富縣地區(qū)延長組儲層敏感性評價

吉朝輝，張鳳潤，白二林，楊華

(延長油田股份有限公司，陜西 延安 716000)

富縣地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東南部，該斜坡為一平緩的近南北向展布、由東向西傾斜的大型單斜，傾角僅半度左右，平均坡降(8～10)m/km，局部發(fā)育鼻狀隆起。延長組在研究區(qū)含油層位較多，從長9至長2均有油氣顯示，油藏埋深跨度較大，一般為250～1 000 m。研究區(qū)延長組儲層物性較差，屬于低孔、低滲的地層 －巖性油藏［1～4］，主要受沉積相和成巖作用控制，儲層非均質(zhì)性較強。研究區(qū)延長組成巖作用主要有壓實作用、膠結(jié)作用和溶解作用，其中壓實作用和膠結(jié)作用較強，成巖階段達到晚成巖 A期［5～6］。這種儲層特點決定了儲層一旦遇到與儲層礦物不配伍的外來流體，就會導(dǎo)致儲層滲流能力下降，從而損害了儲層的生產(chǎn)能力，甚至不能發(fā)現(xiàn)或產(chǎn)出油氣，即為儲層敏感性。本文在常規(guī)薄片、鑄體薄片、掃描電鏡等資料分析的基礎(chǔ)上對儲層敏感性進行評價，為油田有針對性地制定合理的、既符合油層保護基本要求又可保證較好的開發(fā)效果的油田開發(fā)方案提供可靠依據(jù)。

1 碎屑組分及膠結(jié)物特征

碎屑組分主要為石英、長石、巖屑、云母，雜基含量極低，一般小于1%，碎屑顆粒粒徑主要在0.05～0.25 mm之間，最大為0.50 mm，為巖屑長石細砂巖和長石細砂巖。膠結(jié)物含量較高，一般大于10%。巖石骨架顆粒中石英、長石和巖屑端元的平均值分別為27.5%、47.21%和25.29%，石英含量長2相對較高，平均 33.75%，長 3長石含量較高，平均53.36%。巖屑中云母含量最高，其次是變質(zhì)巖巖屑、巖漿巖巖屑和少量沉積巖巖屑，此外，還有極少的綠泥石和燧石。填隙物組分總體含量高，變化大，最高43.4%，最低 4.6%，平均16.12%，其中以膠結(jié)物為主，含量 4.6% ～40.8%，平均15.87%，以方解石、粘土礦物含量最高，其次是水云母、自生石英、長石、及濁沸石等。粘土礦物構(gòu)成為:綠泥石73.07%，伊利石 23.03%，高嶺石 1.65%，含膨脹層的粘土礦物 (蒙皂石、伊利石/蒙皂石混層和綠泥石/蒙皂石混層)2.25%。粘土礦物的賦存方式包括孔隙襯里、顆粒包膜、孔隙充填或作為連接顆粒的粘土橋等。

2 儲層物性特征

砂巖儲層的孔隙度和滲透率是反映儲層性能和滲濾條件的兩個最基本參數(shù)。富縣地區(qū)40多口井217塊樣品的分析結(jié)果表明，孔隙度最小為0.8%，最高為17.7%，平均孔隙度為8.99%，大多數(shù)樣品孔隙度小于 14.5%;滲透率最小值0.009 ×10－3μm2，最大值 5.25 × 10－3μm2，平均值 0.46 ×10－3μm2，99.18% 的滲透率值小于 3 × 10－3μm2，其中有87.7%的樣品小于1×10－3μm2;總體物性屬低孔、低滲儲集層。孔隙度、滲透率在各個油層組內(nèi)部縱向、橫向上變化大，而且延長組各個油層組孔隙度、滲透率的平均值變化也明顯，說明儲層具有較強的非均質(zhì)性，縱向上長2、長3物性最好，長8、長6物性次之，長7物性最差。

3 砂巖儲層敏感性評價

3.1 儲層敏感性的影響因素分析

膠結(jié)物中粘土礦物含量較高，各種粘土礦物在流體剪切力作用下，可能發(fā)生晶體集合體的沖散或碎斷形成微粒，各種粘土礦物也可因水化分散產(chǎn)生細粒遷移，儲層中還存在一定數(shù)量的含膨脹層的粘土礦物，同時由于儲層巖石的主要流動孔喉半徑相對較小，因而存在潛在的堵塞孔隙從而對巖石滲透率造成損害。

砂巖骨架顆粒及膠結(jié)物中的長石、濁沸石、碳酸鹽、以及粘土礦物中的如綠泥石等均為酸敏性礦物。在酸處理過程中，可能產(chǎn)生次生沉淀或釋放微粒堵塞孔喉，造成滲透率損害。由此可見，研究區(qū)儲層潛在損害可能有速敏性、水敏性、鹽敏性、酸敏性和減敏性。

3.2 儲層敏感性評價

3.2.1 流速敏感性

流速敏感性是指因流體流動速度發(fā)生變化引起地層微粒運移、堵塞喉道，導(dǎo)致滲透率下降的現(xiàn)象。其研究的目的在于了解儲層的臨界流速及滲透慮的變化與儲層中流體流動的關(guān)系，為其他敏感性流動實驗提供臨界流速，為確定合理的注采速度提供科學(xué)依據(jù)。

實驗條件:①實驗溫度室溫;②實驗用水為室內(nèi)配制標(biāo)準(zhǔn)鹽水;③樣品流速范圍為0.1～6.0 ml/min。

實驗結(jié)果表明，儲層初始滲透率越低，臨界流速越小，流速敏感性越強?？傮w來看，富縣地區(qū)延長組砂巖大部分壓實、壓溶及重結(jié)晶作用較強，礦物碎屑顆粒之間鑲嵌得比較緊密，多呈點－線或線－凹凸?fàn)罱佑|，其相應(yīng)的喉道半徑及孔隙連通性降低，增加了發(fā)生橋堵的機會，臨界流速較小，但儲集層中可運移的微粒含量減少，因而儲集層特征表現(xiàn)為隨注入速度增加，滲透率變化不大，儲層速敏性較弱，速敏程度屬弱－無，對儲層的潛在損害不大。鄂爾多斯盆地中南部延長組的研究也表明，砂巖的速敏性較弱，但流速對巖石滲透率的影響是存在的，其滲透率開始明顯下降的流動速度(臨界流速)在 0.5 ～0.75 ml/min之間［7］。所以，開發(fā)時注意控制流體注入速度，則不會對生產(chǎn)造成太大的影響。

3.2.2 水敏感性評價

外來流體的鹽度過低或鹽度的急劇變化引起油氣儲層中粘土礦物的水化、膨脹和分散，導(dǎo)致粘土微粒及由粘土膠結(jié)的碎屑微粒的釋放，使儲層滲透率下降的現(xiàn)象即為儲層的水敏性。

總體上，伊/蒙混層普遍存在，所以普遍有水敏現(xiàn)象，但因蒙脫石含量較低，因此水敏性都不強，大多為弱 －中等水敏，個別樣品為強水敏性(表1)。對鄂爾多斯盆地中南部延長組的研究也表明，地層水礦化度的降低，就可能破壞混層伊利石/蒙皂石中蒙皂石層的平衡，造成的滲透率損害從次地層水一直到淡水都存在;同時也說明，礦化度越低的介質(zhì)(如去離子水)對高嶺石、伊利石等不含膨脹層的粘土礦物的分散、解體的影響更大［7］。

3.2.3 酸敏感性評價

酸敏性是指酸液進入儲層后與儲層中的酸敏性礦物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生凝膠或沉淀，也可能釋放出微粒，致使儲層滲透率下降的現(xiàn)象。酸敏性是最典型的伴隨化學(xué)反應(yīng)的一類地層損害。酸敏性導(dǎo)致地層損害的形式主要有兩種，一是產(chǎn)生化學(xué)沉淀或凝膠，二是破壞巖石原有結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生或加劇速敏性。酸敏性評價實驗用土酸配方(12%鹽酸 +3%氫氟酸)，目的在于了解是否有產(chǎn)生有害副產(chǎn)物的可能性、反應(yīng)機理及有害副產(chǎn)物對儲層的損害程度，為油氣層基質(zhì)酸化和酸化解堵設(shè)計提供依據(jù)，以便優(yōu)選酸液配方，尋求更為有效的酸化處理方法。

表1 富縣地區(qū)水敏實驗結(jié)果統(tǒng)計及評價

研究區(qū)普遍含有綠泥石，而且含量較高，其與酸反應(yīng)可部分或完全溶解，并釋放出鐵，形成凝膠狀的 Fe(OH)3沉淀。所以綠泥石是研究區(qū)最為重要的酸敏性礦物。除綠泥石以外，研究區(qū)還有高嶺石、長石、碳酸鹽礦物及濁沸石等酸敏性礦物也可在一定程度上造成滲透率的降低。

實驗結(jié)果表明，研究區(qū)儲層總體對鹽酸敏感性較弱，某些地區(qū)甚至還出現(xiàn)鹽酸酸化后滲透率上升(表2)，儲層物性得到改善的情況(如 F10井、F6井)。因此，在該區(qū)采用 HCl進行油層酸化改造比較合適。

表2 富縣地區(qū)酸敏實驗結(jié)果統(tǒng)計及評價

3.2.4 鹽度敏感性評價

鹽敏是指當(dāng)含鹽度不同于地層水礦化度的流體進入儲層時，引起粘土礦物的物理和化學(xué)變化，堵塞孔喉而造成滲透率下降的現(xiàn)象。儲層鹽敏性是儲層耐受低鹽度流體能力的量度。一般情況下，當(dāng)高于地層水礦化度的工作液進入油氣層后，可能引起粘土的收縮、失穩(wěn)、脫落;當(dāng)?shù)陀诘貙铀V化度的工作液進入油氣層后，則可能引起粘土的膨脹和分散。因此，通過鹽敏評價實驗可以找出鹽敏發(fā)生的臨界礦化度，以確保施工液及注入水礦化度高于臨界礦化度，保護油層不受傷害。

由于膨脹性粘土礦物含量較低，研究區(qū)鹽度敏感性也不強，與水敏性基本相似。鹽敏特征總體表現(xiàn)為弱—中等鹽敏性。鄂爾多斯盆地中南部延長組砂巖隨著鹽水濃度的降低，滲透率均有不同程度的降低，從3×104ppm到0.1×104ppm的鹽水濃度范圍內(nèi)，滲透率損害在16.8% ～52.4%之間。臨界鹽度為0.5～1×104ppm［7］。陜北地區(qū)大多數(shù)油田地層水礦化度在7×104ppm以上［8］。由于地層水礦化度的降低可能造成一定程度的地層損害，因而在大量注水時，應(yīng)注意防止低礦化度水對地層的損害，這實際上也是水敏性的問題。

3.2.5 堿敏性評價

堿敏性是在鉆井或完井過程中，所使用的堿性鉆井、完井液會對地層造成損害，導(dǎo)致滲透率降低的現(xiàn)象。實驗結(jié)果表明，研究區(qū)延長組砂巖隨著pH值的增加，滲透率均有不同程度的降低，但損害程度較低，以弱為主。滲透率明顯降低的pH值，即臨界pH值在8～10之間(表3，)因而從堿敏性的角度來說，pH=8的流體仍然是安全的。

表3 富縣探區(qū)堿敏實驗結(jié)果統(tǒng)計及評價

4 結(jié)語

在前人對鄂爾多斯盆地中南部儲層敏感性研究基礎(chǔ)上，對富縣地區(qū)延長組儲層敏感性綜合評價表明，儲層敏感性特征與成巖作用密切相關(guān)，尤其與儲層敏感性礦物的種類、含量和分布特征有關(guān)，其次還與儲層物性特征有關(guān)。

總體上，富縣地區(qū)延長組儲層敏感性較弱，各種敏感性均表現(xiàn)為中等以下的敏感性程度，基本不會對生產(chǎn)造成很大的影響。酸敏性較弱，為中等偏弱，某些地區(qū)甚至還出現(xiàn)鹽酸酸化后滲透率上升，儲層物性得到改善的情況;具弱 －中等水敏性滲透率損害，其原因除含膨脹層的伊利石/蒙皂石混層以外，還與高嶺石和伊利石在淡水中的破壞解體及微孔隙有關(guān);速敏性對滲透率的損害較低，為弱速敏性，原因是除研究區(qū)高嶺石含量較低以外，還與研究區(qū)滲透率較低有關(guān);鹽敏性與水敏性相似，為弱－中等鹽敏性，臨界鹽度為0.5～1×104ppm;堿敏對滲透率損害較弱，為弱堿敏性，臨界 pH值在8～10之間。

從儲層敏感性評價的結(jié)果來看，在鉆井或油藏開發(fā)注水工程中，采用略高于地層水礦化度的流體，并保持儲層中流體略低于臨界流速，可較為有效地減輕外來流體對砂巖儲層造成的滲透率損害。此外，酸敏性實驗證實酸化處理對儲層損害的影響不大，并可改善碳酸鹽膠結(jié)物含量較高的儲層的物性。因此，壓裂、酸化可以作為本研究區(qū)油氣開發(fā)生產(chǎn)的有效手段。

開發(fā)生產(chǎn)是一個動態(tài)過程，隨著儲層結(jié)構(gòu)及油氣水分布的不斷變化，地層損害的規(guī)律將不斷改變，因此，在油田開發(fā)全過程，應(yīng)針對不同階段地層損害情況，不斷對儲層敏感性進行再評價，從而不斷調(diào)整保護油層研究方向。

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