羅覺生，尹先清，肖遠(yuǎn)牲

(長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

王玉燕，于寶石

(中石油浙江油田分公司，浙江 杭州 310023)

曲乾生，龍 霄

(北京中油石油技術(shù)有限公司，北京 100083)

海安油區(qū)袁101井區(qū)儲(chǔ)層敏感性試驗(yàn)研究

羅覺生，尹先清，肖遠(yuǎn)牲

(長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

王玉燕，于寶石

(中石油浙江油田分公司，浙江 杭州 310023)

曲乾生，龍 霄

(北京中油石油技術(shù)有限公司，北京 100083)

試驗(yàn)研究了海安油區(qū)袁101井的油層取心巖樣的敏感性。結(jié)果表明，臨界流速1.46m/d，速敏指數(shù)為0.46，速敏損害程度中等偏弱；水敏指數(shù)為0.53，水敏損害程度中等偏強(qiáng)，臨界礦化度22950mg/L；堿敏指數(shù)為0.05，無(wú)堿敏損害。酸敏指數(shù)為0.14，酸敏損害程度中等偏弱；圍壓≤18MPa下，應(yīng)力敏感性引起的滲透率損害率為55.35%，損害程度中等偏強(qiáng)；應(yīng)力敏感性引起的不可逆滲透率損害率為13.78%。

海安油區(qū)；儲(chǔ)層敏感性；儲(chǔ)層保護(hù)

儲(chǔ)層巖石中存在的各種敏感性礦物在外來(lái)流體的作用下容易造成油層損害[1-2]。注水開發(fā)是我國(guó)油田二次采油的主要開發(fā)措施。注水開發(fā)前期，應(yīng)對(duì)注水開發(fā)過(guò)程中可能引起的儲(chǔ)層傷害及相應(yīng)的儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)開展研究。袁101井區(qū)位于蘇北盆地海安凹陷曲塘次凹東部斜坡帶袁家斷塊構(gòu)造較低部位，筆者通過(guò)巖心敏感性試驗(yàn)研究了該區(qū)儲(chǔ)層潛在損害因素，以便為該井區(qū)注水開發(fā)提供參考。

1 試驗(yàn)部分

試驗(yàn)所用的主要儀器有LB-10C型平流泵(北京星達(dá)儀器廠)和CH-2高溫高壓巖心流動(dòng)試驗(yàn)儀。試驗(yàn)用巖樣為袁101井巖心，油層井深2722.66～2728.13m，巖心為灰褐色油浸含礫巖，含夾層巖石致密，巖樣直徑2.5cm，長(zhǎng)度4～8.0cm。試驗(yàn)用水樣為袁1-27井地層水；試驗(yàn)溫度為75℃。評(píng)價(jià)方法依據(jù)文獻(xiàn)[1]處理，并根據(jù)敏感性判斷指標(biāo)判斷損害程度[2]。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1流速敏感性評(píng)價(jià)

表1 袁101井阜三段上巖樣速敏性試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)流速敏感(簡(jiǎn)稱速敏)性試驗(yàn)，找出由于流速影響導(dǎo)致微粒運(yùn)移從而發(fā)生油氣層損害的臨界流速以及流速敏感性引起的油氣層損害程度。表1所示為袁101井阜三段上巖樣速敏性試驗(yàn)結(jié)果。

計(jì)算得到袁101井阜三段上儲(chǔ)層的速敏指數(shù)為0.46，臨界流速1.46ml/min，為中等偏弱速敏。地層中最容易產(chǎn)生速敏的粘土礦物是高嶺石。X-衍射分析表明，袁101井儲(chǔ)層粘土含量高達(dá)14.47%，高嶺石相對(duì)含量為22%，伊利石相對(duì)含量15%。

2.2水敏性評(píng)價(jià)

通過(guò)水敏性試驗(yàn)來(lái)測(cè)定地層水(或模擬地層水)、50%地層水和蒸餾水通過(guò)巖樣的滲透率，根據(jù)試驗(yàn)

表2 水敏性試驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果確定粘土膨脹、分散、運(yùn)移使油氣層損害的程度。表2所示為袁101井阜三段上儲(chǔ)層巖樣水敏性試驗(yàn)結(jié)果。

計(jì)算得到袁101井阜三段上儲(chǔ)層巖樣水敏損害指數(shù)為0.53，為中等偏強(qiáng)水敏，臨界礦化度為22950mg/L。粘土礦物水化膨脹強(qiáng)度順序?yàn)槊擅撌?伊/蒙混層>伊利石>綠泥石>高嶺石。X-衍射分析表明，袁101井儲(chǔ)層粘土礦物中伊/蒙混層相對(duì)含量為39%。

2.3堿敏性評(píng)價(jià)

高pH值液體的進(jìn)入會(huì)造成油氣層中粘土礦物和硅質(zhì)膠結(jié)物結(jié)構(gòu)破壞而釋放出微粒，從而造成孔道堵塞。按地層水的總礦化度配制KCl溶液，加入NaOH逐級(jí)提高KCl溶液的pH值，再測(cè)定不同pH值下巖石的滲透率，以確定pH值升高引起的油氣層損害程度。表3所示為袁101井阜三段上儲(chǔ)層巖樣堿敏性試驗(yàn)結(jié)果。

計(jì)算得袁101井阜三段上儲(chǔ)層堿敏指數(shù)為0.05，無(wú)堿敏損害。

表3 堿敏性試驗(yàn)結(jié)果

2.4酸敏性評(píng)價(jià)

表4 酸敏感性試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)酸敏性試驗(yàn)來(lái)測(cè)定酸化前后的巖心滲透率，以了解酸液是否會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生損害。表4所示為袁101井阜三段上儲(chǔ)層巖樣鹽酸酸敏性試驗(yàn)結(jié)果。

計(jì)算得袁101井阜三段上儲(chǔ)層在用15%鹽酸酸化后，巖樣酸敏指數(shù)為0.14，該儲(chǔ)層巖石對(duì)鹽酸為中等偏弱酸敏。含鐵高的礦物(如綠泥石)一般含F(xiàn)e2+，在氧化條件下變?yōu)镕e3+，pH值為2.2時(shí)會(huì)沉淀出Fe(OH)3堵塞儲(chǔ)層孔喉。X-衍射分析表明，袁101井儲(chǔ)層粘土礦物中綠泥石相對(duì)含量為24%。

2.5應(yīng)力敏感性評(píng)價(jià)

表5 應(yīng)力敏感性測(cè)試結(jié)果

隨著油氣藏開發(fā)過(guò)程的進(jìn)行，儲(chǔ)集層壓力下降使儲(chǔ)層有效壓力(上覆巖層壓力與巖層內(nèi)孔隙壓力之差)增加。有效壓力增大時(shí)，對(duì)儲(chǔ)層巖石產(chǎn)生一種壓實(shí)作用，迫使儲(chǔ)層中的一些微孔隙被壓縮，這些變化會(huì)使巖心的滲透率產(chǎn)生明顯下降。這種滲透率隨壓力不同而發(fā)生變化的現(xiàn)象稱滲透率的壓力敏感性，因滲透率的壓力敏感而影響到油氣藏的開發(fā)稱為壓敏效應(yīng)。試驗(yàn)過(guò)程中，用圍壓來(lái)模擬上覆巖層壓力。改變圍壓測(cè)定每一圍壓下對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)巖心的滲透率。表5所示為袁101井阜三段上儲(chǔ)層巖樣應(yīng)力敏感性試驗(yàn)結(jié)果。

結(jié)果可見，在圍壓≤18MPa下，袁101井阜三段上儲(chǔ)層巖樣應(yīng)力敏感性引起的滲透率損害率為55.35%，為中等偏強(qiáng)應(yīng)力敏。應(yīng)力敏感性引起的不可逆滲透率損害率為13.78%。

3 結(jié)論和建議

1) 巖樣驅(qū)替臨界流速1.46m/d，速敏指數(shù)為0.46，為中等偏弱速敏。因此，為防止儲(chǔ)層流體速度過(guò)大引起微粒運(yùn)移而造成滲透率降低，建議油田注水或采油速度控制在1.46m/d以下。

2) 水敏指數(shù)為0.53，為中等偏強(qiáng)水敏，臨界礦化度22950mg/L(即地層水的礦化度)。因此，為防止外來(lái)流體礦化度低引起儲(chǔ)層滲透率降低，建議采用經(jīng)處理的地層水或工作液中加入防膨劑作為油田作業(yè)液。

3)堿敏指數(shù)為0.05，該儲(chǔ)層無(wú)堿敏損害。

4)酸敏指數(shù)為0.14，該儲(chǔ)層對(duì)鹽酸為中等偏弱酸敏。在進(jìn)行酸化作業(yè)時(shí)，必須對(duì)酸液配方進(jìn)行優(yōu)選，以免酸化造成儲(chǔ)層的二次傷害。

5)在圍壓≤18MPa下，袁101井阜三段上儲(chǔ)層巖樣應(yīng)力敏感性引起的滲透率損害率為55.35%，為中等偏強(qiáng)應(yīng)力敏地層；應(yīng)力敏感性引起的不可逆滲透率損害率為13.78%。

[1]SY/T 5358-2002，儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法[S].

[1]李克向. 保護(hù)油氣層鉆井完井技術(shù)[M]. 北京:石油工業(yè)出版社, 1993.

[2]張紹槐，羅平亞. 保護(hù)儲(chǔ)集層技術(shù)[M]. 北京:石油工業(yè)出版社, 1993.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.08.0014

TE258

A

1673-1409(2011)08-0045-03