商105區(qū)塊粘土穩(wěn)定措施效果評價

李新（中國石化股份勝利油田分公司地質(zhì)科學研究院 中國石油大學（華東）石油工程學院 山東 東營257000）

一、儲層巖石基本特征

1.儲層物性特征

商105塊沙三段儲層的取心井有商105井和商105-16井。對現(xiàn)場取得的巖心，經(jīng)液氮鉆取，得到圓柱狀巖心為39塊，全部進行了洗油、洗鹽處理。兩口井所取巖心層位均為Es3上，井段為1480.81m～1512.00m，巖性均為粉砂巖。氣測滲透率分布范圍為 8.37×10-3μm2～116×10-3μm2，滲透率平均值為 47.8×10-3μm2，屬低滲儲層。

2.孔喉結(jié)構(gòu)特征

針對商105井的2＃、3＃巖心進行洗油、洗鹽處理后，進行了壓汞試驗?？缀斫Y(jié)構(gòu)主要特征參數(shù)如表1所示。

喉道半徑分布曲線見圖1。由圖1可以看出：該區(qū)塊孔喉分布呈現(xiàn)雙峰曲線，高峰為2～3μm左右的喉道，低峰為0.15μm左右的喉道。對滲透率起主要貢獻的喉道主要是大于1μm的喉道，低峰值對滲透率貢獻率相對較小。

表1 壓汞試驗巖心氣測資料

圖1 商105井孔喉半徑分布頻率圖

3.巖石礦物特征

巖石的礦物特征特別是粘土礦物的類型、分布、含量及產(chǎn)狀等是儲層傷害的內(nèi)部因素，因此對實驗所用的巖心進行了巖礦分析，從而對儲層潛在傷害因素進行分析。試驗分析結(jié)果詳見表2、表3。

表2 X-衍射全巖礦物分析結(jié)果

表2、表3分別為所取樣品的全巖及粘土礦物分析的結(jié)果。商105區(qū)塊全巖礦物組分主要有石英、斜長石、粘土礦物、鉀長石和粘土礦物，其中粘土礦物相對含量分布范圍為9%～15%，平均含量為11.4%，粘土礦物中以伊蒙間層礦物和高嶺石為主，伊/蒙混層礦物平均相對含量為79.8%，高嶺石平均相對含量為12.0%。因此，具有潛在的水敏、微粒運移等敏感性傷害。

表3 粘土礦物X-衍射分析結(jié)果

二、水敏感性評價

水敏性是指較低礦化度的注入水進入儲層后引起粘土膨脹、分散、運移，使得滲流通道發(fā)生變化，導致儲層巖石滲透率發(fā)生變化的現(xiàn)象。水敏實驗可以判斷該儲層被低礦化度流體直接沖刷后滲透率的降低程度。

表4 實驗樣品基礎資料

根據(jù)地層水資料，室內(nèi)配制了模擬地層水，用模擬地層水對試驗巖心作了水敏評價試驗，巖心基礎數(shù)據(jù)見表4，試驗結(jié)果如圖2所示。

由試驗曲線可以看出，水敏實驗是隨著注入介質(zhì)礦化度的降低呈不斷下降趨勢，從模擬地層水到次地層水時，滲透率下降了36.0%，從次模擬地層水到蒸餾水，滲透率下降了39.2%。可以看出隨礦化度的降低，滲透率下降幅度較大。試驗結(jié)果分析表明：儲層水敏損害程度為強水敏，水敏損害率為75.2%。實驗樣品強水敏特征主要與巖石孔隙結(jié)構(gòu)和粘土礦物特征有關。儲層巖石粘土礦物相對含量為15%，伊蒙間層相對含量為86%，因此水敏程度較強。

圖2 水敏感性實驗曲線

三、粘土穩(wěn)定劑效果評價

目前國內(nèi)使用的粘土穩(wěn)定劑有無機鹽類粘土穩(wěn)定劑和有機陽離子粘土穩(wěn)定劑兩大類。這兩類粘土穩(wěn)定劑根據(jù)自身性質(zhì)不同各有優(yōu)缺點，無機鹽類粘土穩(wěn)定劑（如KCl、NH4Cl等）的優(yōu)點是來源廣、對低滲儲層不會有堵塞傷害，但很容易被淡水稀釋置換，粘土穩(wěn)定時間較短；有機陽離子粘土穩(wěn)定劑的優(yōu)點是吸附粘土顆粒穩(wěn)定，不易被其它離子取代，在各種環(huán)境下均能保持較好的粘土穩(wěn)定效果，但分子量太大的有機陽離子粘土穩(wěn)定劑吸附在孔道壁上會減小或堵塞低滲透儲層孔喉，降低儲層滲透率。從商105區(qū)塊2口井、39塊樣品的壓汞資料統(tǒng)計結(jié)果來看，低滲透儲層的平均孔喉半徑小于1.4251mm，因此大分子或高分子的粘土穩(wěn)定劑對于低滲透水敏性儲層不適用。本項研究結(jié)合商105區(qū)塊低滲儲層微細孔喉的特點研制了低分子聚季胺類粘土穩(wěn)定劑KS-1，室內(nèi)采用動態(tài)實驗方法對其粘土穩(wěn)定效果進行了評價。

1.與水源水的配伍性

粘土穩(wěn)定劑需要用水源水稀釋后注入儲層，必須驗證它與水源水的配伍性，否則產(chǎn)生沉淀物質(zhì)必然堵塞儲層。選用106-3污水處理站水源水，將KS-1粘土穩(wěn)定劑按2.04%、1.36%、0.68%、0.34%四種濃度分別在室溫（18℃）和57℃的條件下與經(jīng)過精細過濾的水源水混合，放置4小時后觀察混配液的狀態(tài)，不同濃度的粘土穩(wěn)定劑在常溫和57℃的條件下與水源水混配后均呈清亮透明無混濁現(xiàn)象，由此可見KS-1粘土穩(wěn)定劑與水源水的配伍性好。

2.使用濃度及注入倍數(shù)

粘土穩(wěn)定劑主要是靠吸附在粘土顆粒外表面和晶層內(nèi)表面，阻止其它陽離子的置換作用和水分子的進入起到抑制粘土礦物遇淡水后的膨脹作用，使用濃度和注入倍數(shù)是影響其粘土穩(wěn)定效果的兩個重要參數(shù)。選取商河油田極強水敏性（注入蒸餾水后滲透率降低95%左右）的四塊巖心，177-1、177-2、177-3、177-4的氣體滲透率分別為36.2×10-3μm2、25.4×10-3μm2、27.7×10-3μm2、40.9×10-3μm2，177-1、177-2、177-3三塊巖心分別注入1.32%、0.68%、0.34%粘土穩(wěn)定劑5倍孔隙體積，177-4號巖心注入0.68%的粘土穩(wěn)定劑2倍孔隙體積。

實驗程序：巖心洗油后抽空飽和3%的KCl溶液→用3%的KCl溶液測定巖心的初始滲透率→分別注入用精細過濾水源水配制的KS-1粘土穩(wěn)定劑，并靜置4小時→長期注入蒸餾水測定滲透率值。

圖3 使用濃度和注入量對粘土穩(wěn)定效果的影響

實驗結(jié)果：由圖3的實驗結(jié)果可看出KS-1粘土穩(wěn)定劑的使用濃度和注入量直接影響到粘土穩(wěn)定劑的作用效果，濃度過低（0.34%）的177-3號巖心和注入量較?。ㄗ⑷氡稊?shù)2倍孔隙體積）的177-4號巖心的粘土穩(wěn)定效果不明顯；當濃度大于0.68%后粘土穩(wěn)定效果基本相同；注入5倍孔隙體積KS-1粘土穩(wěn)定效果顯著。因此KS-1的最佳使用有效濃度不低于0.68%并且注入量要不小于處理孔隙體積的5倍。

3.粘土穩(wěn)定劑效果評價

選用商105井和商105-16井強水敏性巖心，洗油后用2%的KCl溶液測定初始滲透率Kws后分成兩組，一組直接注入水源水、另一組先用KS-1粘土穩(wěn)定劑處理再注水源水，通過對比注入水源水后兩組滲透率保留值，評價KS-1粘土穩(wěn)定劑的粘土穩(wěn)定效果。

表5為實驗結(jié)果，對于強水敏性的儲層，先注入5倍孔隙體積0.68%～2.04%的粘土穩(wěn)定劑，后注入各種不同礦化度的水源水（兩塊樣品注入蒸餾水）30倍孔隙體積滲透率均保持在初始滲透率的90%以上，與直接注入水源水相比較滲透率可提高32.9%～90.1%，由此可見KS-1粘土穩(wěn)定劑對中～強低滲透水敏性儲層的巖心粘土穩(wěn)定效果好。

表5 KS-1粘土穩(wěn)定效果室內(nèi)評價結(jié)果

結(jié)論

通過實驗驗證，KS-1粘土穩(wěn)定劑與水源水的配伍性好、適應地層溫度條件、耐沖刷能力強、粘土穩(wěn)定效果好，其濃度和注入量直接影響其粘土穩(wěn)定效果，使用濃度應不小于0.68%、注入量達到孔隙體積的5倍；綜合來說，KS-1粘土穩(wěn)定劑是商105區(qū)塊理想的粘土穩(wěn)定措施使用藥劑。

[1]NEASHAMJW．Themorphologyofdispersedclayinsandstonereservoirsanditseffectonsan dstoneshalines．SocietyofPetroleumEngineers．6858．1977.1-3．

[2]陳忠，張哨楠，沈明道，等．粘土礦物在油田保護中的潛在危害．成都理工學院學報，1996，10(2):20-24.

[3]張光明,湯子余,姚紅星等.注入水水質(zhì)對儲層的傷害[J].石油鉆采工藝,2004,(03).

[4]戴宗，孫晗森，張學慶．粘土礦物對油氣層的傷害及防止研究．礦物巖石，1998，18(1)：74-78．

[5]王寶峰，趙剛．用于解除儲層深部粘土堵塞的氟硅酸/鹽酸體系研究．油田化學，2001,18(4):311-313.

[6]崔朝軒，兌愛玲，王家雄，等．粘土縮膨解堵工藝技術．內(nèi)蒙古石油化工，2004,(18)：20-24．

[7]吳濤，孫德軍，欒玉霞,等．PEG、SDBS及其復配體系對蒙脫土水化膨脹的抑制作用山東大學學報(理學版),2003,38(2)：32-35.

[8]李建鷹，吳同明．鉀鹽對油氣層中粘土水化膨脹的抑制作用．天然氣工業(yè),1987,7(4):50-52.

[9]房會春.低滲透水敏性油藏粘土穩(wěn)定劑評價.后勤工程學院學報，2008,1（24）33-36.