四川盆地高石梯—磨溪區(qū)塊震旦系儲層敏感性實(shí)驗(yàn)評價

徐會林，王新海，魏少波，陳巖，陳鵬

（1.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，武漢430100；2.中國石油大學(xué)（北京）石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249；3.長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430100；4.西部鉆探工程有限公司試油公司，新疆克拉瑪依834000）

四川盆地高石梯—磨溪區(qū)塊震旦系儲層敏感性實(shí)驗(yàn)評價

徐會林1，王新海2，3，魏少波4，陳巖3，陳鵬3

（1.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，武漢430100；2.中國石油大學(xué)（北京）石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249；3.長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430100；4.西部鉆探工程有限公司試油公司，新疆克拉瑪依834000）

儲層敏感性是指對儲層造成傷害的各種因素的敏感程度。儲層敏感性分析的主要目的是研究各種敏感因素對儲層的傷害程度，并提出預(yù)防措施，從而提高原油的最終采收率。為了研究四川盆地高石梯—磨溪區(qū)塊震旦系在開采過程中對儲層的傷害，對其巖心做了大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，并利用儲層敏感性實(shí)驗(yàn)評價方法，參照儲層評價標(biāo)準(zhǔn)對該區(qū)敏感程度進(jìn)行了評價。結(jié)果表明：研究區(qū)速敏程度中等偏強(qiáng)，水敏程度弱，鹽敏程度中等；當(dāng)pH值小于10時，堿敏程度弱；當(dāng)pH值大于10時，堿敏程度強(qiáng)；酸化對儲集層滲透率有明顯的改善作用。

儲層敏感性；評價方法；評價標(biāo)準(zhǔn)；高石梯—磨溪區(qū)塊；四川盆地

0　引言

自從Weaver［1］在AAPG上發(fā)表關(guān)于儲層敏感性的文章以來，儲層敏感性研究越來越受到人們的重視。國內(nèi)外許多學(xué)者對儲層敏感性的機(jī)理都進(jìn)行了深入研究，并取得了一定認(rèn)識［2-9］。我國學(xué)者根據(jù)不同區(qū)域、不同油藏類型的儲層做了大量巖心流動實(shí)驗(yàn)，總結(jié)分析其敏感性特征［10-16］。筆者針對四川盆地高石梯—磨溪區(qū)塊震旦系儲層巖心進(jìn)行速敏、水敏、鹽敏、堿敏和酸敏等敏感性實(shí)驗(yàn)，試圖通過實(shí)驗(yàn)方法開展探索性的研究，進(jìn)而對該區(qū)的儲層敏感性研究提供依據(jù)。

1　區(qū)域概況

高石梯—磨溪區(qū)塊位于四川盆地川中平緩構(gòu)造帶中部、樂山—龍女寺古隆起軸部的東部（圖1）。高石梯—磨溪潛伏構(gòu)造帶經(jīng)歷了同沉積和剝蝕隆起等多旋回構(gòu)造運(yùn)動，受川中及龍門山基底隆起的控制，具有一定繼承性的古隆起［17］特征。四川盆地高石梯—磨溪區(qū)塊具有儲層埋藏深，地層高溫、高壓、含硫，縱向上多產(chǎn)層、多壓力系統(tǒng)，巖石硬度高、研磨性強(qiáng)、可鉆性差等復(fù)雜地質(zhì)條件，并且容易發(fā)生坍塌與滲漏現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了該區(qū)儲層的準(zhǔn)確評價和高效開發(fā)［18-19］。對于高石梯—磨溪區(qū)塊震旦系巖心的敏感性流動實(shí)驗(yàn)，從不同構(gòu)造部位的井中取樣17塊，分別做速敏、水敏、鹽敏、酸敏和堿敏流動實(shí)驗(yàn)，基本反映了高石梯—磨溪區(qū)塊震旦系儲層的敏感性特征。

圖1　四川盆地高石梯—磨溪區(qū)塊構(gòu)造及位置①川北低緩構(gòu)造帶；②川西低陡構(gòu)造帶；③川中平緩構(gòu)造帶；④川西南低陡構(gòu)造帶；⑤川南低陡構(gòu)造帶；⑥川東高陡構(gòu)造帶Fig.1 Structure and location of Gaoshiti-M oxi block in Sichuan Basin

2　儲層敏感性實(shí)驗(yàn)

筆者采用石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［20］的實(shí)驗(yàn)方法及其評價標(biāo)準(zhǔn)對高石梯—磨溪區(qū)塊巖心進(jìn)行了儲層敏感性流動實(shí)驗(yàn)。

2.1速敏評價實(shí)驗(yàn)

儲層的速敏性是指當(dāng)與巖石礦物相配伍的流體（如地層水）流速過大時，會引起儲層中微粒運(yùn)移阻塞喉道，導(dǎo)致巖石滲透率降低［21］。衡量巖石速敏性的主要參數(shù)為臨界流速、滲透率的傷害率和速敏指數(shù)。

由流速變化引起的巖樣滲透率的傷害率可表示為

式中：Dvn為速敏傷害率，無因次；Kn為實(shí)驗(yàn)中不同流速下所對應(yīng)的巖樣滲透率，mD；Ki為實(shí)驗(yàn)中最小流速下所對應(yīng)的巖樣滲透率，mD。

表1　速敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 1 The data of velocity sensitivity experiment

圖2　速敏實(shí)驗(yàn)曲線Fig.2 The curve of velocity sensitivity experiment

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所列。根據(jù)表1可繪制滲透率隨流速變化曲線（圖2）。從圖2可以看出：當(dāng)流速為1.4mL/min時，巖樣滲透率的傷害率大于20%，因此確定該點(diǎn)臨界流速為1.4mL/min。巖樣速敏指數(shù)為51.8%，參照儲層敏感性流動實(shí)驗(yàn)評價方法及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)速敏損害評價指標(biāo)，確定其速敏程度為中等偏強(qiáng)。

2.2水敏評價實(shí)驗(yàn)

水敏性是指當(dāng)與地層不匹配的外來流體進(jìn)入地層后，引起巖石中黏土礦物的變化，并最終導(dǎo)致巖石的滲透率下降［21］。其目的是了解淡水侵入巖心后其滲透率的變化情況，探討水化膨脹和分散及運(yùn)移對儲層造成的傷害。

由水敏變化引起的巖樣滲透率的傷害率可表示為

式中：Dw為水敏性傷害率，無因次；Ki水為水敏實(shí)驗(yàn)中蒸餾水所對應(yīng)巖樣的滲透率，mD；Kw為水敏實(shí)驗(yàn)中初始測試流體對應(yīng)的巖樣滲透率，mD。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所列。根據(jù)表2可以繪制水敏實(shí)驗(yàn)曲線（圖3）。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（表2）及實(shí)驗(yàn)曲線（圖3）分析可知，巖樣水敏指數(shù)為20%。參照儲層敏感性流動實(shí)驗(yàn)評價方法及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)水敏傷害程度指標(biāo)，確定其水敏程度為弱。

表2　水敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 2 The data ofwater sensitivity experiment

圖3　水敏實(shí)驗(yàn)曲線Fig.3 The curveofwater sensitivity experiment

2.3鹽敏評價實(shí)驗(yàn)

鹽敏性是指當(dāng)外來流體礦化度發(fā)生變化，引起黏土礦物水化、膨脹而導(dǎo)致的滲透率發(fā)生變化［21］。其目的是找出鹽敏發(fā)生的條件及由鹽敏引起的對油氣層傷害的程度，為鉆井完井液設(shè)計提供依據(jù)［22］。

由鹽度變化引起的巖樣滲透率的傷害率可表示為

式中：Dsn為鹽敏傷害率，無因次；Ki鹽為不同礦化度鹽水對應(yīng)的巖樣滲透率，mD；Ko為初始流體所對應(yīng)的巖樣滲透率，mD。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所列。根據(jù)表3可繪制鹽敏實(shí)驗(yàn)曲線（圖4）。從圖4可以看出：當(dāng)質(zhì)量濃度從100 kg/m3降至90 kg/m3時，滲透率的傷害已大于5%；當(dāng)質(zhì)量濃度為30 kg/m3左右，巖心滲透率達(dá)到最大，質(zhì)量濃度應(yīng)控制在20～30 kg/m3。參照儲層敏感性流動實(shí)驗(yàn)評價方法及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)鹽敏損害程度評價指標(biāo)，確定其鹽敏程度為中等。

圖4　鹽敏實(shí)驗(yàn)曲線Fig.4 The curveof saltsensitivity experiment

2.4酸敏評價實(shí)驗(yàn)

酸敏性是指用于基質(zhì)酸化的酸液（鹽酸或土酸）與儲層中的某些礦物及地層流體發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，或釋放出微粒，引起的滲透率的降低［23］。其目的是通過模擬酸液注入地層的過程，測定酸化前后儲層巖樣滲透率的變化，從而判斷儲層是否存在酸敏及其所引起傷害的程度。

由酸敏變化引起的巖樣滲透率的傷害率可表示為

式中：Dac為酸敏傷害率，無因次；Kacd為巖樣酸液處理后實(shí)驗(yàn)流體對應(yīng)的滲透率，mD；Ki酸為巖樣酸液處理前實(shí)驗(yàn)流體對應(yīng)的初始滲透率，mD。

如表4所列，巖心酸化前滲透率為0.006mD，酸化后滲透率提高到0.008mD。因此酸化后的滲透率比酸化前的滲透率提高了1.33倍，這在一定程度上改善了儲集層的滲透性，酸化對儲層的滲透性具有一定的改善作用。參照儲層敏感性流動實(shí)驗(yàn)評價方法及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)酸敏傷害程度評價指標(biāo)，確定其酸敏程度為中等偏弱。

表4　酸敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 4 The data of acid sensitivity experiment

2.5堿敏評價實(shí)驗(yàn)

堿敏性是指堿性流體進(jìn)入地層后造成的孔隙度、滲透率的降低。其目的是探索高pH值工作液對砂巖儲層的傷害程度，從而確定在儲層中使用工作液的臨界pH值［24］。

由堿敏變化引起的巖樣滲透率的傷害率可表示為

式中：Daln為堿敏傷害率，無因次；Ki堿為不同pH值堿液所對應(yīng)的巖樣液體滲透率，mD；Ko堿為初始pH值堿液所對應(yīng)的巖樣液體滲透率，mD。

圖5　堿敏實(shí)驗(yàn)曲線Fig.5 The curve ofalkalisensitivity experiment

表5　堿敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 5 The data of alkalisensitivity experiment

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5所列。根據(jù)表5可繪制堿敏實(shí)驗(yàn)曲線（圖5）。從圖5可以看出：當(dāng)pH值小于10時，滲透率傷害率小于25%，堿敏程度弱；當(dāng)pH值大于10時，滲透率傷害率明顯增大，堿敏程度強(qiáng)。

3　結(jié)束語

（1）四川盆地高石梯—磨溪區(qū)塊的臨界流速為1.4mL/min，速敏指數(shù)為0.18，速敏程度中等偏強(qiáng)；水敏指數(shù)為0.2，水敏程度弱；鹽敏程度中等，質(zhì)量濃度從100 kg/m3降至90 kg/m3時，滲透率傷害已大于5%，但當(dāng)質(zhì)量濃度為30 kg/m3左右時巖心滲透率達(dá)到最大，質(zhì)量濃度應(yīng)控制在20～30 kg/m3；酸敏中等偏弱，酸化對研究區(qū)儲集層滲透性有一定的改善作用；研究區(qū)的pH值小于10時，滲透率傷害率小于25%，堿敏程度弱，但當(dāng)pH值大于10時，滲透率傷害率明顯增大，堿敏程度強(qiáng)。

（2）針對四川盆地高石梯—磨溪區(qū)塊儲層速敏中等偏強(qiáng)的特點(diǎn)，在施工過程中應(yīng)該控制施工液的流速，減小對儲層的傷害。由于研究區(qū)水敏程度弱，在鉆井開發(fā)過程中，可以選擇水基泥漿加屏蔽式暫堵技術(shù)，這樣可以避免水敏對儲層的傷害。在鉆井施工過程中應(yīng)該使泥漿的礦化度大于5 000mg/L。為了降低滲透率的傷害程度，在鉆井開發(fā)過程中使泥漿的pH值小于10，一般最好使泥漿的pH值控制在7.5～9.5。在鉆井施工的過程中，添加酸化劑有利于提高儲集層的滲透率。

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（本文編輯：楊琦）

Evaluation of reservoir sensitivity of Sinian in Gaoshiti-M oxiblock，Sichuan Basin

XU Huilin1，WANG Xinhai2，3，WEIShaobo4，CHEN Yan3，CHEN Peng3
（1.SchoolofGeoscience，Yangtze University，Wuhan 430100，China；2.Key Laboratory ofOilEngineering，Ministry ofEducation，China University ofPetroleum，Beijing 102249，China；3.Key Laboratory ofOiland GasResourcesExploration Technology，Ministry of Education，Yangtze University，Wuhan 430100，China；4.TestingOilCompany，Western Drilling Engineering Company Limited，Karamay 834000，Xinjiang，China）

Reservoir sensitivity refers to the sensitivity ofvarious factorswhichmay cause damage to reservoir.Themain purpose to analysis the reservoir sensitivity is to identify the extent of formation damage caused by sensitive and put forward the preventive measures of the extend of sensitive damage.In order to study the damage factors in the exploitation process in Gaoshiti-Moxiblock，this paper carried outa lotof core experimentalstudies，and used sensitivity experimentevaluationmethod to evaluate the sensitive degree referring to the reservoir evaluation standard.The results show that the degree ofvelocity sensitivity ismedium to strong，the degree ofwater sensitivity isweak and the degree of salt sensitivity ismedium.When pH value is less than 10，the degree of alkali sensitivity isweak.When pH value is more than 10，the degree ofalkalisensitivity isstrong.Acidification proved the reservoir permeability of the study area.

reservoirsensitivity；evaluationmethod；evaluation criteria；Gaoshiti-Moxiblock；Sichuan Basin

TE311

A

1673-8926（2015）02-0013-05

2014-09-06；

2014-11-20

國家重大科技專項(xiàng)“新疆大慶建設(shè)項(xiàng)目：試油及儲層改造關(guān)鍵技術(shù)研究”（編號：2012E-34-14）資助

徐會林（1991-），男，長江大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向?yàn)橛筒財?shù)值模擬。地址：（430100）湖北省武漢市長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院。E-mail：573413768@qq.com。