黃 英 王桂成 曹 聰

(西安石油大學 地球科學與工程學院/陜西省油氣成藏地質(zhì)學重點實驗室， 西安 710065)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

針對鄂爾多斯盆地龍咀溝區(qū)長2儲層的敏感性問題進行研究。研究區(qū)位于下寺灣油田的中南部，與陜北斜坡共同發(fā)育一套沉積體系。該區(qū)長2油層組上部發(fā)育泥巖，對下部含油儲層具有良好的封蓋作用。延長組受三疊系末期印支運動的影響，地層抬升剝蝕，因此長2油層頂部大部分區(qū)域被侵蝕。

2 儲層基本特征

2.1 巖石礦物學特征

研究區(qū)儲層中主要含有長石砂巖，其特征為淺灰色、粒度較細；其次含有巖屑長石砂巖，其特征為粒度稍粗、中細粒(見圖1)[1-2]。在這些巖石中，碎屑顆粒占據(jù)的空間最大，達到53.50%～85.30%，平均76.40%。這些顆粒類型主要是長石，平均含量約40.30%；其次是石英，平均含量約35.68%；此外，有少量巖屑(平均含量約3.76%)、云母(平均含量約3.34%)，以及少量的方解石、重礦物。

圖1 龍咀溝區(qū)長2儲層砂巖分類三角圖

區(qū)內(nèi)膠結(jié)物平均含量約14.20%，其中含量最多的是綠泥石(4.10%)，其次是方解石(3.00%)、石膏(2.40%)和鐵方解石(2.50%)，含量最少的是石英質(zhì)(0.60%)和菱鐵礦石(0.20%)。其膠結(jié)方式有孔隙式、薄膜式、次生加大式、孔隙-薄膜式、薄膜-孔隙式，以薄膜-孔隙式為主[3-4]。在這些膠結(jié)物中，綠泥石主要以薄膜的形式出現(xiàn)在石英、長石等礦物顆粒的外圍，鐵方解石主要呈斑狀充填顆粒之間的孔隙，石英礦物、長石礦物等主要通過次生加大的形式充填顆粒之間的孔隙，菱鐵礦、石膏等主要通過其呈現(xiàn)出的不規(guī)則微晶集合體充填顆粒之間的孔隙。

2.2 孔隙特征

鑄體薄片分析資料(見圖2)顯示：研究區(qū)長2儲層主要孔隙類型是粒間溶孔，其次是粒內(nèi)孔、晶間孔和鑄膜孔[5]；孔隙面孔率約9.46%，平均孔徑為27.0 μm；孔喉的分選性和連通性都較差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要為中孔中細喉和中小細喉。儲層孔隙度平均為13.40%，滲透率平均為2.47×10-3μm2，非均質(zhì)性較強。

圖2 巖石鑄體薄片

3 儲層敏感性分析

當不相匹配的流體進入到儲層時，不同流體的物理化學性質(zhì)不同，這必然會引起儲層礦物結(jié)構(gòu)及連通性的變化，從而對儲集層產(chǎn)生不同程度的影響。因此，需要基于明確的儲層特征對其敏感性進行分析[6-8]。

3.1 速敏性

由速敏實驗中驅(qū)替速度與滲透率的關(guān)系(見圖3)可知，當注入流體的流速加快時，滲透率會小幅下降，但總體上保持不變[9-10]。究其原因，是巖心膠結(jié)致密導(dǎo)致孔滲發(fā)育較差，導(dǎo)致滯留在孔隙中的顆粒不容易被沖走；同時，孔道較為細直，流體對孔道內(nèi)壁產(chǎn)生的剪切力較小，當流速增大時滲透率保持相對穩(wěn)定。這表明研究區(qū)不存在臨界流速，當通過巖心的流體速度不斷加快時，巖心滲透率會不斷地發(fā)生變化。簡而言之，當流速過高時巖心孔隙中的微小顆粒會發(fā)生運移，但不會造成儲層堵塞，儲層主要表現(xiàn)為弱速敏。

圖3 速敏實驗中驅(qū)替速度與滲透率的關(guān)系

3.2 水敏性

水敏性，是指當外來流體進入儲層時，有可能發(fā)生一系列反應(yīng)而導(dǎo)致黏土膨脹、分散及運移，從而使儲層的孔滲性變差。水敏性主要是由儲層中的礦物成分所決定，各黏土礦物的水敏性表現(xiàn)為：蒙脫石最強，伊利石與綠泥石次之，高嶺石最弱。

儲層的水敏程度用水敏指數(shù)Iw來評價[12-13]，其表達式為：

Iw=(K1-Kw)/K1

(1)

式中：Iw—— 水敏指數(shù)；

K1—— 標準鹽水滲透率，μm2；

Kw—— 蒸餾水滲透率，μm2。

通過巖心水敏曲線變化(見圖4)可以看出，巖心的水敏程度為中等偏弱。

研究區(qū)油田屬于低孔、特低滲油田，且天然能力不足。從龍咀溝地區(qū)注水前后水驅(qū)油及相滲特征變化可看出(見表1)，水驅(qū)后最大孔喉半徑縮小，退汞效率明顯降低，束縛水飽和度及殘余油飽和度增大，兩相流區(qū)間變窄，驅(qū)油效率下降。其原因是，在注水開發(fā)的整個過程中，原先的接觸式膠結(jié)物質(zhì)會有局部被水沖刷掉，巖石骨架也在水的作用下從原位置處被沖走，從而使孔喉半徑增大、連通性變好。由于微粒在水的作用下被運移至狹窄的喉道而導(dǎo)致堵塞，因此，注水時會使區(qū)內(nèi)有的地方孔隙度增大，有的地方孔隙度減小，非均質(zhì)性變強。在注水過程中，會產(chǎn)出大量的油和水，地層中有大量微粒也會隨之被帶出，從而使孔喉保持較好的連通性。總體上，地層孔隙度增大，這表明注水開發(fā)對研究區(qū)非常有利。

3.3 鹽敏性

對于儲層鹽敏分析，可以通過儲層滲透率的變化來確定其臨界礦化度和調(diào)整注入水的礦化度。通過鹽敏實驗觀察礦化度與滲透率的關(guān)系(見圖5)，當注入水的礦化度降低時，儲集層中的滲透率也會隨之降低，二者呈線性關(guān)系。其原因是，當注入水的礦化度降低時，一些黏土礦物會產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象，從而導(dǎo)致孔喉堵塞、滲透率下降。當注入的流體是蒸餾水時，滲透率可下降到原來的40%。因此，該區(qū)儲層主要表現(xiàn)為弱鹽敏，但無臨界礦化度。

圖5 鹽敏實驗中礦化度與滲透率的關(guān)系

3.4 酸敏性

當侵入儲層的流體pH偏低時，容易與儲層的礦物成分發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生一些微粒與沉淀物堵塞孔喉，使儲層中的滲透率顯著下降。進行酸敏性研究，是為了認識酸性流體對儲層的傷害程度，進而優(yōu)選酸性液體配方，選擇最優(yōu)的酸性處理措施。

通過酸敏實驗，觀察巖石與酸性液體接觸后所發(fā)生的一系列反應(yīng)。通常，巖石中的綠泥石易與酸發(fā)生反應(yīng)生成沉淀物，使?jié)B透率下降。酸敏性評價實驗結(jié)果表明(見表2)，觸遇酸性液體后儲層的滲透率下降，酸敏指數(shù)為32%±2%，為中等酸敏性。由X-衍射分析數(shù)據(jù)可知，與其他礦物相比，綠泥石在黏土中的礦物含量相對較高，所以該區(qū)發(fā)生酸敏反應(yīng)的概率非常大，不宜進行酸化改造。

表2 酸敏性評價實驗結(jié)果部分數(shù)據(jù)

3.5 堿敏性

被注入儲層后，堿性鉆井液會發(fā)生一系列反應(yīng)，形成沉淀物而堵塞儲層中的孔喉，使儲層中的滲透率下降。大多數(shù)鉆井液的pH值都很高，被注入地層時會與儲層中的硅質(zhì)礦物發(fā)生化學反應(yīng)，生成很多顆粒物。這些顆粒物就近儲存于孔隙和喉道中，導(dǎo)致孔喉堵塞。此外，堿性鉆井液會和Ca2+、Mg2+等離子生成無法溶解的物質(zhì)，這些物質(zhì)也會儲存于孔隙和喉道中，導(dǎo)致滲透率降低。當注入的鉆井液堿性比較強時，儲層巖石中的黏土礦物、石英和長石等在堿性環(huán)境下又會進一步發(fā)生化學反應(yīng)，形成硅質(zhì)沉積物。這些硅質(zhì)沉積物同樣會存在于孔隙和喉道中，并導(dǎo)致滲透率降低，這時就會給儲層帶來很強的堿敏性傷害。由堿敏實驗中pH與滲透率的關(guān)系(見圖6)可以看出，儲層堿敏指數(shù)為20%，堿敏程度較弱。

圖6 堿敏實驗中pH與滲透率的關(guān)系

4 結(jié) 語

研究區(qū)長2儲層中細粒長石砂巖含量最高，其特征多為淺灰色、粒度較細；巖屑長石砂巖含量次之，其粒度稍粗。儲層孔隙結(jié)構(gòu)以中孔中細喉和中小細喉類型為主。龍咀溝地區(qū)長2低孔、特低滲透率儲層敏感性呈現(xiàn)出“三弱、兩中等”的特點，即弱速敏、弱鹽敏、弱堿敏，以及中等偏弱水敏、中等酸敏。研究區(qū)發(fā)生酸敏反應(yīng)的可能性較大，不宜進行酸化改造。根據(jù)龍咀溝地區(qū)長2儲層敏感性特點采用注水開發(fā)，其效果顯著，能夠快速地提升地層能量，從而提高采收率。