司 祺，王桂成，曹 聰

1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2.西安石油大學(xué) 陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065

0 引言

研究?jī)?chǔ)層敏感性特征可以防止在生產(chǎn)中發(fā)生敏感性，破壞儲(chǔ)層[1-3]。油層保護(hù)是油田生產(chǎn)過(guò)程中必須考慮的部分，主要就是針對(duì)油層被傷害的類型及受傷害的程度制定下一步措施，而其首要方法就是對(duì)儲(chǔ)層敏感性進(jìn)行研究。鄂爾多斯盆地70%的油氣資源富集在延長(zhǎng)組中，由于儲(chǔ)層與外來(lái)流體相互作用，再結(jié)合孔隙結(jié)構(gòu)及礦物組成等多種因素，儲(chǔ)層孔滲關(guān)系就會(huì)發(fā)生敏感性變化[4]，儲(chǔ)層敏感性特征的主要控制因素為儲(chǔ)層黏土礦物類型及其含量[5]，儲(chǔ)層敏感性礦物的分布是影響敏感性強(qiáng)弱的最直接因素[6]。論文對(duì)鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層進(jìn)行敏感性分析評(píng)價(jià)，開展儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)儲(chǔ)層受損害的程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，這不僅為該區(qū)的油田開發(fā)提供了依據(jù)，也為進(jìn)一步保護(hù)油氣層奠定基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)背景

老草灣開發(fā)區(qū)地理位置位于陜西省延安市長(zhǎng)縣境內(nèi)，構(gòu)造位置位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡中段東部，延長(zhǎng)油田西南與安塞杏川油田相連，南與寶塔盤龍油田相鄰，北與靖邊青陽(yáng)岔油田和橫山油田相望。本次研究層位主要為長(zhǎng)6油層。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)6為三角洲前緣水下分流河道沉積。巖性主要細(xì)-中粒長(zhǎng)石砂巖，其次細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖[7,8]。根據(jù)巖心、井壁取心的資料和掃描電鏡資料統(tǒng)計(jì)鑒定結(jié)果表明，研究區(qū)儲(chǔ)層砂巖具有以下特征：

2.1.1 碎屑成分及含量

長(zhǎng)6巖石碎屑成分以長(zhǎng)石為主，其次石英、各類巖屑、云母及少量的重礦物。其中：石英平均含量為25.2%；長(zhǎng)石平均含量為54.3%；巖屑平均含量為7.99%，其他碎屑主要為云母，平均含量為3.53%。

2.1.2 填隙物成分及含量

長(zhǎng)6膠結(jié)物含量為13.35%，類型主要為綠泥石，其次為方解石、濁沸石和硅質(zhì)。

2.1.3 微觀結(jié)構(gòu)

研究區(qū)長(zhǎng)6砂巖碎屑顆粒多次棱角狀，分選中-好。膠結(jié)類型為孔隙式膠結(jié)，接觸類型點(diǎn)-線接觸。平均粒徑3.08 mm，中值0.09～0.25 mm，平均標(biāo)準(zhǔn)偏差0.51。

總體上，本區(qū)長(zhǎng)6砂巖粒度細(xì)、成分成熟度較低、結(jié)構(gòu)成熟度較高、成巖作用較強(qiáng)，與區(qū)域砂巖特征一致。

a-采樣巖心，108井，922.37 m；b-細(xì)—中粒長(zhǎng)石砂巖。常見石英加大，部分孔隙被硅質(zhì)充填，F(xiàn)001-2井，1 011 m；c-葉片狀綠泥石集合體呈薄膜結(jié)構(gòu)附著于碎屑顆粒表面。108井，922.37 m；d-葉片狀綠泥石集合體呈薄膜結(jié)構(gòu)附著于碎屑顆粒表面。7282井,1 134.22 m；e-葉片狀綠泥石集合體中夾雜少量片絲狀伊利石充填于粒間孔隙。108井，932.8 m；f-部分片絲狀伊利石集合體附著于粒表、充填于粒間孔隙中。7259井，1 085.1 m圖1 老草灣區(qū)巖心照片及顯微照片F(xiàn)ig.1 Photographs and micrographs of cores in Laocaowan District

2.2 儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層中原生孔隙主要發(fā)育較差的剩余粒間孔，面孔率一般為0.35%～13.45%，平均5.74%?？紫缎螒B(tài)多呈三角形、四邊形及不規(guī)則狀，孔隙半徑變化大，一般為5～150 μm，平均45.08 μm，屬于小孔隙。區(qū)內(nèi)長(zhǎng)6砂巖中主要見長(zhǎng)石或巖屑顆粒被局部溶蝕而產(chǎn)生的次生孔隙，鏡下可見顆粒沿解理縫強(qiáng)烈溶蝕淋濾呈殘余狀，或成蜂窩狀，有時(shí)可見長(zhǎng)石顆粒完全溶蝕，形成鑄模孔。

3 巖石敏感性實(shí)驗(yàn)分析

3.1 水敏性

在儲(chǔ)層中，陽(yáng)離子交換作用可讓黏土礦物與任何天然儲(chǔ)層流體達(dá)到平衡的狀態(tài)。但是，在注水開采或者鉆井的過(guò)程中，外來(lái)流體侵入會(huì)破壞孔隙流體的平衡。當(dāng)外來(lái)液體的礦化度低時(shí)，可膨脹的黏土便發(fā)生水化、膨脹、并進(jìn)一步分散、脫落并遷移[9]，從而減小甚至堵塞孔隙喉道，使?jié)B透率降低，造成儲(chǔ)層傷害。地層內(nèi)浸入與之不匹配的流體，造成黏土礦物水化、膨脹、分散、遷移，進(jìn)一步使得滲透率有所下降的現(xiàn)象稱為儲(chǔ)層的水敏性。儲(chǔ)層內(nèi)黏土礦物的類型及含量決定了它的水敏程度。儲(chǔ)層水敏性影響因素：層間陽(yáng)離子交換能力：交換能力強(qiáng)→膨脹能力強(qiáng)；層間陽(yáng)離子種類：K+無(wú)膨脹性，Ca2+、Na+有膨脹性(離子半徑小)；外來(lái)流體性質(zhì)：高濃度鹽水膨脹性很弱，淡水膨脹性極強(qiáng)；臨界鹽度：鹽度>臨界鹽度時(shí)滲透率變化不大；鹽度<臨界鹽度：鹽度下降，滲透率大幅度減小等。Kn為去離子水滲透率，Ki為巖樣沒(méi)有發(fā)生水化膨脹等物理化學(xué)作用的液體滲透率。由此可得水敏指數(shù)。根據(jù)水敏性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，027為強(qiáng)水敏，108為中等偏強(qiáng)水敏，7282為中等偏弱水敏(表2)，實(shí)驗(yàn)水敏曲線見圖2。

表1 鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層水敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 1 Water sensitivity test results of Chang 6 reservoir in Laocaowan area in the central-eastern Ordos Basin

表2 鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)水敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 2 Water sensitivity test data of Laocaowan area in the central-eastern Ordos Basin

a-027井；b-108井；c-7282井水敏曲線圖2 鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)長(zhǎng)6水敏曲線Fig.2 The water sensitivity curve of Chang 6 in Laocaowan area in the central-eastern Ordos Basin

3.2 速敏性

在儲(chǔ)層內(nèi)部孔壁和大顆粒之間，存在著非常細(xì)小的膠結(jié)牢固、半固結(jié)或松散狀分布的微粒。當(dāng)外來(lái)流體流經(jīng)儲(chǔ)層時(shí)，這些微?？稍诳紫吨羞w移，堵塞孔隙喉道，從而造成滲透率下降[10]。速敏性研究可以了解儲(chǔ)層滲透率的變化以及儲(chǔ)層的臨界流速，以及滲透率與儲(chǔ)層中流體流動(dòng)速度的關(guān)系。滲透率傷害率是描述儲(chǔ)層速敏性的一個(gè)重要指標(biāo)。它定義為：儲(chǔ)層流體達(dá)到“臨界流速”后某一滲流速度時(shí)儲(chǔ)層巖石滲透率的相對(duì)變化率。即：1-達(dá)到臨界流速時(shí)某一流速下的滲透率/正常流速下儲(chǔ)層巖石滲透率即：(1-Kn/Ki)%(表4)。根據(jù)速敏性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，027井為弱速敏，108井為中等偏弱速敏，實(shí)驗(yàn)速敏曲線見圖3。

表3 鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層速敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 Velocity sensitivity test results of Chang 6 reservoir in Laocaowan area in central-eastern Ordos Basin

表4 鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)速敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 4 Speed-sensitive experimental data of Laocaowan area in the central-eastern Ordos Basin

a-027井；b-108井速敏曲線圖3 鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)長(zhǎng)6速敏曲線Fig.3 Chang 6 velocity sensitivity curve in Laocaowan area in the central-eastern part of Ordos Basin

3.3 酸敏性

油層酸化處理可以通過(guò)溶解巖石中的某些物質(zhì)來(lái)提高滲透率，從而顯著提高油田產(chǎn)量。但在巖石礦物質(zhì)溶解的同時(shí)，可能產(chǎn)生大量的沉淀物質(zhì)。酸敏性是指酸液進(jìn)入儲(chǔ)層后與儲(chǔ)層中的酸敏性礦物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生凝膠、沉淀、或釋放出微粒，致使儲(chǔ)層滲透率下降的性質(zhì)[11,12]。酸敏性是酸與原油、酸與巖、酸與反應(yīng)產(chǎn)物、反應(yīng)產(chǎn)物與反應(yīng)產(chǎn)物、酸液中有機(jī)物等相互作用的結(jié)果。表5中Kn為酸化后地層水滲透率，Ki為地層水滲透率。由此可得酸敏指數(shù)。根據(jù)酸敏性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，027井酸敏指數(shù)為0.635，為中等偏強(qiáng)酸敏，108井酸敏指數(shù)為0.577，為中等偏強(qiáng)酸敏，7227井酸敏指數(shù)為0.595，實(shí)驗(yàn)速敏曲線見圖4。

表5 鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層酸敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Acid sensitivity test results of Chang 6 reservoir in Laocaowan area in central-eastern Ordos Basin

表6 鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)酸敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 6 Acid sensitivity test data in Laocaowan area in the central-eastern Ordos Basin

a-027井酸敏曲線；b-108井酸敏曲線；c-7227井酸敏曲線圖4 鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)長(zhǎng)6酸敏曲線Fig.4 Acid sensitivity curve of Chang 6 in Laocaowan area in the central-eastern part of Ordos Basin

3.4 堿敏性

堿敏性是指堿性流體進(jìn)入儲(chǔ)層后，與儲(chǔ)層巖石和流體接觸而發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，并使儲(chǔ)層滲流能力下降的現(xiàn)象[13-15]。堿性工作液與地層巖石反應(yīng)程度弱于酸性工作液。堿性液體對(duì)儲(chǔ)層滲流能力的影響主要是因?yàn)閴A性工作液與地層長(zhǎng)時(shí)間接觸。表8中Kn為不同pH值下堿敏感性所測(cè)得巖樣的滲透率，Ki為初始pH值堿液所對(duì)應(yīng)的滲透率，它們的單位為10-3μm2，1-kn/ki即為堿敏損害程度。根據(jù)酸敏性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，7259，108，7227三口井均為中等偏弱堿敏，實(shí)驗(yàn)速敏曲線見圖5。

表7 鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層堿敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 7 Alkaline sensitivity test results of Chang 6 reservoir in Laocaowan area, central-eastern Ordos Basin

表8 鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)堿敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 8 Alkaline sensitivity test data in Laocaowan area in the central-eastern Ordos Basin

a-7259井堿敏曲線；b-108井堿敏曲線；c-7227井堿敏曲線圖5 鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)長(zhǎng)6堿敏曲線Fig.5 Alkaline sensitivity curve of Chang 6 in Laocaowan area, central-eastern Ordos Basin

3.5 鹽敏性

儲(chǔ)層的鹽敏性是指滲透率隨注入液礦化度降低而變化的可能性及其程度。儲(chǔ)層在鹽液中由于黏土礦物的水化、膨脹而導(dǎo)致滲透率下降的現(xiàn)象[16,17]。儲(chǔ)層的鹽敏性實(shí)際上也能度量?jī)?chǔ)層耐受低礦化度流體的能力，指標(biāo)為臨界鹽度[18]。當(dāng)不同鹽度的流體流經(jīng)含黏土的儲(chǔ)層時(shí)，在開始階段，隨著鹽度的下降，巖樣滲透率變化不大，但當(dāng)鹽度減小至某一臨界值時(shí)，隨著鹽度的繼續(xù)下降，滲透率將大幅度減小，此時(shí)的鹽度稱為臨界鹽度[19,20]。7259，108，7227三口井臨界鹽度均在5 000～10 000 mg/L之內(nèi)(表9)，根據(jù)鹽敏性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，三口井均為弱鹽敏，實(shí)驗(yàn)速敏曲線見圖6。

表9 鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層鹽敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 9 Results of salt sensitivity experiment of Chang 6 reservoir in Laocaowan area in central-eastern Ordos Basin

表10 鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)7259鹽敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 10 7259 Salt Sensitivity Test Data in Laocaowan Area, Central-eastern Ordos Basin

a-7259井鹽敏曲線；b-108井鹽敏曲線；c-7227井鹽敏曲線圖6 鄂爾多斯盆地中東部老草灣地區(qū)長(zhǎng)6鹽敏曲線Fig.6 Salt sensitivity curve of Chang 6 in Laocaowan area in the central-eastern part of Ordos Basin

4 結(jié)論

(1)研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層敏感性總體表現(xiàn)為中等偏弱速敏、強(qiáng)水敏、中等偏強(qiáng)水敏、中等偏弱水敏、弱鹽敏、中等偏強(qiáng)酸敏、中等偏弱堿敏。

(2)通過(guò)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層敏感性，確定了儲(chǔ)層損害機(jī)理，針對(duì)不同的儲(chǔ)層損害程度，提出相應(yīng)的治理措施，進(jìn)一步保護(hù)儲(chǔ)層。