鄭秀才 （長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州434023）

港西油田位于黃驊坳陷中區(qū)北大港潛山二級(jí)構(gòu)造帶的西端，屬被斷層復(fù)雜化的背斜構(gòu)造。東西長(zhǎng)11km，寬3～5km，構(gòu)造面積約55km2。構(gòu)造呈東西向展布，東陡西緩，南北兩翼比較對(duì)稱。油田主體部分——背斜地軸部被平行于構(gòu)造走向的2條主要斷層所夾持 （見圖1）。

產(chǎn)油層主要為明化鎮(zhèn)組下段和館陶組，劃分為6個(gè)油組，明化鎮(zhèn)組下段自上而下為明Ⅰ、明Ⅱ和明Ⅲ油組，館陶組自上而下為館Ⅰ、館Ⅱ和館Ⅲ油組。含油井段最長(zhǎng)可達(dá)100m。油層平面上在構(gòu)造中部厚度大，邊部變薄。主力油層發(fā)育在明Ⅱ、明Ⅲ油組中，單層平均有效厚度14.5m。為了解港西油田儲(chǔ)層損害情況，根據(jù)X-射線衍射和掃描電鏡等測(cè)試結(jié)果，對(duì)港西油田產(chǎn)油氣儲(chǔ)層的巖石學(xué)、孔隙類型和孔隙結(jié)構(gòu)特征等進(jìn)行研究，分析了港西油田儲(chǔ)層損害的潛在地質(zhì)因素。

圖1 工區(qū)位置圖

1 巖石學(xué)特征

1.1 砂巖的物質(zhì)組分

港西油田儲(chǔ)層的巖石類型主要為巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖，其顆粒組分含量55%～98%，平均含量89%左右。長(zhǎng)石含量30%～60%，平均含量40% （鉀長(zhǎng)石平均含量21%，斜長(zhǎng)石平均含量19%）；石英含量20%～60%，平均35%，以單品石英為主，單偏光鏡下偶見石英具有次生加大現(xiàn)象。巖屑含量15%～71%，平均25%，以火成巖巖屑為主，占巖屑總量的70%，含少量的變質(zhì)巖 （2%）和沉積巖巖屑 （5%）。沉積巖巖屑含量不高，僅占顆粒組分的5%，以泥巖 （頁(yè)巖）巖屑和碳酸鹽巖碎屑為主，其分布非常普遍，對(duì)儲(chǔ)層造成潛在損害。

填隙物包括泥質(zhì)雜基和自生礦物，自生礦物主要由各類粘土礦物、碳酸鹽膠結(jié)物和黃鐵礦等組成。填隙物的含量變化較大，港188井平均含量2%，港189井平均含量7%，港196井平均含量21%，西檢1井平均含量10%。填隙物組分及含量變化直接影響儲(chǔ)層特性，導(dǎo)致儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，且大部分填隙物是潛在的影響儲(chǔ)層性質(zhì)的敏感性礦物，是進(jìn)行油層保護(hù)過(guò)程中必須考慮的一個(gè)重要因素[1-3]。

1.2 砂巖的結(jié)構(gòu)特征

研究區(qū)內(nèi)砂巖的顆粒的粒徑分布范圍較大，粗砂含量?jī)H占0.01%，中砂含量6.76%，細(xì)砂含量63.62%，粉砂含量21.03%，粘土級(jí)含量8.58%。呈次棱角至次圓狀，分選中等至較好，顆粒間為點(diǎn)接觸，膠結(jié)類型主要為接觸～孔隙式的膠結(jié)，可見少量基底-孔隙式膠結(jié)。

2 儲(chǔ)層物性特征

2.1 儲(chǔ)集空間類型及其主要特征

港西油田砂巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間類型以粒間孔為主，平均面孔率在16%以上，約占總面孔率的90%。從所分析樣品的面孔率的分布看 （見表1），不同井區(qū)、不同層位的儲(chǔ)層石巖面孔率有一定的差別，面孔率的變化范圍在9%～30%之間。

表1 港西油田砂巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型及其特征

2.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

1）喉道類型及其特征 港西油田砂巖儲(chǔ)層喉道類型及其特征的具體內(nèi)容如下：①縮頸喉道，即孔隙的縮小部分形成的喉道，喉道一般較粗，多大于5μm，個(gè)別可達(dá)100μm，喉道寬度一般5～50μm，有時(shí)沿顆粒表面生長(zhǎng)的方解石等可使喉道部分或全部堵塞。②片狀或彎片狀喉道。該類喉道呈片狀，喉道一般長(zhǎng)遠(yuǎn)大于寬，主要是巖石的壓實(shí)和膠結(jié)作用形成的喉道，偶而見有顆粒破碎所成的長(zhǎng)而窄的片狀縫形成的片狀或彎片狀喉道。③點(diǎn)狀喉道。該類喉道分布于顆粒之間將接觸處，其形態(tài)呈短而窄的點(diǎn)狀。④管束狀喉道。該類喉道較為常見，常和其他類型的喉道共同存在巖石之中，其形成的原因是當(dāng)雜基和膠結(jié)物含量較高時(shí)，原生的粒間孔隙有可能完全被堵死，導(dǎo)致交叉分布于雜基和膠結(jié)物中的許多微孔隙形成通道。

2）孔隙和喉道的組合類型 巖石的儲(chǔ)集性能主要受儲(chǔ)集空間類型及其大小、分布、幾何形態(tài)和孔隙充填程度的控制，而巖石的滲透性則受喉道的幾何形態(tài)、大小、分布及喉道與孔隙的組合類型和連通情況的控制[4-5]。該研究區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層為中孔中喉-中孔細(xì)喉型組合類型。毛管壓力曲線一般為左凸，排驅(qū)壓力0.04～0.06MPa，壓力中值0.08～0.15MPa，孔隙半徑中值9.0～5.0μm。

3 儲(chǔ)層潛在地質(zhì)損害

3.1 主要敏感性礦物

1）微晶石英 該類礦物有2種產(chǎn)出狀態(tài)：①繞顆粒生長(zhǎng)的微晶石英，其不易從顆粒上脫落，故一般對(duì)地層造成損害甚微；②與粘土礦物和碳酸鹽礦物等混生的微晶石英，其大小多在5～50μm，這類石英在酸化或混層粘土解體后，從與之混生的礦物中 “釋放”出來(lái)，隨流體運(yùn)移，在運(yùn)移的過(guò)程中使孔隙堵塞而損失儲(chǔ)層滲透率。

2）黃鐵礦 該類礦物是研究區(qū)較為常見的儲(chǔ)層敏感性礦物之一，有75%以上的樣品檢出黃鐵礦，總體含量不高，但個(gè)別樣品的含量可以達(dá)到8%。該類礦物呈粒狀充填于孔隙之中，常與碳酸巖礦物共生，其對(duì)儲(chǔ)層的潛在損害是微粒運(yùn)移和Fe（OH）3沉淀的生成，因而應(yīng)給予足夠重視。

3）粘土礦物 該類礦物具體包括如下類型：①高嶺石。以孔隙充填的形式出現(xiàn)于巖石孔隙之中，常與伊蒙混層粘土礦物共生。其晶體輪廓清晰，厚度均勻，小于1μm，常見有高嶺石晶間溶孔發(fā)育。其占粘土礦物含量的5%～79%，在電鏡下呈蠕蟲狀集合體，大小為30～50μm，單片狀厚度不超過(guò)1μm，長(zhǎng)度約10μm。該類礦物對(duì)地層的潛在損害是微粒運(yùn)移。②伊利石。其呈外形不規(guī)則的薄片狀、鱗片狀集合體，集合體呈不規(guī)則團(tuán)顆粒，大小100～250μm，單體2.5～10μm，多以填隙狀、塔橋狀和粒表薄膜狀出現(xiàn)，一般圍繞顆粒表面或充填于顆粒孔隙之中，常與高嶺石、伊蒙混層和碳酸鹽礦物等混生。X射線衍射分析表明，伊利石含量0～20%，平均含量5%。該類礦物對(duì)地層的潛在損害是微粒運(yùn)移和形成微孔進(jìn)而導(dǎo)致高束縛水飽和度。③伊蒙混層 （I／S）。約90%的樣品含有該類礦物，平均含量超過(guò)40%。呈顆粒表面襯墊狀產(chǎn)出，圍繞顆粒表面包裹生長(zhǎng)，常與高嶺石、伊利石共生，集合體大小20～50μm，單體5～8μm?；鞂又械拿擅撌蛎泴?dǎo)致喉道的封堵，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致混層粘土解體，而解體的粘土微粒的分散運(yùn)移也會(huì)造成儲(chǔ)層損害。

4）碳酸鹽礦物 該類礦物具體包括如下類型：①方解石。其含量為1%～5%，且分布普遍。一般呈微晶～細(xì)晶級(jí)，以粉晶級(jí)為主，常與細(xì)碎屑混雜充填于孔隙之中或顆粒之間，分布不均，可見以方解石為基底的 “基底-孔隙式”膠結(jié)。②白云石和鐵白云石。白云石呈泥晶結(jié)構(gòu)，鐵白云石多呈半自形-自形細(xì)晶結(jié)構(gòu)。鐵白云石充填于空隙之中或者繞顆粒組分呈自生加大狀生長(zhǎng)，且見有鐵白云石部分交代顆粒邊緣的現(xiàn)象。

碳酸鹽礦對(duì)儲(chǔ)層的潛在損害主要表現(xiàn)如下：①酸化過(guò)程中，由于酸化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)形成的新生沉淀 （如CaF2、CaCl2等）堵塞喉道。②酸化過(guò)程中，鐵白云石和鐵方解石的分解過(guò)程產(chǎn)生的Fe2＋在高pH值條件下形成Fe（OH）3的沉淀導(dǎo)致地層損害。碳酸鹽礦物分布的最大特征是在不同井區(qū)、不同層位甚至不同樣品的含量變化很大，從0%到35%不等，這不僅導(dǎo)致了儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，也是造成不同井區(qū)、不同層位之間儲(chǔ)層潛在損害存在差別，因而應(yīng)對(duì)其給予足夠重視。

3.2 儲(chǔ)層潛在損害機(jī)理分析

1）酸化過(guò)程中的潛在損害 主要包括新生沉淀物和脫落微粒2方面的可能損害。酸化過(guò)程中，儲(chǔ)層中含有的綠泥石、方解石、白云石、鐵白云石和黃鐵礦等含鐵礦物中的鐵離子釋放出來(lái)進(jìn)入地層水，當(dāng)系統(tǒng)中高氧、堿度增高時(shí)Fe3＋經(jīng)過(guò)系列反應(yīng)，可能形成Fe（OH）3沉淀物造成儲(chǔ)層滲透能力的損失。

另外，大量與碳酸鹽礦物混生的粘土、自生石英，黃鐵礦等微粒，在酸化過(guò)程中由于碳酸鹽礦物的溶解而松散脫離，這些微?？杀涣黧w攜帶遷移，從而造成儲(chǔ)層損害。

2）與地層水不配伍的流體造成的儲(chǔ)層損害 外來(lái)液體的礦化度低時(shí)引起伊蒙混層礦物中蒙脫石水化膨脹和膨脹誘導(dǎo)，從而使混層粘土解體，而解體的粘土微粒遷移導(dǎo)致喉道堵塞。從掃描電鏡分析看，伊-蒙混層常呈粒表襯墊狀產(chǎn)出，集合體大小在20～50μm，單體約5～8μm。襯墊伊／蒙混層的吸水膨脹易造成孔隙喉道的堵塞，而膨脹誘導(dǎo)使混層粘土解體產(chǎn)生的微粒運(yùn)移也會(huì)造成儲(chǔ)層滲透率降低損失[6]。此外，高堿度外來(lái)流體引起的地層水中產(chǎn)生部分化學(xué)沉淀物也會(huì)引起儲(chǔ)層損害。

3）固體微體遷移對(duì)儲(chǔ)層的損害 伊利石、伊／蒙混層、高嶺石、微晶石英、黃鐵礦等固體微粒分布于孔隙內(nèi)壁或充填于孔隙之中，上述礦物一般混生在一起，同時(shí)亦有碳酸鹽礦物夾雜。伊利石集合體大小100～250μm，單體2.5～10μm；高嶺石集合體大小50μm，單體1μm；石英一般在10～60μm。當(dāng)遷移微粒的直徑接近于孔隙的1／3到1／2時(shí)，微粒很容易形成堵塞[6]。掃描電鏡觀察證實(shí)，孔隙直徑主要分布在75～5μm，因而固體微粒進(jìn)入孔隙并使之堵塞的潛在危害極大。特別在地層酸化處理之后，與碳酸鹽混生的固體微粒會(huì)因碳酸鹽的溶解而散落，較大的石英微粒和較小的粘土礦物混雜在一起，在流體作用下，大的顆粒首先形成堵塞，較小粒徑的微粒則充填間隙形成嚴(yán)重的致密堵塞帶。這種微粒遷移可能會(huì)造成該研究區(qū)最大的儲(chǔ)層損害。

此外，區(qū)內(nèi)砂巖固結(jié)程度低，固體顆粒之間缺乏有效的膠結(jié)，在流體達(dá)到一定的流速時(shí)，骨架顆粒和填隙物可能會(huì)發(fā)生遷移，如果流速過(guò)大時(shí)會(huì)出現(xiàn)出砂現(xiàn)象，從而導(dǎo)致該研究區(qū)潛在的儲(chǔ)層損害。

4 結(jié) 論

1）研究區(qū)儲(chǔ)層砂巖主要為中細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖，其孔隙主要為粒間孔，孔喉類型為中孔中喉-中孔細(xì)喉型組合類型。

2）石英、黃鐵礦、碳酸鹽礦物和粘土礦物是造成研究區(qū)儲(chǔ)層損害的主要敏感性礦物。

3）酸化過(guò)程中產(chǎn)生的新生沉淀物與脫落微粒、固體微體遷移和與地層水不配伍的流體會(huì)造成儲(chǔ)層潛在損害。另外儲(chǔ)層砂巖固結(jié)程度低，當(dāng)流速過(guò)大時(shí)會(huì)導(dǎo)致出砂現(xiàn)象，這也是造成研究區(qū)儲(chǔ)層損害的原因之一。

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