張湘娟

(中油大慶油田有限責(zé)任公司,黑龍江 大慶 163712)

塔南凹陷銅缽廟組與南屯組儲層敏感性分析

張湘娟

(中油大慶油田有限責(zé)任公司,黑龍江 大慶 163712)

塔南凹陷銅缽廟組與南屯組儲層含大量凝灰質(zhì),由于其具有較強(qiáng)敏感性,鉆井過程中極易受到地層損害。為解決這一問題,以該區(qū)儲層特征為基礎(chǔ),通過對巖心進(jìn)行水敏性、速敏性、鹽敏性、酸敏性和堿敏性室內(nèi)實(shí)驗(yàn),對該類儲層進(jìn)行系統(tǒng)研究。研究結(jié)果表明,該類儲層具有較強(qiáng)的水敏性、中等偏弱 -弱 -無速敏性、中等偏強(qiáng)的鹽敏性和強(qiáng) -中等偏強(qiáng)的酸敏性,無堿敏性。該實(shí)驗(yàn)研究為鉆井過程中的油層保護(hù)提供了理論依據(jù)。

塔南凹陷;儲層敏感性;火山碎屑巖;低滲透

前 言

塔南凹陷位于塔木察格盆地塔木察格坳陷南部,西部以近似單斜的形式向巴蘭—沙巴拉格隆起過渡,東北部與貝爾—布伊諾爾隆起相接。主要勘探目的層是下白堊統(tǒng)銅缽廟組和南屯組。銅缽廟組下部以凝灰質(zhì)砂巖為主,銅缽廟組上部以凝灰質(zhì)砂巖和凝灰?guī)r為主,到南屯組則過渡為凝灰質(zhì)砂巖及砂巖[1-3]。本文對塔南凹陷銅缽廟組與南屯組儲層敏感性進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究,系統(tǒng)分析凝灰質(zhì)砂巖和凝灰?guī)r的儲層敏感性,為該類儲層的油氣田開發(fā)提供基礎(chǔ)地質(zhì)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

(1)實(shí)驗(yàn)采用的是 S M-1型巖心流動實(shí)驗(yàn)裝置。主要由 3部分組成:動力部分、夾持器部分和計(jì)量部分。動力部分由計(jì)量泵、環(huán)壓泵組成。夾持器部分包括中間容器、巖心夾持器、閥門管匯。計(jì)量部分有壓力表、計(jì)量管。

(2)實(shí)驗(yàn)用品有模擬地層水 (或與地層水相同礦化度的 KCl溶液)、蒸餾水、鹽酸酸液、堿液。實(shí)驗(yàn)巖心取自塔南凹陷塔 19-34井、塔 19-35井銅缽廟組,塔 19-33井和塔 19-36井南屯組的天然巖心,進(jìn)行洗油處理,烘干稱重。

(3)實(shí)驗(yàn)方法和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按照中國石油天然氣總公司行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《砂巖儲層敏感性評價(jià)實(shí)驗(yàn)方法》[4]執(zhí)行。溫度設(shè)定為 50℃,根據(jù)儲層速敏、水敏、鹽敏、酸敏和堿敏的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),通過測定地層水滲透率、蒸餾水滲透率、酸/堿處理前后滲透率以及不同注入速度下的滲透率,對儲層敏感性做出綜合評價(jià)。

2 儲層敏感性評價(jià)

2.1 速敏性

速敏是指由于外來流體 (如注入水)流速過高(超過該儲層的臨界流速),那些非膠結(jié)或膠結(jié)差的地層微粒隨流體流動、沉積,堵塞儲層的孔喉通道[5-6]。其影響因素主要包括流速、孔滲及地層微粒,如黏土微粒 (高嶺石、伊利石)、石英、長石、碳酸鹽等。儲層速敏指數(shù):

式中:Dv為儲層速敏指數(shù);Kvc為臨界流速對應(yīng)的巖心滲透率,10-3μm2;Kmin為實(shí)驗(yàn)中測得的最小滲透率,10-3μm2。

表 1為塔南凹陷儲層速敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

結(jié)果表明,銅缽廟組凝灰質(zhì)砂礫巖和凝灰質(zhì)砂巖速敏程度為 0.22～0.50,屬中等偏弱—弱;南屯組凝灰質(zhì)砂礫巖速敏程度為 0.28,屬弱速敏程度,而巖屑長石砂巖儲層無速敏。

表 1 塔南凹陷儲層速敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.2 水敏性

從仿真結(jié)果看,當(dāng)λ=0時(shí),算法可準(zhǔn)確得到長方體的三維尺寸,說明了本文算法的正確性;誤差總體上隨著干擾強(qiáng)度的增大而增加,當(dāng)邊緣點(diǎn)提取誤差最大達(dá)到5個(gè)像素時(shí)測量最大誤差仍能保持在1mm以內(nèi),平均誤差在0.3mm以內(nèi),說明算法具備較好的魯棒性。

水敏性是指巖石與外來水接觸后,其中的黏土礦物發(fā)生膨脹水化、分散脫落、運(yùn)移而導(dǎo)致地層滲透率降低的現(xiàn)象。最典型的礦物為蒙皂石和伊蒙混層,高嶺石、伊利石和綠泥石也具有較強(qiáng)的水敏性。儲層水敏指數(shù)公式如下:

式中:Iw為儲層水敏指數(shù);K為地層水滲透率,10-3μm2;Kw為蒸餾水滲透率,10-3μm2。

表 2為塔南凹陷儲層水敏性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明,塔南凹陷銅缽廟組凝灰質(zhì)砂礫巖、凝灰質(zhì)砂巖儲層的水敏指數(shù)為 0.50～0.68,中等偏強(qiáng)水敏。南屯組凝灰質(zhì)砂礫巖儲層的水敏指數(shù)為 0.77～0.83,強(qiáng)水敏;而巖屑長石砂巖儲層水敏指數(shù)約為 0.23,弱水敏。因此,應(yīng)根據(jù)鉆遇地層巖性特征,在鉆井過程中考慮在工作液中使用黏土穩(wěn)定劑。

表 2 塔南凹陷儲層的水敏性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.3 鹽敏性

鹽敏性是指不同礦化度的外來水與黏土礦物相互作用對儲集層滲透能力的影響程度[7]。當(dāng)流體流經(jīng)含黏土微粒或膠結(jié)物的多孔介質(zhì)且流速不變時(shí),隨著含鹽量減少,黏土膨脹引起滲透率下降。用臨界鹽度Sc對儲層鹽敏性進(jìn)行評價(jià),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 3。

表 3 塔南凹陷儲層鹽敏性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不論凝灰質(zhì)砂礫巖、凝灰質(zhì)砂巖還是普通的巖屑長石砂巖,其鹽敏程度絕大多數(shù)為中等偏強(qiáng),且臨界鹽度Sc均為 5 126 mg/L。因此該儲層注水的礦化度應(yīng)高于 5 126 mg/L。

2.4 酸敏性

式中:為儲層酸敏指數(shù);為酸處理前地層水巖心滲透率,10-3μm2;Kad為地層水酸處理后測定的巖樣滲透率,10-3μm2。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表 4。

表 4 塔南凹陷凝灰質(zhì)巖石酸敏性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

酸敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí),該類儲層的酸敏程度范圍較廣,酸敏指數(shù)為 0.47～0.05,從強(qiáng)酸敏、中等偏強(qiáng)酸敏到中等偏弱酸敏均有。

2.5 堿敏性

堿度敏感性是指堿性液進(jìn)入儲層后,與儲層巖石或流體接觸,引起儲層滲透率下降的現(xiàn)象,即堿性液與儲層巖石的反應(yīng)強(qiáng)度[9-10]。堿敏指數(shù)公式如下:

式中:Ib為儲層堿敏指數(shù);Kwo為地層水滲透率, 10-3μm2;為堿液滲透率最小值,10-3μm2。

實(shí)驗(yàn) pH值分別取 7、8、9、10、11和 12。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表 5。實(shí)驗(yàn)表明,不論是銅缽廟組的凝灰質(zhì)砂礫巖,還是南屯組的凝灰質(zhì)砂巖和普通的巖屑長石砂巖,其儲層堿敏程度均較小,為中等偏弱—弱,甚至無堿敏。

表 5 塔南凹陷儲層堿敏性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 結(jié) 論

(1)塔南凹陷銅缽廟組的凝灰質(zhì)砂礫巖和凝灰質(zhì)砂巖屬于中等偏強(qiáng)水敏,中等偏弱 -弱 -無速敏。塔南凹陷南屯組的凝灰質(zhì)砂礫巖屬于強(qiáng)水敏,巖屑長石砂巖屬于弱水敏,2種類型巖石均屬弱 -無速敏。

(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不論凝灰質(zhì)砂礫巖、凝灰質(zhì)砂巖還是普通的巖屑長石砂巖,其鹽敏程度絕大多數(shù)為中等偏強(qiáng),其堿敏程度為中等偏弱 -弱、甚至無堿敏。塔南凹陷內(nèi)凝灰質(zhì)砂礫巖和凝灰質(zhì)砂巖儲層的酸敏程度范圍較廣,從強(qiáng)酸敏、中等偏強(qiáng)酸敏到中等偏弱酸敏均有。

[1]畢廣武 .測井資料在塔木察格盆地查干組地層巖性識別中的應(yīng)用[J].國外測井技術(shù),2008,23(5):17-19.

[2]劉志文 .烏爾遜凹陷油氣運(yùn)移方向研究[J].斷塊油氣田,2008,15(5):31-33.

[3]張曉東,劉光鼎,王家林 .海拉爾盆地的構(gòu)造特征及演化[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),1994,16(2):119-127.

[4]油氣田開發(fā)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會 .SY/T 5358-2002砂巖儲層敏感性評價(jià)實(shí)驗(yàn)方法[S]//中國石油天然氣總公司行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) .北京:石油工業(yè)出版社,2002.

[5]劉義坤,馮樹義,劉云龍,等 .衛(wèi)星油田儲層敏感性分析[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào),2007,31(5):15-46.

[6]裘懌楠,陳子琪 .油藏描述[M].北京:石油工業(yè)出版社,1996:166-172.

[7]孫玉學(xué),王鐵軍,魏兆勝,等 .儲層損害及保護(hù)技術(shù)[M].哈爾濱:黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,1993:127-135.

[8]王昌軍,羅覺生,陳武,等 .油田儲層敏感性評價(jià)實(shí)驗(yàn)研究[J].化學(xué)與生物工程,2006,23(6):44-46.

[9]康毅力,吳志均,汪建軍等 .堿敏損害是塔里木盆地東河塘構(gòu)造東河 1井減產(chǎn)的主因 [J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào),1997:19(4):14-19.

[10]候連華 .曲堤油田儲層堿敏性研究[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào),2000,24(2):50-54.

編輯 周丹妮

TE122.2

A

1006-6535(2010)03-0093-03

20091027;改回日期:20100320

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“CO2流體 -火山碎屑巖相互作用研究”(40972075)

張湘娟 (1981-),女,助理工程師,2005年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè),2008年碩士畢業(yè)于大慶石油學(xué)院油氣田開發(fā)專業(yè),現(xiàn)從事勘探地質(zhì)方面的研究工作。