何永宏

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司超低滲透油藏研究中心，陜西 西安710018）

儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)是油氣儲(chǔ)層研究的重要內(nèi)容，儲(chǔ)層敏感性分析的目的是研究各類(lèi)敏感性對(duì)儲(chǔ)層的傷害程度，以提出預(yù)防或治理措施［1-4］。超低滲透砂巖油藏儲(chǔ)層有別于常規(guī)低滲透儲(chǔ)層，研究其儲(chǔ)層敏感性對(duì)于高效開(kāi)發(fā)該類(lèi)油藏具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義［5-10］。為此，筆者以鄂爾多斯盆地姬塬油田長(zhǎng)8 油藏為研究對(duì)象，研究超低滲透砂巖油藏儲(chǔ)層敏感性。

1 儲(chǔ)層基本特征

姬塬油田位于鄂爾多斯盆地中西部，研究區(qū)北起張家山，南抵郝家澗，西自山城，東至高崾峴，區(qū)域構(gòu)造橫跨伊陜斜坡與天環(huán)坳陷2 個(gè)構(gòu)造單元。區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，為傾角小于1°的西傾單斜。近年來(lái)，姬塬油田延長(zhǎng)組勘探開(kāi)發(fā)不斷取得新突破，已在長(zhǎng)8 油層組發(fā)現(xiàn)大型巖性油藏。

1.1 巖石學(xué)特征

薄片鑒定表明，姬塬油田長(zhǎng)8 儲(chǔ)層主要為長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖、巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖及巖屑砂巖。砂巖組分中石英、長(zhǎng)石、巖屑體積分?jǐn)?shù)分別為8.5%～59.5%，3.0%～46.0%，7.0%～41.0%。巖屑主要為沉積巖巖屑、巖漿巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑。碎屑顆粒為次棱—次棱角狀，以細(xì)砂和粉細(xì)砂為主，粒度中值0.25～0.40 mm，分選中—差，膠結(jié)類(lèi)型以孔隙式膠結(jié)為主。砂巖填隙物體積分?jǐn)?shù)為13.40%，膠結(jié)物主要有黏土礦物（高嶺石、綠泥石），碳酸鹽礦物（方解石、鐵方解石、白云石、鐵白云石）以及沸石類(lèi)礦物（以濁沸石為主）和部分鐵質(zhì)（褐鐵礦、赤鐵礦）。

1.2 敏感性礦物特征

X 衍射分析表明，研究區(qū)儲(chǔ)層黏土礦物體積分?jǐn)?shù)為7%～23%，平均值為13.75%。其中，伊利石體積分?jǐn)?shù)為10%～32%，且隨埋深增加有增大趨勢(shì)；綠泥石體積分?jǐn)?shù)為15%～56%，表明成巖組分以富Fe2+為主；高嶺石體積分?jǐn)?shù)10%～66%，高嶺石部分由交代伊利石或交代長(zhǎng)石產(chǎn)出；伊/蒙混層體積分?jǐn)?shù)為4%～28%，且隨埋深增加而減少，伊/蒙間層比為15%～30%。

1.3 儲(chǔ)層物性特征

由巖心物性分析，儲(chǔ)層孔隙度為4.80%～18.90%，平均值11.03%；儲(chǔ)層滲透率為（0.101～14.210）×10-3μm2，平均值為0.720×10-3μm2，為低孔、超—特低滲儲(chǔ)層。由孔隙度、滲透率關(guān)系可知（見(jiàn)圖1），隨孔隙度增加，滲透率也增大。

圖1 滲透率與孔隙度的關(guān)系

2 儲(chǔ)層敏感性

為了研究姬塬油田長(zhǎng)8 超低滲透砂巖油藏儲(chǔ)層的敏感性，在長(zhǎng)慶油田勘探開(kāi)發(fā)研究院化驗(yàn)分析中心，采用流體驅(qū)替方法，進(jìn)行了52 塊樣品的敏感性實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果展開(kāi)分析［11-19］。

2.1 水敏性

油氣層遇淡水后滲透率降低的現(xiàn)象，稱(chēng)為水敏。研究中，水敏性實(shí)驗(yàn)?zāi)M儲(chǔ)層溫度49°C，地層壓力為20～25 MPa，流動(dòng)介質(zhì)為地層水、次地層水和蒸餾水，水敏性流動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 水敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表1中φ 為孔隙度，KL為臨界礦化度點(diǎn)前各點(diǎn)滲透率的算術(shù)平均值，K′為滲透率，Iw為水敏指數(shù)。由表1看出，姬塬油田長(zhǎng)8 儲(chǔ)層水敏指數(shù)為0.12～0.34，平均值為0.22，根據(jù)儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［19］，屬弱水敏。研究區(qū)儲(chǔ)層水敏性礦物中只有伊利石（19.78%）、伊/蒙混層（18.46%）發(fā)育且體積分?jǐn)?shù)較低。另外，全巖分析表明，研究區(qū)儲(chǔ)層黏土礦物體積分?jǐn)?shù)較低，黏土礦物分析結(jié)果與儲(chǔ)層弱水敏評(píng)價(jià)結(jié)果相符。

分析水敏指數(shù)與物性及孔喉參數(shù)的相關(guān)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，影響儲(chǔ)層水敏性的因素除黏土礦物外，儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)也是重要原因。隨著儲(chǔ)層物性向好，水敏性增強(qiáng)；隨著儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)變好，水敏性也增強(qiáng)。即物性差的儲(chǔ)層，其孔隙結(jié)構(gòu)的均質(zhì)性也差，水敏性也弱，這一特征有利于研究區(qū)超低滲透油藏的注水開(kāi)發(fā)，這也是超低滲儲(chǔ)層與常規(guī)儲(chǔ)層或一般低滲儲(chǔ)層特性差異的一個(gè)方面。

2.2 酸敏性

儲(chǔ)層酸敏性是指酸液進(jìn)入地層后，與地層中的酸敏性礦物及流體發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀或者釋放出微粒，使地層滲透率下降的現(xiàn)象。本次實(shí)驗(yàn)選用15%HCl 進(jìn)行酸敏性評(píng)價(jià)，地層水礦化度為50 000 mg/L，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 酸敏性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2中Kf，Ka分別為注酸前、后的滲透率，Is為酸敏指數(shù)。由表2看出，巖樣經(jīng)酸處理后，滲透率有升有降。分析其原因，儲(chǔ)層酸敏性礦物主要有綠泥石和碳酸鹽，綠泥石遇酸反應(yīng)產(chǎn)生Fe（OH）3沉淀，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率下降；碳酸鹽遇酸反應(yīng)，將儲(chǔ)層碳酸鹽礦物溶蝕，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率升高。儲(chǔ)層酸敏指數(shù)變化范圍大，也說(shuō)明儲(chǔ)層中綠泥石和碳酸鹽分布不均一，即儲(chǔ)層成巖相分布的不均一性較強(qiáng)。

研究區(qū)儲(chǔ)層成巖相研究發(fā)現(xiàn)，酸敏性強(qiáng)樣品所處的成巖相普遍發(fā)育有綠泥石或綠蒙混層，而酸敏性弱—無(wú)或酸敏性有所改善的樣品，其所處的成巖相普遍發(fā)育方解石、白云石或鐵方解石、鐵白云石等碳酸鹽礦物（見(jiàn)表2）。

由表2可以看出，酸敏性實(shí)驗(yàn)中巖心滲透率下降的原因是儲(chǔ)層發(fā)育綠泥石、綠/蒙混層黏土礦物；滲透率升高的樣品儲(chǔ)層發(fā)育方解石、白云石、鐵方解石、鐵白云石等碳酸鹽礦物，滲透率沒(méi)有下降的原因是儲(chǔ)層碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕量足以彌補(bǔ)Fe（OH）3沉淀對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生的傷害。

2.3 堿敏性

通過(guò)注入不同pH 值的地層水并測(cè)定滲透率，根據(jù)滲透率的變化評(píng)價(jià)堿敏損害程度，找出堿敏發(fā)生的條件。本次實(shí)驗(yàn)選用不同濃度的KOH 溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，地層水礦化度為50 000 mg/L，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 堿敏性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表3中Ib為堿敏指數(shù)。由表3可知，研究區(qū)以弱堿敏為主。由全巖分析結(jié)果，研究區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層堿敏性礦物中僅有鉀長(zhǎng)石發(fā)育，且體積分?jǐn)?shù)不高（12.06%）。

堿敏性評(píng)價(jià)結(jié)果與全巖礦物分析結(jié)果吻合性較好。同時(shí)，儲(chǔ)層物性與堿敏指數(shù)的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)層物性對(duì)堿敏指數(shù)影響不大。

2.4 鹽敏性

含鹽度不同于地層水礦化度的流體進(jìn)入油藏儲(chǔ)層，引起黏土礦物的物理及化學(xué)變化，進(jìn)而堵塞孔喉造成滲透率下降的現(xiàn)象，稱(chēng)為鹽敏。鹽敏性評(píng)價(jià)的目的是確定鹽敏發(fā)生的條件，以及由鹽敏引起的油氣層損害程度（見(jiàn)表4）。

表4 鹽敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，儲(chǔ)層鹽敏性為弱—中等鹽敏，以弱鹽敏為主。實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)層存在明顯的臨界礦化度，隨著儲(chǔ)層物性變好，臨界礦化度有升高的趨勢(shì)。

2.5 速敏性

速敏性是指因流體流動(dòng)速度變化引起儲(chǔ)層速敏性礦物微粒運(yùn)移，堵塞孔喉造成儲(chǔ)層滲透率下降的現(xiàn)象。速敏性評(píng)價(jià)的主要目的是確定微粒運(yùn)移導(dǎo)致儲(chǔ)層損害的臨界流速vc，以及由速敏引起的油氣層損害程度，為確定合理的驅(qū)替速度提供科學(xué)依據(jù)。在速敏性實(shí)驗(yàn)中，地層水礦化度為50 000 mg/L，地層水黏度為0.752 mPa·s。

表5中的Kq為小于臨界流速時(shí)巖心的原始滲透率，KLA為大于臨界流速時(shí)流體滲透率的最小值，Iv為速敏指數(shù)。

由表5可知，滲透率損害率在1.45%～25.57%，為弱—無(wú)速敏。黏土礦物體積分?jǐn)?shù)分析表明，研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層速敏性礦物中只發(fā)育高嶺石，其體積分?jǐn)?shù)為30%。因黏土礦物體積分?jǐn)?shù)較低（13.75%），故速敏性礦物高嶺石的體積分?jǐn)?shù)不高，儲(chǔ)層速敏性較弱。

表5 流速敏感性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

1）鄂爾多斯盆地姬塬油田長(zhǎng)8 超低滲透砂巖油藏儲(chǔ)層具有弱水敏、弱—中等偏弱堿敏、弱—中等鹽敏、弱—無(wú)速敏、酸敏性波動(dòng)范圍大的特點(diǎn)。

2）成巖相帶的分布是控制儲(chǔ)層敏感性的最直接因素。另外，儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)也影響儲(chǔ)層水敏性，儲(chǔ)層物性越差，孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性越強(qiáng)，儲(chǔ)層水敏性越弱。這一點(diǎn)有利于研究區(qū)超低滲透砂巖油藏的規(guī)模注水開(kāi)發(fā)。

［1］李群，郭建華，郭原草，等．華池油田華152 區(qū)低滲透砂巖儲(chǔ)層敏感性及其形成機(jī)理［J］．礦物巖石，2009，29（2）：78-83.

［2］Rahman M M，Rahman M K，Rahman S S.Multivariate fracture treatment optimization for enhanced gas production from tight reservoirs［R］.SPE 75702，2002.

［3］Moghadasi J，Kakavandi M，Kordestany A.An experimental approach to investigate permeability alteration caused by underbalanced drilling in oil reservoir［R］.SPE 127953，2010.

［4］Habibi Ali，Mohammad A H，Hamoud AI-H，et al.Effect of Mgonano Fluid injection into water sensitive formation to prevent the water shock permeability impairment［R］.SPE 157106，2012.

［5］郭龍.陜北下寺灣油田儲(chǔ)層敏感性研究［J］．?dāng)鄩K油氣田，2006，13（6）：46-47，57.

［6］吳小斌，王志峰，崔智林，等．鎮(zhèn)北地區(qū)超低滲儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)及機(jī)理探討［J］．?dāng)鄩K油氣田，2013，20（2）：4-8.

［7］鄧杰，王震亮，高潮，等．定邊張韓地區(qū)長(zhǎng)2 低滲儲(chǔ)層敏感性分析［J］．西北大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，41（2）：285-290.

［8］Ju Binshan，F(xiàn)an Tailiang，Wang xiaodong.A new practical method to quantitatively evaluate the changes in formation permeability during production［R］.SPE 107026，2007.

［9］馬海勇，周立發(fā)，張小剛，等．鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層成巖作用與有利成巖相研究［J］．石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2013，35（4）：378-383.

［10］黨犇，趙虹，康曉燕，等．鄂爾多斯盆地陜北斜坡中部延長(zhǎng)組深部層系特低滲儲(chǔ)層敏感性微觀機(jī)理［J］．中南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，44（3）：1100-1107.

［11］彭仕宓，尹旭，張繼春，等．注水開(kāi)發(fā)中粘土礦物及其巖石敏感性的演化模式［J］．石油學(xué)報(bào)，2006，27（4）：71-75.

［12］馬海勇，周立發(fā)，張小剛，等.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層成巖作用與有利成巖相研究［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2013，35（4）：378-383.

［13］宮清順，壽建峰，姜忠朋，等．準(zhǔn)噶爾盆地烏爾禾油田三疊系百口泉組儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)［J］．石油與天然氣地質(zhì)，2012，33（2）：307-312.

［14］邢二濤，劉永建，黃祿鵬．興城氣田儲(chǔ)層敏感性實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)［J］．?dāng)鄩K油氣田，2009，16（5）：57-59.

［15］趙俊峰，趙偉祥，范瑞虹．用測(cè)井方法評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的敏感性［J］．?dāng)鄩K油氣田，2004，11（3）：85-88.

［16］鄧南濤，張枝煥，任來(lái)義，等.鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組油頁(yè)巖地球化學(xué)特征及分布規(guī)律［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2013，35（4）：432-437.

［17］羅鑫林，崔?；?，李小剛，等．裂縫-孔洞型油藏儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)［J］．?dāng)鄩K油氣田，2009，16（3）：73-75.

［18］李琴.孤島油田孤北1 地區(qū)稠油油藏特征及儲(chǔ)層敏感性分析［J］．?dāng)鄩K油氣田，2005，12（4）：28-30.

［19］徐同臺(tái)，熊友明，康毅力．保護(hù)油氣層技術(shù)［M］．三版.北京：石油工業(yè)出版社，2010：54-56.