，個(gè)別樣品有鐵白云石黃鐵礦和少量石英加大、自生粘土膠結(jié)物。粒徑0．13～0．7mm，風(fēng)化程度以中度為主，少量淺－中，分選中等，次棱－次圓狀，點(diǎn)接觸為主。

1．2 粘土礦物特征

根據(jù)X－衍射粘土礦物分析，恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層粘土礦物含量相對(duì)較低（一般小于5%）。粘土礦物成分主要為高嶺石，其次為伊／蒙混層、伊利石，同時(shí)見(jiàn)少量綠泥石。根據(jù)SEM分析，顆粒間或顆粒表面分布呈蠕蟲狀或書頁(yè)狀高嶺石，呈絲狀、不規(guī)則狀伊利石，呈粒狀、細(xì)粒狀黃鐵礦以及粒狀、泥晶結(jié)構(gòu)菱鐵礦。

1．3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

恩平24－2油田儲(chǔ)集空間類型為孔隙型，孔隙類型主要為粒間孔，部分粒內(nèi)和粒間溶孔，少量微孔（自生粘土及少量顆粒內(nèi)溶蝕而成）、鑄模孔、生物體腔孔等；砂巖儲(chǔ)層一般面孔率10．3%～31%，平均面孔率17%；儲(chǔ)層孔隙發(fā)育，孔隙連通性較好；儲(chǔ)層孔隙基本上分選中等，粗－略粗歪度；排驅(qū)壓力（0．013～0．101MPa）和中值壓力（0．041～2．314MPa）較低；最大孔喉半徑7．31～55．72μm，樣品均為大于2．5μm的粗孔喉。

1．4 儲(chǔ)層物性

恩平24－2油田儲(chǔ)層屬于辮狀河三角洲平原－前三角洲沉積，儲(chǔ)層物性較好。珠江組上段發(fā)育14套油層，儲(chǔ)層厚度1．5～12．8m，油層有效厚度0．7～3．3m；孔隙度14．4%～23．8%，平均19．7%；滲透率（26．7～1296．9）×10－3μm2，平均447．2×10－3μm2，表現(xiàn)為低－中孔、低－高滲特點(diǎn)。珠江組下段發(fā)育12套油層，儲(chǔ)層厚度2．7～22．2m，油層有效厚度2．1～7．0m；孔隙度18．1%～26．3%，平均23．2%；滲透率（415．7～1762．6）×10－3μm2，平均1099．3×10－3μm2；多數(shù)油層表現(xiàn)為中－高孔、中－特高滲特點(diǎn)。

2 儲(chǔ)層敏感性試驗(yàn)研究

選取恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層巖心進(jìn)行系統(tǒng)的儲(chǔ)層敏感性試驗(yàn)。試驗(yàn)方法和敏感性損害程度根據(jù)SY／T5358－2010《儲(chǔ)層敏感性實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法》進(jìn)行。

2．1 流速敏感性分析

流速敏感性試驗(yàn)是研究?jī)?chǔ)層的流速敏感性程度以及引起滲透率明顯下降時(shí)的流體流動(dòng)速度（即臨界流速），同時(shí)為其他流動(dòng)試驗(yàn)選擇合理的注入速度，為油田實(shí)際開發(fā)中確定合理的采出和注入速度提供依據(jù)。恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層速敏試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層臨界流速為0．75ml／min，速度敏感程度為中等偏強(qiáng)。主要是因?yàn)閮?chǔ)層中含有高嶺石、伊利石等易產(chǎn)生速敏的粘土礦物和易產(chǎn)生速敏的各種非粘土礦物如石英、長(zhǎng)石等，而且結(jié)構(gòu)不緊密，易發(fā)生微粒運(yùn)移而堵塞孔喉。在試驗(yàn)過(guò)程中巖心的滲透率隨流速增大而增大主要是因?yàn)閹r心孔喉粗大，當(dāng)發(fā)生運(yùn)移的微粒不足以堵塞孔喉時(shí)隨流體一起被排出。在實(shí)際生產(chǎn)中，適當(dāng)?shù)乜刂飘a(chǎn)量和注水速度有利于保護(hù)油層。

表1 恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層巖心速敏評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果

2．2 水敏感性分析

在鉆井、完井及其他作業(yè)中，由于各種工作液與地層水的不配伍性，有可能造成儲(chǔ)層損害［2］。水敏性試驗(yàn)是測(cè)定模擬地層水、1／2模擬地層水和蒸餾水通過(guò)巖樣的滲透率。在流速敏感性分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，水敏（鹽敏、酸敏、堿敏、應(yīng)力敏感性）試驗(yàn)流體的流速均為0．50ml／min。恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層水敏試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層水敏程度為中等偏強(qiáng)。主要是因?yàn)閮?chǔ)層中的粘土礦物含有一定量的伊／蒙混層，外來(lái)流體進(jìn)入儲(chǔ)層后引起儲(chǔ)層中粘土礦物水化膨脹、分散、運(yùn)移堵塞喉道，對(duì)儲(chǔ)層造成一定的損害。

表2 恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層巖心水敏評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果

2．3 鹽度敏感性分析

鹽度敏感性是指不同礦化度的工作液進(jìn)入儲(chǔ)層后引起粘土膨脹或分散、運(yùn)移，儲(chǔ)層巖石滲透率發(fā)生變化的現(xiàn)象［1］。高于地層水礦化度的工作液濾液進(jìn)入儲(chǔ)層后，可能造成粘土礦物收縮、失穩(wěn)、脫落，堵塞孔隙喉道；低于地層水礦化度的工作液濾液進(jìn)入儲(chǔ)層后，可能引起油層中粘土礦物的膨脹和分散，縮小或堵塞儲(chǔ)層孔隙空間和喉道，降低滲透率［3］。鹽度敏感性試驗(yàn)是研究?jī)?chǔ)層巖石在接觸不同礦化度流體時(shí)滲透率的變化規(guī)律，為各類工作液的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層鹽度升高和降低時(shí)的鹽敏試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)表3和表4。鹽度升高時(shí)恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層損害率為16．67%～50．00%，臨界礦化度為52875mg／L，高于地層水礦化度的入井液降低滲透率，主要是因?yàn)楦叩V化度的流體壓縮粘土顆粒擴(kuò)散雙電層厚度，造成顆粒失穩(wěn)、脫落，堵塞孔隙喉道；鹽度降低時(shí)恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層損害率為6．25%～55．00%，臨界礦化度為31725mg／L，低于地層水礦化度的入井液降低滲透率，主要是因?yàn)榈陀诘貙铀V化度的流體與儲(chǔ)層中粘土礦物接觸后，造成儲(chǔ)層中粘土礦物水化膨脹、分散、運(yùn)移堵塞喉道。因此恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層外來(lái)流體合理的礦化度范圍為31725～52875mg／L。

表3 恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層7＃巖心鹽敏評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果（鹽度升高）

表4 恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層8＃巖心鹽敏評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果（鹽度降低）

2．4 酸敏感性分析

酸液進(jìn)入油層后，一方面改善油層的滲透率，另一方面會(huì)與油層中的礦物及地層流體反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)沉淀或凝膠和破壞巖石原有結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生或加劇流速敏感性。酸敏感性試驗(yàn)是研究酸液是否會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成傷害以及傷害的程度，尋求更為合理、有效的酸液配方和酸化處理方法。恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層鹽酸酸敏和土酸酸敏試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層酸敏為無(wú)，恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層屬于可酸化地層。造成酸敏損害的主要原因是恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層含有少量綠泥石、呈粒狀、細(xì)粒狀黃鐵礦以及粒狀、泥晶結(jié)構(gòu)菱鐵礦等酸敏礦物，易形成鐵的氫氧化物沉淀，堵塞孔隙喉道，降低酸化效果。

2．5 堿敏感性分析

高pH值流體進(jìn)入儲(chǔ)層后，一方面破壞儲(chǔ)層中粘土礦物和硅質(zhì)膠結(jié)的結(jié)構(gòu)，主要表現(xiàn)為粘土礦物解離和膠結(jié)物溶解后釋放微粒，從而造成堵塞孔隙喉道；另一方面大量的氫氧根與某些二價(jià)陽(yáng)離子形成氫氧化物沉淀，堵塞孔隙喉道［2］。堿敏試驗(yàn)是研究堿敏發(fā)生的條件（主要是臨界pH值）以及損害程度，為各類工作液的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層堿敏試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層堿敏為中等偏強(qiáng)，臨界pH值為9。恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層巖性主要為細(xì)－中粒長(zhǎng)石巖屑、長(zhǎng)石石英砂巖，易與堿液發(fā)生堿敏反應(yīng)；恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層粘土礦物成分主要為高嶺石，高嶺石易與堿發(fā)生反應(yīng)，堿對(duì)高嶺石的溶蝕產(chǎn)生新的礦物堵塞孔隙喉道［3］；恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層粘土礦物在堿液的作用下，發(fā)生離子交換，Ca蒙脫石轉(zhuǎn)換為Na蒙脫石，粘土水敏性增強(qiáng)［4］。

表5 恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層酸敏評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果

表6 恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層堿敏評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果

2．6 應(yīng)力敏感性分析

在油氣藏的開采過(guò)程中，隨著儲(chǔ)層內(nèi)部流體的產(chǎn)出，儲(chǔ)層孔隙壓力降低，儲(chǔ)層巖石原有的受力平衡狀態(tài)發(fā)生改變。應(yīng)力敏感性評(píng)價(jià)試驗(yàn)是在施加一定的有效應(yīng)力時(shí)，研究巖樣的物性參數(shù)隨應(yīng)力變化而改變的性質(zhì)和應(yīng)力敏感產(chǎn)生的損害程度。反映了巖石孔隙幾何學(xué)及裂縫壁面形態(tài)對(duì)應(yīng)力變化的響應(yīng)，從而為確定合理的生產(chǎn)壓差和油層保護(hù)技術(shù)措施提供依據(jù)［5］。恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層應(yīng)力敏感試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性程度為中等偏強(qiáng)，臨界應(yīng)力3．5MPa，發(fā)生應(yīng)力敏感損害后，釋放應(yīng)力滲透率不能恢復(fù)，應(yīng)力敏感損害是不可逆的。主要是因?yàn)槎髌?4－2油田珠江組儲(chǔ)層巖性較為疏松，孔隙發(fā)育，承受的圍壓增大到一定程度后，壓縮孔隙吼道，降低滲透率。在鉆、完井過(guò)程中應(yīng)盡量降低壓差和壓力激動(dòng)，降低應(yīng)力敏感性造成的儲(chǔ)層傷害；在采油作業(yè)中，應(yīng)確定合理的開采速度和生產(chǎn)壓差。

圖1 巖心應(yīng)力敏感性試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論及建議

1）恩平24－2油田珠江組儲(chǔ)層物性較好，粘土礦物含量相對(duì)較低，粘土礦物成分主要為高嶺石，其次為伊／蒙混層、伊利石，同時(shí)見(jiàn)少量綠泥石。

2）儲(chǔ)層速敏程度中等偏強(qiáng)、水敏程度中等偏強(qiáng)、堿敏程度中等偏強(qiáng)、應(yīng)力敏感程度中等偏強(qiáng)，對(duì)鹽酸和土酸均沒(méi)有表現(xiàn)出酸敏性。儲(chǔ)層臨界流速為0．75ml／min，臨界礦化度為31725～52875mg／L，臨界pH值為9，臨界應(yīng)力為3．5MPa。

3）實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)確定合理的開采速度和生產(chǎn)壓差，入井流體應(yīng)注意防膨性和控制pH值。

［1］SY／T5358－2010，儲(chǔ)層敏感性實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法［S］．

［2］王尤富．渤中25－油田儲(chǔ)層敏感性試驗(yàn)研究［J］．石油天然氣學(xué)報(bào)，2009，31（2）：104～106．

［3］熊生春，劉衛(wèi)東，楊燁，等．高嶺石與堿性驅(qū)替劑反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究［J］．西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，31（3）：130～133．

［4］歐陽(yáng)傳湘，鄧志穎，張偉．輪古7井區(qū)三疊系砂巖儲(chǔ)層黏土礦物特征及敏感性損害研究［J］．巖性油氣藏，2011，23（5）：111～114．

［5］羅東紅，唐海雄，熊友明，等．南海流花11－礁灰?guī)r油田儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)［J］．中國(guó)海上油氣，2007，19（5）：315～318．

［編輯］ 蕭 雨

TE311

A

1000－9752（2012）06－0119－04

2012－02－05

胡友林（1978－），男，2002年江漢石油學(xué)院畢業(yè)，碩士，講師，現(xiàn)主要從事鉆井液與完井液的教學(xué)與科研工作。