南堡油田2號(hào)構(gòu)造中淺層儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)研究

伍家忠 陳仁保，李良川 吳康云，劉 莉

(提高石油采收率國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院)，北京 100083) (中國(guó)石油天然氣股份有限公司冀東油田分公司，河北 唐山 063000) (提高石油采收率國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院)，北京 100083)

南堡油田2號(hào)構(gòu)造中淺層儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)研究

伍家忠 陳仁保，李良川 吳康云，劉 莉

(提高石油采收率國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院)，北京 100083) (中國(guó)石油天然氣股份有限公司冀東油田分公司，河北 唐山 063000) (提高石油采收率國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院)，北京 100083)

在全面了解南堡油田2號(hào)構(gòu)造儲(chǔ)層特征的基礎(chǔ)上，分析了南堡油田2號(hào)構(gòu)造儲(chǔ)層的潛在損害因素,主要表現(xiàn)為一定的速敏傷害、嚴(yán)重的水敏傷害、中等偏強(qiáng)-強(qiáng)酸敏、中等偏強(qiáng)-強(qiáng)堿敏、中等偏強(qiáng)-強(qiáng)鹽敏、較強(qiáng)的應(yīng)力敏感性及結(jié)垢?jìng)?。?duì)南堡油田現(xiàn)有幾種入井液體系的儲(chǔ)層進(jìn)行了保護(hù)效果評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，2%KCl、2%NH4Cl、1.20g/cm3普通壓井液具有較好的儲(chǔ)層保護(hù)效果，其滲透率恢復(fù)值大于80%；1.20g/cm3優(yōu)質(zhì)壓井液、微泡修井液具有優(yōu)良的儲(chǔ)層保護(hù)效果，其滲透率恢復(fù)值大于95%；固化水儲(chǔ)層保護(hù)效果較差，滲透率恢復(fù)值只有53.1%，通過加入3%破膠劑后，滲透率恢復(fù)值達(dá)93.7%，儲(chǔ)層保護(hù)效果好。

南堡油田2號(hào)構(gòu)造；儲(chǔ)層特征；儲(chǔ)層保護(hù)；潛在損害因素；入井液

南堡油田位于河北省灤南縣、唐海縣和樂亭縣境內(nèi)的0～5m淺水海域。該油田構(gòu)造位置位于南堡凹陷西南部，主要發(fā)育5個(gè)構(gòu)造，即南堡1號(hào)、南堡2號(hào)、南堡3號(hào)、南堡4號(hào)和南堡5號(hào)構(gòu)造。南堡油田2號(hào)構(gòu)造是南堡油田勘探主力區(qū)塊，該構(gòu)造位于南堡凹陷的中部，呈北東向展布，西接南堡1號(hào)構(gòu)造，東連南堡4號(hào)構(gòu)造，夾持于林雀和曹妃甸生油次洼之間；該構(gòu)造具有圈閉面積比較大的特點(diǎn)，是油氣聚集的有利場(chǎng)所，其有利勘探面積350km2。筆者主要通過了解2號(hào)構(gòu)造中淺層儲(chǔ)層特征，分析了該構(gòu)造潛在損害因素[1]，進(jìn)一步探討了該區(qū)塊作業(yè)入井液儲(chǔ)層保護(hù)效果，提出了切實(shí)可行的儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)對(duì)策，對(duì)南堡灘海油田2號(hào)構(gòu)造中淺層儲(chǔ)層的開發(fā)具有十分明顯的戰(zhàn)略意義。

1 南堡油田2號(hào)構(gòu)造儲(chǔ)層特征

1.1巖石學(xué)特征

依據(jù)薄片分析結(jié)果：南堡油田2號(hào)構(gòu)造儲(chǔ)層主要為長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖。碎屑成分：石英25%～42%，長(zhǎng)石20%～34%，巖屑29%～50%。粒徑為0.03～3.7mm，中值主要分布范圍為0.08～0.28mm，顆粒圓度主要呈次棱-次圓狀，部分為次棱角狀。顆粒分選中等為主，膠結(jié)疏松。顆粒支撐，顆粒接觸關(guān)系為點(diǎn)-線接觸。

1.2粘土礦物

南堡油田2號(hào)構(gòu)造粘土礦物含量高，館陶組主要為蒙皂石和高嶺石，平均含量分別為42.2%和46.0%，東一段、東二段淺部(2540.14～3415.02m)主要為蒙皂石、伊/蒙無序間層(31.0%～48.2%)和高嶺石(26.0%～54.8%),東二段深部(3615.46～3617.47m)為伊/蒙有序間層(32.3%)和高嶺石(39.2%)，明化鎮(zhèn)組較低(3.7%)，東一段、東二段中等(6.1%～11.8%)。1～5區(qū)蒙脫石含量為31%～77%，泥質(zhì)總量5%～20% ；2～1區(qū)蒙脫石含量為13%～71%，泥質(zhì)總量為5.9%～18.4%；2～3區(qū)蒙脫石含量為10%～76%，泥質(zhì)總量為1.6%～25%。

1.3油層儲(chǔ)集空間類型及物性

2號(hào)構(gòu)造館陶組為中孔中滲～高孔高滲，平均孔隙度和滲透率分別為2.56%～3.06%和(189.34～1385.05)×10-3μm2；東一段為中孔中滲，平均孔隙度為22.7%～24.6%，滲透率平均為(85.06～177.77)×10-3μm2；東二段為中低孔低滲，平均孔隙度和滲透率分別為12.45%～21.32%和(18.35～65.38)×10-3μm2；東三段為低孔低滲，平均孔隙度和滲透率分別為8.21%～16.43%和(3.16～45.37)×10-3μm2；下部奧陶系為特低孔特低滲。表1是南堡油田2號(hào)構(gòu)造儲(chǔ)層測(cè)井解釋孔隙度、滲透率和泥質(zhì)含量，與巖心實(shí)測(cè)結(jié)果基本一致。

表1 南堡油田2號(hào)構(gòu)造各層段油層孔隙度、滲透率和泥質(zhì)含量(根據(jù)測(cè)井解釋結(jié)果)

1.3儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)

儲(chǔ)層滲透率是影響孔喉半徑主要因素之一，孔喉半徑隨滲透率的增高而增大。對(duì)南堡油田2號(hào)構(gòu)造109塊樣品的孔喉結(jié)構(gòu)特征統(tǒng)計(jì)分析：館陶組為特高孔高滲細(xì)喉儲(chǔ)層，平均孔隙度和平均滲透率分別為31.6%和853.3×10-3μm2，r平均和r50分別為3.76m和3.75m，最大連通孔喉半徑為8.8m；東一段為中孔中滲-中孔低滲細(xì)喉儲(chǔ)層，平均孔隙度和平均滲透率分別為22.3%～28.9%和(49.1～359.4)×10-3μm2，r平均、r50和r流動(dòng)50分別為1.7～3.5m、0.49～3.94m和1.8～5.3m，r流動(dòng)50比r50大得多，說明滲透率主要是由大孔喉貢獻(xiàn)的程度更強(qiáng)，最大連通孔喉半徑為6.8～23m；東二段為低孔低滲微細(xì)喉儲(chǔ)層，平均孔隙度為6.8%～11.1%，r平均、r50和r流動(dòng)50均小于0.3m，最大連通孔喉半徑為0.2～0.7m。

1.4壓力與溫度

1)壓力 2號(hào)構(gòu)造館陶組油層壓力系數(shù)為0.96～1.03，平均0.99；東一段油層壓力系數(shù)為0.98～1.06，平均1.02；東二段油層壓力系數(shù)為1.01。

2)溫度 館陶組地溫梯度大多為2.74～2.97℃/100m，油層溫度為76～91℃；東一段為2.80～3.43℃/100m，油層溫度為80～109℃；東二段為3.31～3.40℃/100m，油層溫度為104～113℃。

1.5油藏類型及流體性質(zhì)

1)地層水性質(zhì) 南堡油田二號(hào)構(gòu)造水分析結(jié)果表明，該區(qū)塊東營(yíng)組地層水總礦化度主要為3423.0～13642.7mg/L，鉀鈉離子含量主要為983.0～4385.3mg/L，為低礦化度重碳酸鈉型水。而其中老堡南1井東一段總礦化度較高，為28270.7mg/L，鉀鈉離子總量也相對(duì)較高，為10502.0mg/L，老堡1井為高礦化度的氯化鎂型水，總礦化度為27406.5 mg/L，鉀鈉離子總量為8403.5mg/L，鎂離子含量為768.0mg/L。

2)原油性質(zhì) 館陶組、東一段原油均主要為常規(guī)中質(zhì)油，具有粘度低(1.68～10.41mPa·s)、凝固點(diǎn)低(3.25～27.25℃)、含硫量低(0.05%～0.23%)、含蠟量高(7.70%～11.56%)、膠質(zhì)瀝青含量低-中等(6.79%～18.56%)的特點(diǎn)，南堡1～2井館陶組原油粘度較高(25.87mPa·s)，南堡1～2井東一段原油含蠟量較高(20.64%)。

2 儲(chǔ)層潛在損害因素分析

根據(jù)上述南堡油田2號(hào)構(gòu)造儲(chǔ)層特征分析，該構(gòu)造儲(chǔ)層潛在損害因素主要有以下幾點(diǎn)。

(1)速敏性。粘土礦物中的高嶺石是最容易產(chǎn)生速敏的粘土礦物，2號(hào)構(gòu)造東一段儲(chǔ)層的高嶺石相對(duì)含量均較高，在8%～74%，因此存在一定的速敏傷害。

(2)水敏性。2號(hào)構(gòu)造東一段儲(chǔ)層的蒙脫石或伊/蒙混層礦物含量高，其中，1～5區(qū)蒙脫石含量為31%～77%，泥質(zhì)總量5%～20% ；2～1區(qū)蒙脫石含量為13%～71%，泥質(zhì)總量為5.9%～18.4%；2～3區(qū)蒙脫石含量為1%～76%，泥質(zhì)總量為1.6%～25%，可能存在嚴(yán)重的水敏傷害。

(3)酸敏性。酸敏礦物是指儲(chǔ)集層中與酸作用產(chǎn)生化學(xué)沉淀或酸蝕后釋放出的微粒引起滲透率下降的礦物。與鹽酸(HCl)作用產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀的礦物都是含鐵高的一類礦物。根據(jù)2號(hào)構(gòu)造東一段儲(chǔ)層還有少量的綠泥石，因此表現(xiàn)為中等偏強(qiáng)-強(qiáng)酸敏。

(4)堿敏性。堿敏礦物是指儲(chǔ)集層中與高pH值水溶液作用釋放出微粒堵塞孔喉的物質(zhì)。溫度較低時(shí)，高pH值水溶液主要與蒙脫石粘土反應(yīng)生成不溶的氫氧化物沉淀；溫度較高時(shí)，與高嶺石粘土反應(yīng)最為明顯，反應(yīng)物可堵塞地層孔喉。根據(jù)2號(hào)構(gòu)造東一段儲(chǔ)層粘土礦物的組成以及含量來看，2號(hào)構(gòu)造東一段儲(chǔ)層均表現(xiàn)為中等偏強(qiáng)-強(qiáng)堿敏。

(5)鹽敏性。在低于臨界流速下，流體的鹽度高于或低于地層水(與自生礦物相平衡的水)的礦化度或離子組成不相容，就會(huì)改變粘土表面的電荷分布，并發(fā)生陽離子交換，使粘土的穩(wěn)定性降低，引起粘土微粒分散運(yùn)移，造成地層傷害。根據(jù)2號(hào)構(gòu)造東一段儲(chǔ)層粘土礦物的組成以及含量來看，2號(hào)構(gòu)造東一段儲(chǔ)層均表現(xiàn)為中等偏強(qiáng)-強(qiáng)鹽敏。

(6)應(yīng)力敏感性。應(yīng)力敏感性是指巖石滲透率隨有效應(yīng)力(或稱凈圍壓)的增加而下降的現(xiàn)象。2號(hào)構(gòu)造東一段儲(chǔ)層的粘土礦物相對(duì)含量高，且膠結(jié)疏松，可能存在較強(qiáng)的應(yīng)力敏感性。

3 入井液儲(chǔ)層保護(hù)效果評(píng)價(jià)

表2 南堡油田現(xiàn)有入井液對(duì)2號(hào)構(gòu)造巖心的儲(chǔ)層保護(hù)效果評(píng)價(jià)

由表2結(jié)果可知，2% KCl、2% NH4Cl、1.20g/cm3普通壓井液具有較好的儲(chǔ)層保護(hù)效果(32-1、35-1、34-1巖心)，其滲透率恢復(fù)值大于80%；1.20g/cm3優(yōu)質(zhì)壓井液、微泡修井液具有優(yōu)良的儲(chǔ)層保護(hù)效果(34-2、24-2巖心)，其滲透率恢復(fù)值大于95%；而固化水儲(chǔ)層保護(hù)效果較差(34-3巖心)，滲透率恢復(fù)值只有53.1%，但通過加入3%破膠劑后，滲透率恢復(fù)值達(dá)93.7%(34-3*巖心)，取得了理想的儲(chǔ)層保護(hù)效果。

4 結(jié) 論

1)南堡油田2號(hào)構(gòu)造儲(chǔ)層的粘土礦物相對(duì)含量高，主要有蒙皂石、伊/蒙混層和高嶺石，還有少量的綠泥石等。蒙脫石相對(duì)含量10%～77%，高嶺石相對(duì)含量8%～74%，泥質(zhì)總量5%～25%；且粘土礦物膠結(jié)疏松。

2)南堡油田2號(hào)構(gòu)造儲(chǔ)層潛在損害因素主要表現(xiàn)為：一定的速敏傷害、嚴(yán)重的水敏傷害、中等偏強(qiáng)-強(qiáng)酸敏、中等偏強(qiáng)-強(qiáng)堿敏、中等偏強(qiáng)-強(qiáng)鹽敏、較強(qiáng)的應(yīng)力敏感性及結(jié)垢?jìng)Α?/p>

3)2% KCl、2% NH4Cl、1.20g/cm3普通壓井液具有較好的儲(chǔ)層保護(hù)效果，其滲透率恢復(fù)值大于80%；1.20g/cm3優(yōu)質(zhì)壓井液、微泡修井液具有優(yōu)良的儲(chǔ)層保護(hù)效果，其滲透率恢復(fù)值大于95%。

4)固化水儲(chǔ)層保護(hù)效果較差，滲透率恢復(fù)值只有53.1%；通過加入3%破膠劑后，滲透率恢復(fù)值達(dá)93.7%，儲(chǔ)層保護(hù)效果好。

[1]張紹槐，羅平亞.保護(hù)儲(chǔ)集層技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1993.

[2]尹先清，劉建，李玫，等.大港北部油田回注污水結(jié)垢性與配伍性研究[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，6(1)：N31-33.

[3] SY/T6540-2002，鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評(píng)價(jià)方法[S].

[編輯] 易國(guó)華

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.06.026

TE357.46

A

1673-1409(2012)06-N080-03