李亞文，張 宏，閆玉玲，畢婉婷，于乃超，蔡樹威，董必文

（1.中國石油遼河油田分公司研究院，遼寧盤錦124010；2.遼寧石油化工大學，遼寧撫順113001；3.中國石油錦州石化分公司，遼寧錦州132001；4.中國石油遼河石化公司，遼寧盤錦124022；5.中國石油遼河油田公司興隆臺采油廠，遼寧盤錦124011）

奈曼油田低滲透儲層潛在傷害因素分析*

李亞文1，張 宏1，閆玉玲2，畢婉婷1，于乃超3，蔡樹威4，董必文5

（1.中國石油遼河油田分公司研究院，遼寧盤錦124010；2.遼寧石油化工大學，遼寧撫順113001；3.中國石油錦州石化分公司，遼寧錦州132001；4.中國石油遼河石化公司，遼寧盤錦124022；5.中國石油遼河油田公司興隆臺采油廠，遼寧盤錦124011）

通過對奈曼油田注入水各項流體的配伍指標的篩選、敏感性評價結果表明：該區(qū)儲集層呈弱速敏、強水敏、弱鹽敏。據(jù)此提出儲集層保護措施為：鉆井、試油、洗井時入井液的礦化度在2 500 mg/以上，考慮懸浮物濃度在1 mg/L，顆粒最大直徑確定為≯1.2μm，以＜0.6μm為宜，含油量為2.5 mg/L；建議在注水開發(fā)時注入液中加入一些防膨劑，抑制粘土的膨脹性。

奈曼油田；低滲透儲層；注水開發(fā)；懸浮物；敏感性

奈曼油田位于內蒙古自治區(qū)哲里木盟奈曼旗境內，構造上處于奈曼旗凹陷中央洼陷中北段的雙河背斜內，主要含油目的層為中生界九佛堂組上段，儲層巖石性為長石巖屑砂巖。儲層的滲流條件總體較差，儲層孔隙結構類型為中低孔特低滲特細吼道不均勻型。該塊具有典型的低滲透油藏特點，巖心分析孔隙只有14%，滲透率只有12.2×10-3μm2。滲透率主要分布在50×10-3μm2以下，平均12.2×10-3μm2；泥質含量中等偏高，平均8.89%；碳酸鹽含量中等偏高，平均4.55%；粘土礦物以高嶺石和伊蒙混層含量相對較高。油藏工程研究結果表明：通過火燒、CO2驅、熱水驅3種方式的篩選標準進行了對比，綜合認為，初期熱水較為合適，既能補充地層能量、保持油層溫度，下一步開發(fā)方式接替的組合也較多，調整較靈活，因此確定初期采用注熱水開發(fā)，后期采用多種方式組合開發(fā)。雖然注水開發(fā)有其有利的因素，儲層敏感性分析大部分指標不利于注水開發(fā)的要求，這就要求在注水開發(fā)的同時要注意儲層保護，防止對地層的傷害。

1 儲層敏感性實驗研究

儲層研究結果，該塊低滲儲層彈塑性比較突出，地層的壓力下降導致孔滲急劇下降，且很難恢復，滲透率損失70%～80%。即使壓力回升，滲透率也恢復不到20%～30%。因此要求此類油藏必須早期注水，保持地層壓力開發(fā)。根據(jù)巖心分析化驗測試資料，油藏潤濕性為親水性，儲層有利于注水開發(fā)。

1.1 速敏性

為了找出由于流速作用導致微粒運移造成發(fā)生損害的臨界流速，以及找出由速敏敏感引起的油氣層損害程度，為其他敏感性流動實驗提供臨界流速[1]，對該儲層進行速敏評價測定，結果見圖1。

圖1 速敏評價曲線Fig.1 Velocity sensitivity curve

從圖1看出，雖然該儲層的滲透率較低，但是油組連通性較好，在試驗過程中大部分巖樣在增加流速后，滲透率雖然有暫短的降低，但是很快平穩(wěn)，下降的幅度也不大，說明，低流速時產生了“堵橋”，但是細微顆粒不足以產生速敏，隨著流速的增大，流體把微粒沖開或帶出，滲透率下降比較緩慢而趨于平穩(wěn)，因此流動速度對巖石滲透率的影響不大，屬于中等偏弱速敏。

1.2 水敏性

美國學者摩爾指出[2]，一般油層中含有粘土1%～5%是最好的儲層，若粘土量達5%～20%則儲層性能較差，尤其若含水敏性粘土，則完全可能把油層孔道堵死。本研究使用的是非巖心驅替法來對兩區(qū)塊的水敏性程度進行評價，因為巖石中水敏性礦物的類型和含量與它的水敏性程度有很大的關系，而且水敏性礦物主要指的就是粘土礦物，它們的含量高時，巖石的陽離子交換容量及粘土膨脹率就大，水敏性就強，反之就小。

本區(qū)儲集層中粘土含量在8.11%～11.7%，其中伊蒙混層的相對含量在6.9%，通過對這些區(qū)塊巖石的陽離子交換容量和粘土膨脹率試驗，繪制成的水敏評價曲線圖,見圖2。由圖2可知，該區(qū)塊儲集層具有強水敏性。

圖2 水敏評價圖Fig.2 Water sensitivity samples

1.3 鹽敏性

儲層鹽敏性是儲層耐受低鹽度流體能力的量度。一般情況下，當高于地層水礦化度的工作液濾液進入油氣層后，可能引起粘土的收縮、失穩(wěn)、脫落；當?shù)陀诘貙铀V化度的工作液濾液進入油氣層后，則可能引起粘土的膨脹和分散[1]。因此，通過鹽敏評價實驗可以鹽敏發(fā)生的臨界礦化度，以確保施工液及注入水礦化度高于臨界礦化度，保護油層不受傷害。這里采用的是絮凝法評價鹽敏性，在不同鹽度的絮凝序列中存在著與臨界鹽度相對應的臨界點，即臨界絮凝濃度。臨界絮凝濃度標志著從慢絮凝過程轉變?yōu)榭煨跄^程，圖3為該儲層鹽敏性評價結果。從圖3可以看出，當注入水礦化度降到5 000 mg/L時，絮凝什明顯降低。因此，該區(qū)儲集層臨界鹽度為5 000 mg/L。

1.4 不同粒徑懸浮物的傷害分析

圖4為注入水中不同粒徑的懸浮物固體對巖心水相滲透率影響。從試驗的結果可以看出，濃度為1.0 mg/L、粒徑達到1.2 μm時，該滲透率的巖石心其累計傷害率達到64.06%，因此該區(qū)塊的懸浮物顆粒最大直徑確定為≯1.2 μm，以＜0.6 μm為宜（圖 4）。

圖3 鹽敏評價圖Fig.3 Salt sensitivity samples

圖4 注入水中不同粒徑的懸浮物固體對巖心水相滲透率影響Fig.4 Effect of different size suspended solids in injected water on core permeability

懸浮物固體顆粒粒徑是注水水質的一個重要控制指標，在顆粒的粒徑問題上，一般認為當顆粒中值小于喉道直徑的15%，顆粒進入地層，并造成深部傷害；當顆粒粒徑大于喉道直徑的30%時，顆粒極易在喉道處“架橋”從而限制顆粒繼續(xù)進入。導致顆粒在“橋塞”處堆積；當顆粒尺寸接近于喉道直徑的30%～50%時，最容易堵塞；顆粒尺寸大于喉道直徑的73%時，顆粒不能進入地層，不會造成堵塞。以往的研究認為懸浮物固體顆粒中值的確定[3]：以顆粒直徑為橫坐標，顆粒累積體積百分數(shù)為縱坐標作圖，在圖上顆粒累加體積50%時所對應的直徑為顆粒中值。但根據(jù)有關文獻[4]以及在室內測試的經驗，由于懸浮固體顆粒中值的測定結果受到水樣中顆粒數(shù)和粒徑分布的影響，應用單一的顆粒直徑中值這一水質指標在反映水質的優(yōu)劣時具有一定的局限性。因此在進行流動試驗時，首先進行了懸浮物含量為1.0 mg/L的不同懸浮物粒徑的試驗，此粒徑應用不同開口直徑的濾膜進行控制。將奈1塊巖心依次通過的水質為：①基礎用水；②粒徑最大為0.6 μm的試驗用水；③粒徑最大為1.2 μm的試驗用水；④粒徑最大為2.0 μm的試驗用水。該過程能夠模擬地層依次受到注入水質從較純凈到受到一定污染的歷程，也能比較出地層忍受這種累計傷害效應的能力，從中選擇合適的粒徑。

2 低滲透儲層潛在傷害因素分析

2.1 不同懸浮物濃度的傷害分析

懸浮物含量是注入水中的又一個重要控制指標，注入水中的懸浮物是指在水中的不溶性物質，即通常所說的機械雜質，包括粘土顆粒、無機沉淀、有機沉淀、有機垢，腐蝕產物等，其危害有以下5個方面[5]：（1）在井筒表面形成濾餅；（2）細小微粒進入地層，通過橋塞在內部形成濾餅，堵塞地層孔隙和喉道，入侵半徑是流速、孔隙尺寸、喉道尺寸及微粒尺寸的函數(shù)；（3）沉積在射孔孔眼內，局部堵塞水流通道；（4）懸浮物在重力作用下，沉積在井底，造成產層厚度減??；（5）懸浮物在注水管壁沉積，給細菌提供繁殖環(huán)境，懸浮物堵塞損害地層程度的大小直接與懸浮物濃度密切相關，是注水過程中主要的損害因素之一，是影響注水井吸水能力大小的重要指標。確定適合具體儲層的懸浮物濃度的最好辦法是通過試驗研究獲得。對奈1塊巖心采用的懸浮固體的顆粒粒徑為0.6 μm，把濃度分別為1.0，2.0，3.0 mg/L的該粒徑水質依次通過此巖心，從中選擇合適的懸浮固體濃度。

圖5為注入水中不同濃度的懸浮物固體對水相滲透率影響。

圖5 注入水中不同濃度的懸浮物固體對水相滲透率影響Fig.5 Effect of different concentrations of suspended solids in injected water on core permeability

從試驗結果可以看出，該區(qū)塊的顆粒濃度范圍在1～2 mg/L，最好在1 mg/L，因為隨著濃度的增加，傷害程度也隨之變大。

2.2 不同含油量的傷害分析含油是指在酸性條件下，水中可以被汽油或石油醚萃取出的石油類物質，稱為水中含油。國外對乳化油滴對地層的傷害進行過大量研究，早期的研究者把油珠和固相顆粒對地層傷害的影響看成一樣，他們所依據(jù)的理論是廣泛引用的“深層過濾”理論（CMerui 1984，Lee 1988）[6]。事實上后來大量的研究表明，油珠和微粒對地層損害機理是不同的，乳化油滴與固相顆粒的顯著區(qū)別在于乳化油滴是可變形粒子，在某一壓力下油滴可能無法通過孔隙喉道，但當流動壓力增加時，油滴可借助自身良好的變形特點通過喉道，這一特點使得油珠比顆粒有著更深的侵入深度。

針對奈1塊巖心是將含油量分別為1.0，2.5，5.0 mg/L的試驗用水依次通過此巖心，從中選擇合適的含油量。圖6為不同含油量對巖心水相滲透率的影響。從試驗結果中可以看出（圖6），這3種濃度對巖心的傷害率分別為22.47%，32.95%，37.13%；由于目前對于水中含油的處理工藝比較成熟，現(xiàn)場的實際比較容易達到含油的指標，因此確定該區(qū)塊允許含油量為2.5 mg/L，含油量越低為佳。

圖6 不同含油量對巖心水相滲透率影響Fig.6 Effect of different oil contents on core permeability

3 結論與建議

（1）油藏屬于強水敏性，不利于注水開發(fā)。因此，在注入液中加入一些防膨劑，可抑制粘土的膨脹。流速的變化不會使該區(qū)塊儲層巖石中的顆粒產生運移，而堵塞喉道，降低滲透率，屬于中等偏弱速敏；

（2）鹽敏性評價試驗結果說明，該油藏的臨界鹽度在礦化度5 000 mg/L左右出現(xiàn)絮凝，因此控制注入水的鹽度高于臨界鹽度時，就可以減少鹽敏損害程度，注入水源井不能低于臨界鹽礦化度5 000 mg/L，注入水才能配伍。

（3）注入水質指標要求：注入水水質顆粒濃度范在1～2 mg/L，最好在1 mg/L，因為隨著濃度的增加，傷害程度也隨之變大。懸浮物顆粒最大直徑確定為≯1.2 μm，以＜0.6 μm為宜。允許含油量為2.5 mg/L，含油量越低為佳。

總之，儲層屬中低孔、特低孔、特細喉不均勻型為主，孔喉連通差，孔喉比1.72，配位數(shù)0.38；粘土含量高9.8%，高嶺石、伊蒙混層不利礦物相對含量高。低滲低孔不利于注水開發(fā)，因此一定要使注入水質達到標準。另外采用壓裂措施，可提高儲層吸水能力。

[1]趙敏，徐同臺.油層保護技術[M].北京：石油工業(yè)出版社，1995：23-41.

[2]Faruk Civan.Reservoir Formation Damage:Fundamentals，Mode ling，Assesment，and Mitigation[M].us：Gulf professional publishing，2003.

[3]王豐文,李建榮,焦紅巖,等.注入水中固相顆粒對地層的傷害分析[J].斷塊油氣田，2003（4）：30-32.

[4]馮萍，孫鳳梅，周海剛，等.油田回注污水三項水質指標檢測方法研究[J].油田化學，2003，20（3）：49-51.

[5]楊正明，邱勇松，張訓華，等.注入水中的懸浮物顆粒對特低滲透油藏開發(fā)效果的影響[J].石油勘探與開發(fā)，2002（4）：106-108.

[6]張宏.黃沙坨油田粗面巖室內實驗研究[J].石油化工高等學校學報，2008，21（3）：49-52.

Analysis of Potential Damage Factors of Low-Permeability Reservoir in Naiman Oil Field

LI Ya-wen1，ZHANG Hong1，YAN Yu-ling2，BI Wan-ting1，YU Nai-chao3，CAI Shu-wei4，DONG Bi-wen5
（1.Exploration and Development Institute，Petro China Liaohe Oilfield Company，Liaoning Panjin 124010，China；2.Liaoning Shihua University，Liaoning Fushun 113001，China；3.Petro China Jinzhou Petrochemical Company，Liaoning Jinzhou 132001，China；4.Petro China Liaohe Petrochemical Company，Liaoning Panjin 124022，China；5.Xinlongtai oil production plant，Petro China Liaohe Petrochemical Company，Liaoning Panjin 124011，China）

Compatibility of injecting water and sensitivity evaluation in Naiman oilfield were studied.The results show that the reservoir of Naiman oilfield possesses weak velocity sensitivity，high water sensitivity and weak salt sensitivity.Based on the result，the reservoir protection measures were put forward as follows：during drilling，oil test and well washing，mineralization of working fluid is 2 500 mg/L or more，concentration of suspensions is 1 mg/L，maximum diameter of particles is not more than 1.2 μm，appropriate diameter is less than 0.6 microns，oil content is 2.5 mg/L.During water flooding development，some anti-swelling agents should be added to injected liquid to inhibit clay swelling.

Naiman oil field；Low-permeability reservoir；Water development；Suspensions；Sensitivity

TE 349

A

1671-0460（2010）05-0524-04

2010-05-14

李亞文（1965-），男，工程師，1987年畢業(yè)于大慶石油學院應用化學專業(yè)，現(xiàn)在從事開發(fā)試驗工作。E-mail：Liyw7831189@163.com，電話：0428-7807576。