高青油田低滲儲(chǔ)層酸化改造研究及增產(chǎn)效果

滕建彬，張守鵬，方正偉，朱麗鵬

(中國(guó)石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營(yíng) 257015)

高青油田低滲儲(chǔ)層酸化改造研究及增產(chǎn)效果

滕建彬，張守鵬，方正偉，朱麗鵬

(中國(guó)石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營(yíng) 257015)

根據(jù)碎屑顆粒的接觸關(guān)系、填隙物類(lèi)型和分布狀態(tài)特征，將低滲透砂巖儲(chǔ)層分為4大類(lèi)10小類(lèi)，高青油田高54塊低滲灘壩砂儲(chǔ)層屬于“半充填型”儲(chǔ)層，蒙脫石和碳酸鹽膠結(jié)物是儲(chǔ)層傷害的兩大類(lèi)礦物，蒙脫石礦物遇水膨脹造成強(qiáng)水敏，方解石和白云石礦物產(chǎn)生中等土酸酸敏。在巖石學(xué)特征分析基礎(chǔ)上，根據(jù)巖心酸化驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，敏感礦物分析和酸溶模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，制定了高54塊的酸化改造方案，該方案實(shí)施后使已停產(chǎn)油井高54-x4井低滲透油層重新獲得產(chǎn)能，達(dá)到了增油增效的目的。

高青油田；高54塊；架構(gòu)礦物；敏感性礦物；儲(chǔ)層改造

1 油田概況

高青油田地處東營(yíng)凹陷的西南邊緣，東連博興洼陷，北接里則鎮(zhèn)洼陷，西臨惠民洼陷。高54塊位于高青斷裂帶的高青大斷層上升盤(pán)，該塊1993年上報(bào)地質(zhì)儲(chǔ)量176×104t，目前采收率僅為4.1%。該塊沙一段地層劃分為3個(gè)砂層組7個(gè)小層。其主力油層Ⅰ砂組1小層屬于濱淺湖灘壩沉積微相，砂巖中見(jiàn)小型交錯(cuò)層理、波狀層理、平行層理和水平層理。巖性以粗粉砂巖和細(xì)砂巖為主，粒徑一般介于0.08～0.25 mm，分選中等，顆粒支撐結(jié)構(gòu)，孔隙-接觸式膠結(jié)。儲(chǔ)集空間類(lèi)型主要為殘余粒間孔，少量白云石晶間孔和泥質(zhì)微孔，孔隙度為24.5%～32.0%，滲透率為(10～20)×10-3μm2。目前高54塊冷采投產(chǎn)井共13口，普遍產(chǎn)液量低，平均單井日產(chǎn)油1.4 t，主要采用沖砂作業(yè)和注水井增注的增產(chǎn)方式。2009年以來(lái)該塊開(kāi)發(fā)遇到諸多難題，諸如：注水井注水不進(jìn)、沖砂后無(wú)增產(chǎn)效果、對(duì)產(chǎn)油層的常規(guī)土酸酸化后油層出現(xiàn)嚴(yán)重水敏和土酸敏，儲(chǔ)層不出液。這些生產(chǎn)現(xiàn)狀表明，目前對(duì)其巖石組構(gòu)和敏感性礦物特點(diǎn)缺乏準(zhǔn)確的把握，以致酸液類(lèi)型選取難、酸液的疏通效果差。

2 碎屑巖低滲儲(chǔ)層架構(gòu)分類(lèi)方法

碎屑巖儲(chǔ)層主要由石英、長(zhǎng)石和巖屑等剛塑性顆粒作為架構(gòu)礦物“搭建”儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間，儲(chǔ)集空間包括裂縫、孔隙和喉道?？缀黹g充填的礦物稱(chēng)為填隙物，主要包括碳酸鹽礦物和硅酸鹽礦物。填隙物的類(lèi)型、含量和賦存狀態(tài)不但決定了儲(chǔ)集空間的大小，而且影響了喉道的曲折度、連通性等與滲流能力直接相關(guān)的參數(shù)，是儲(chǔ)層改造成功與否的關(guān)鍵因素[1-6]。筆者根據(jù)對(duì)砂巖儲(chǔ)層骨架顆粒的接觸方式、喉道大小及內(nèi)壁附著礦物的特點(diǎn)、膠結(jié)物賦存狀態(tài)等因素的分析，將低滲砂巖儲(chǔ)層劃分為4大類(lèi)10小類(lèi)，指導(dǎo)油層增產(chǎn)改造。

A類(lèi)“暢通型”儲(chǔ)層的特點(diǎn)是：骨架顆粒間呈點(diǎn)或線(xiàn)-點(diǎn)狀接觸為主，喉道內(nèi)壁無(wú)附著物。孔隙被少許(含量小于5%)膠結(jié)物填充?？煞譃?小類(lèi)：潔凈-暢通型儲(chǔ)層、少許填隙物-暢通型儲(chǔ)層。該類(lèi)儲(chǔ)層喉道潔凈，一般具備較好的自然產(chǎn)能，由于填隙物含量較少，酸化改造對(duì)其無(wú)明顯增產(chǎn)效果，建議采用壓裂增產(chǎn)方式獲得高產(chǎn)油氣。

B類(lèi)“半充填型”儲(chǔ)層的特點(diǎn)是：骨架顆粒間呈薄膜式或線(xiàn)狀接觸為主，被填隙物間隔，或孔隙內(nèi)碳酸鹽膠結(jié)物較A類(lèi)明顯增多(含量5%～12%)，常見(jiàn)碳酸鹽膠結(jié)物呈隱晶-微晶結(jié)構(gòu)。根據(jù)架構(gòu)礦物接觸關(guān)系和碳酸鹽膠結(jié)物的產(chǎn)出狀態(tài)，又可細(xì)分為2小類(lèi)：堵塞喉道型和充填孔隙型。由于填隙物含量適中，選擇合適的酸液對(duì)其進(jìn)行溶蝕，可起到增喉擴(kuò)孔的作用，增大近井帶滲流半徑，酸化增產(chǎn)效果顯著。在同等初始滲流能力條件下，堵塞喉道型的酸化增液效果要明顯優(yōu)于充填孔隙型。

C類(lèi)“布滿(mǎn)型”儲(chǔ)層的特點(diǎn)是：骨架顆粒間接觸關(guān)系復(fù)雜，基底式、線(xiàn)接觸、連晶式等單一或多種方式共存，孔隙與喉道內(nèi)填隙物類(lèi)型多樣、產(chǎn)出狀態(tài)復(fù)雜。根據(jù)填隙物類(lèi)型及賦存狀態(tài)分為4小類(lèi)：中-連晶碳酸鹽膠結(jié)型、泥質(zhì)膠結(jié)型、塑性組分充填型、次生石英膠結(jié)型。該類(lèi)儲(chǔ)層受控于多重成巖作用改造，有復(fù)雜的低滲或超低滲系統(tǒng)，僅憑單一的酸化或壓裂，增產(chǎn)效果不理想，建議選擇清除敏感性礦物針對(duì)性強(qiáng)的酸液，采用“酸壓并舉”方式進(jìn)行增產(chǎn)。

D類(lèi)“壓嵌彌合型”儲(chǔ)層的特點(diǎn)是：骨架顆粒間壓嵌緊密，呈凹凸接觸，造成喉道細(xì)小，加之少許自生黏土礦物賦存，滲透率極低。根據(jù)填隙物類(lèi)型及賦存狀態(tài)，進(jìn)一步分為2小類(lèi)：硅質(zhì)沉淀-壓嵌彌合型、自生黏土-壓嵌彌合型。該類(lèi)儲(chǔ)層一般為超低滲儲(chǔ)層，含油性一般較差，如遇較好油層，硅質(zhì)沉淀-壓嵌彌合型儲(chǔ)層可借助大型壓裂或水平井開(kāi)采，自生黏土-壓嵌彌合型儲(chǔ)層可利用壓裂和土酸酸化相配合的方式求產(chǎn)。

3 儲(chǔ)層增產(chǎn)改造應(yīng)用[7-10]

3.1 高54塊低滲透儲(chǔ)層碎屑巖特點(diǎn)及類(lèi)型

高54-x4井2004年常規(guī)試油獲4.1 t/d的工業(yè)油流，產(chǎn)量遞減快，2007年日產(chǎn)油不足1 t。目前正常生產(chǎn)時(shí)，日產(chǎn)液0.6 t，日產(chǎn)油0.3 t，動(dòng)液面865 m，油層段埋深1 086.90～1110.9 m，原油密度為0.973 g/cm3，黏度2 850 mPa·s，油質(zhì)較好。溫度變化范圍為48～55 ℃。壓力9.3～10.31 MPa，壓力系數(shù)為0.97，屬于正常溫壓系統(tǒng)。

井壁取心樣品的x-衍射全巖分析數(shù)據(jù)表明：石英含量為40%～69%、平均值為52.5%，長(zhǎng)石含量為17%～28%、平均值為19.2%。填隙物主要為黏土礦物、白云石和方解石，其中方解石含量1%～13%、平均值為3.6%，白云石含量為3%～9%、平均值為5.0%，泥質(zhì)雜基含量4%～35%、平均為18.9%。x-衍射黏土分析其伊/蒙混層比為80%，儲(chǔ)層內(nèi)蒙脫石平均含量為15.1%。

根據(jù)對(duì)巖石架構(gòu)、填隙物成分及賦存狀態(tài)分析，高54塊低滲砂巖儲(chǔ)層屬于分類(lèi)中的“半充填型”儲(chǔ)層，石英等剛性顆粒架構(gòu)較好，泥質(zhì)雜基含量較高，骨架顆粒間呈薄膜式-線(xiàn)狀接觸為主。碳酸鹽膠結(jié)物主要為微晶-細(xì)晶結(jié)構(gòu)的方解石，部分呈斑塊狀膠結(jié)，見(jiàn)櫛節(jié)狀白云石膠結(jié)物環(huán)繞顆粒邊緣生長(zhǎng)，混含黏土礦物。碳酸鹽膠結(jié)物比表面積大，分布于粒間孔的孔隙和喉道處，若加以酸溶處理，可以形成良好的滲流通道，提高近井帶儲(chǔ)層的滲流能力。

3.2 高54塊低滲透儲(chǔ)層敏感性礦物分析

儲(chǔ)層架構(gòu)以砂質(zhì)顆粒為主，碳酸鹽膠結(jié)物局部富集，孔隙大多為方解石致密膠結(jié)充填，發(fā)育部分殘余粒間孔，敏感性礦物主要為蒙脫石、方解石和白云石。滲透性潛在傷害主要來(lái)自：一是蒙脫石遇水膨脹造成強(qiáng)水敏；二是方解石和白云石礦物對(duì)氫氟酸的酸敏傷害(表1)。此外，由于生物碎屑、砂心鮞和泥膜普遍發(fā)育，碎屑顆粒接觸處的泥膜脫落和顯微晶碳酸鹽微粒剝離運(yùn)移也是造成儲(chǔ)層多敏的因素。

表1 高54-x2井敏感性礦物

敏感性礦物的類(lèi)型、含量及產(chǎn)狀決定了高54塊低滲透儲(chǔ)層具有強(qiáng)水敏、中等氫氟酸敏、弱速敏的特性。在酸化改造作業(yè)中應(yīng)注重對(duì)蒙脫石礦物的有效防膨，并規(guī)避氫氟酸酸敏傷害。

3.3 高54塊巖心驅(qū)替模擬實(shí)驗(yàn)

酸化改造的可行性論證不僅要進(jìn)行巖石學(xué)特征靜態(tài)分析和敏感性機(jī)理診斷，更要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室?guī)r心酸化試驗(yàn)。利用模擬地層溫壓條件的驅(qū)替實(shí)驗(yàn)裝置，成功模擬了溫度50℃、壓力10 MPa條件下，巖心的自然滲流能力和經(jīng)過(guò)輕配氯基酸溶液改造后的提高幅度(圖1)。通過(guò)ICP離子濃度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)表明：輕配氯基酸(CHCl2+CHClF+NH4Cl)驅(qū)替巖心過(guò)程中，緩慢釋放HCl，溶蝕碳酸鹽礦物。活性水(NH4Cl)溶液有效抑制蒙脫石礦物膨脹。反應(yīng)過(guò)程中Ca2+和Mg2+濃度升高，填充孔隙和喉道的方解石、白云石礦物均被清除掉，滲流能力提高為原來(lái)的3倍，證實(shí)該儲(chǔ)層適合酸化增產(chǎn)改造。

3.4 高54塊酸化改造方案及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

圖1 高54-x2井砂巖巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)與ICP離子濃度分析

根據(jù)對(duì)高54塊巖石架構(gòu)及組分特征剖析和歸類(lèi)，結(jié)合酸化模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，制定了高54-x4井19.5 m產(chǎn)油段的酸化改造方案，側(cè)重三方面：①低濃度酸化，全過(guò)程防膨；②低注入低返排；③先溶碳酸鹽，后溶黏土。采用CHCl2+CHClF+NH4Cl配合緩溶劑(聚二烯丁基二甲基氯化銨)緩速溶解白云石和方解石，防產(chǎn)層出砂。酸化施工過(guò)程中充分利用輕配氯基酸中NH4Cl的防膨作用，在前置液、后置液及頂替液中再伴注NH4Cl，全過(guò)程防膨，有效抑制了蒙脫石的水敏特性。此外，利用輕配氯基酸的緩釋作用也解決了儲(chǔ)層黏土礦物和碳酸鹽礦物含量高、遇土酸反應(yīng)速度快、有效穿透距離小的難題?？紤]到儲(chǔ)層非均質(zhì)性，設(shè)計(jì)酸化用液50 t，對(duì)儲(chǔ)層的酸溶半徑可達(dá)0.88～2.0 m，保證近井帶儲(chǔ)層溶蝕后的有效滲透半徑。

2013年5月10號(hào)酸化施工后，該井初期日產(chǎn)液8.3 t、較酸壓前增加7.3 t，日產(chǎn)油4.2 t、較酸壓前增加3.9 t，動(dòng)液面570 m、回升295 m，增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)效果顯著。四個(gè)月累增油超500 t，單井改造費(fèi)用僅16萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。該井的成功酸化處理有望解決高54塊低滲儲(chǔ)量的有效開(kāi)發(fā)，提高該塊的整體采收率。

4 結(jié)論

(1)依據(jù)碎屑巖儲(chǔ)層中石英、長(zhǎng)石和巖屑等剛塑性顆粒的接觸關(guān)系、填隙物類(lèi)型、賦存狀態(tài)，可將碎屑巖儲(chǔ)層劃分為“暢通型”、“半充填型”、“布滿(mǎn)型”和“壓嵌彌合型”四種儲(chǔ)層類(lèi)型。

(2)對(duì)高54塊儲(chǔ)層巖石學(xué)分析表明，其油層段的灘壩砂儲(chǔ)層屬于“半充填型”儲(chǔ)層，具有剛性顆粒架構(gòu)好、泥質(zhì)雜基含量高、骨架顆粒間呈薄膜式或線(xiàn)狀接觸的特點(diǎn)，主要填隙物類(lèi)型為方解石、白云石和蒙脫石，櫛節(jié)狀白云石和斑塊狀方解石填充孔隙和喉道。敏感性傷害有兩點(diǎn)：一是蒙脫石礦物遇水膨脹后造成強(qiáng)水敏；二是方解石和白云石對(duì)氫氟酸具有中等酸敏。

(3)地層溫壓條件下的巖心酸化模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)：輕配氯基酸對(duì)該類(lèi)儲(chǔ)層的疏通改造效果十分理想，Ca2+和Mg2+濃度升高，方解石和白云石膠結(jié)物被溶蝕，活性水(NH4Cl)有效防止蒙脫石水敏膨脹，巖心滲流能力提高為原來(lái)的3倍。

(4)根據(jù)低滲透油層酸化可行性論證，制定了高54-x4老井低滲透油層的增油改造方案，現(xiàn)場(chǎng)酸化作業(yè)取得成功，并獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)04-0150-03

2015-02-06

滕建彬,工程師，1980年生，2004年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)石油工程專(zhuān)業(yè)，2007年碩士畢業(yè)于中科院石油地質(zhì)專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)主要從事石油儲(chǔ)層綜合研究工作。

中國(guó)石化科技重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目“臨南洼陷沙河街組碎屑巖低滲儲(chǔ)層成因與評(píng)價(jià)(P10012)”和“斷陷湖盆碎屑巖儲(chǔ)層成巖演化與評(píng)價(jià)(P06010)”聯(lián)合資助。

TE357

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