馬光華，高賀存，高東華，錢鳳燕 （中石油冀東油田分公司勘探開發(fā)研究院，河北 唐山063004）

在油氣田勘探開發(fā)過程中，儲層由于與外來流體的接觸，致使儲層自身的巖性、物性、油氣水性質(zhì)等原有的平衡狀態(tài)被打破，外來流體與儲層中的黏土礦物等物質(zhì)發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致儲層的滲流能力下降，從而使儲層發(fā)生不同程度的傷害［1，2］。不同類型的敏感性礦物，因其自身的物理、化學(xué)性質(zhì)不同，因而對儲層造成的損害程度不同［3］。筆者通過試驗(yàn)對柳南淺層儲層進(jìn)行了分析，評價了儲層的敏感性及引起敏感性的因素，同時確定了該區(qū)的黏土礦物種類、含量和分布規(guī)律。

1 油藏地質(zhì)特征

柳南淺層油藏位于柏各莊大斷裂和高柳斷層的下降盤，其總體構(gòu)造形態(tài)是受高柳斷層控制且被斷層復(fù)雜化的逆牽引背斜構(gòu)造，構(gòu)造走向近北東－南西向展布，整個逆牽引背斜構(gòu)造被3條高柳斷層的派生斷層所切割形成多個斷塊，具體劃分為西南翼的柳102斷塊、中部的柳南3－3斷塊和東北翼的柳25斷塊3個含油區(qū)塊。柳102斷塊邊底水能量充足，為天然水驅(qū)開發(fā)；柳南3－3斷塊和柳25斷塊天然能量不足，為注水開發(fā)。

2 儲層巖石學(xué)特征

柳贊南區(qū)淺層新近系明化鎮(zhèn)組 （Nm）為曲流河沉積，邊灘為其主要沉積類型；新近系館陶組（Ng）為辮狀河沉積，河道和心灘為其主要沉積類型。儲層主要儲集空間類型為粒間孔、粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔等。

明化鎮(zhèn)組下段 （Nm1）儲層巖性主要為細(xì)砂巖，巖石碎屑以石英為主，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42%～49%，其次為長石，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～34%，巖屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19%～27%。泥質(zhì)膠結(jié)，泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在1%～4%之間。Ng儲層巖性主要為不等粒砂巖和細(xì)砂巖，部分為中砂巖。巖石碎屑以石英為主，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為22%～59%，巖屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～27%。泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在1%～14%，總體特征表現(xiàn)為膠結(jié)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)少，以孔隙－接觸式膠結(jié)為主，各組段間尚有差別，但差異不大，因此對儲層物性影響較大的主要是黏土礦物。

柳南淺層取心井X衍射分析結(jié)果表明，Nm1儲層衍射分析泥質(zhì)總量3．1%～5．5%，其中高嶺石質(zhì)量分?jǐn)?shù)45%～47%，綠泥石質(zhì)量分?jǐn)?shù)35%～44%，伊利石質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%～7%，蒙皂石質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%～13%，碳酸鹽巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0%。Ng儲層衍射分析泥質(zhì)總量2．4%～10．8%，其中高嶺石質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%～90%，綠泥石質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%～20%，伊利石質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%～7%，蒙皂石質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%～65%，碳酸鹽巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0% （個別樣品達(dá)1%～25%）。從表1可以看出，黏土礦物的分布從上往下（樣品號由小變大）呈現(xiàn)出規(guī)律性變化：Nm儲層中高嶺石和伊利石含量逐漸減少，綠泥石含量逐漸增加，且比例逐漸增大至黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的51%；Ng儲層中高嶺石含量呈現(xiàn)先增大后減小，再增大再減小的往復(fù)過程，而蒙皂石含量呈現(xiàn)先增大后減小，再增大的往復(fù)過程。

表1 柳南淺層各樣品黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析表

3 儲層敏感性試驗(yàn)及評價

3．1 速敏

速敏性流動試驗(yàn)的主要目的是確定引起微粒遷移的臨界流速及損傷程度，為生產(chǎn)中確定合理注采速度提供依據(jù)［4］。表2為柳南淺層儲層速敏性評價表。由表2中可以看出，Nm儲層主要為弱速敏；而Ng儲層主要表現(xiàn)為弱速敏，其次為中等偏弱速敏。其中，滲透率大于50mD的樣品速敏性為弱速敏，而滲透率小于50mD的樣品速敏性為中等偏弱速敏，甚至為中等偏強(qiáng)速敏。說明雖然研究區(qū)儲層中發(fā)育的填隙物主要為黏土礦物，個別含有少量的黃鐵礦和菱鎂礦，但由于含量較低，且黃鐵礦和菱鎂礦難以運(yùn)移，因此沒有導(dǎo)致儲層的速敏性。

表2 柳南淺層儲層速敏性評價表

在黏土礦物中，引起儲層速敏的主要是高嶺石和伊利石微粒［5，6］。柳南淺層儲層中高嶺石相對含量較高，分布范圍為35%～80%，平均為61%，因此認(rèn)為是高嶺石的運(yùn)移導(dǎo)致儲層產(chǎn)生了速敏性。

3．2 酸敏

石英、長石是砂巖儲層中含量最高、最常見的造巖礦物。不同儲層中存在的酸敏性特征不同，因此可見儲層的酸敏性并不是由石英和長石所決定的，巖屑種類以及鈣質(zhì)、黏土、硅質(zhì)、鐵質(zhì)等填隙物組成等才是其主要決定因素［7］。

研究區(qū)儲層中巖屑成分以酸性火山巖為主，其次為中基性火山巖、變質(zhì)巖、沉積巖、凝灰?guī)r等。巖屑組分總體以在鹽酸作用下能較穩(wěn)定存在為特征。在研究區(qū)，酸敏性礦物主要是綠泥石。在酸性溶液中，綠泥石受酸影響會析出Fe3＋、Mg2＋等離子，同時砂巖中的石英和高嶺石會析出Si4＋，進(jìn)而形成難溶或不溶的硅酸鹽沉淀，從而導(dǎo)致滲透率下降。該次試驗(yàn)采用的酸液是15%的鹽酸，酸敏性評價結(jié)果如表3所示。巖樣的測試分析表明，柳南淺層儲層的酸敏性由無酸敏到中等偏強(qiáng)酸敏均有分布，以弱酸敏和中等偏強(qiáng)酸敏為主。

3．3 水敏

儲層一旦發(fā)生水敏，滲透率會急劇下降，對產(chǎn)量影響尤為嚴(yán)重。從儲層巖樣敏感性流動試驗(yàn)結(jié)果可以看出，儲層的滲透率越低，黏土礦物含量越高，敏感性越強(qiáng)［8］。

研究區(qū)儲層中的黏土礦物主要由高嶺石、綠泥石、蒙皂石、伊利石組成，個別含有伊－蒙混層，其中蒙皂石質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布范圍較廣，為4%～52%，平均值為16．2%（表1）。這些礦物經(jīng)過液體浸泡后，水分子進(jìn)入黏土礦物晶格，使黏土礦物發(fā)生體積膨脹。依據(jù)砂巖儲層礦物的水敏膨脹率［9］，不同種類的黏土礦物膨脹性相差較大，其中蒙皂石的膨脹性最強(qiáng)，高達(dá)95．8%，高嶺土和伊利石次之，分別為34．9%和18．9%，而綠泥石則不明顯。

因此，盡管Nm儲層綠泥石含量較高，但對儲層水敏性損害影響應(yīng)該比較低，而少量的蒙皂石會對儲層的水敏造成影響。而Ng儲層的蒙皂石質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較高，分布范圍為4%～52%，平均值為18．6%，且個別層位由于大量的伊－蒙混層黏土的存在，因此它們會遇水膨脹，對儲層造成影響。而對于高嶺石、伊利石等黏土礦物，盡管膨脹率比蒙皂石低得多，但是膨脹率也分別高達(dá)34．9%和18．9%。因此綜合分析，蒙皂石、高嶺石、伊利石等黏土礦物的存在是導(dǎo)致該區(qū)儲層水敏性的主要原因。

表3 柳南淺層儲層酸敏性評價表

該次試驗(yàn)采用的模擬地層水的礦化度為1655．0mg／L。由表4可以看出，Nm儲層主要為中等水敏；Ng儲層主要為中等水敏，個別表現(xiàn)為弱水敏和強(qiáng)水敏。分析原因主要是由于蒙皂石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，分布區(qū)間較大 （4%～52%），且各樣品泥質(zhì)含量也有差異，因此導(dǎo)致各儲層水敏性差異較大。

表4 柳南淺層儲層水敏性評價表

4 結(jié)論

通過巖心特征分析和巖心流動試驗(yàn)，對柳南淺層儲層的敏感性有如下認(rèn)識：

1）柳南淺層儲層黏土礦物含量高，黏土礦物類型主要有高嶺石、綠泥石、蒙皂石、伊利石4種，其中高嶺石含量最高。而高嶺石和蒙皂石以及伊－蒙混層，是導(dǎo)致儲層敏感性的物質(zhì)基礎(chǔ)和內(nèi)在因素。

2）巖心流動試驗(yàn)表明，不同物性的儲層敏感性是不一樣的。對于滲透率大于50mD的樣品敏感性較弱，速敏性為弱速敏，而對于滲透率小于50mD的樣品速敏性為中等偏弱速敏。為防止儲層流動速度過大引起微粒運(yùn)移而造成滲透率降低，在油田開發(fā)過程中，應(yīng)注意控制采液速度，防止發(fā)生速敏。

3）巖樣的酸敏指數(shù)為0～59．97，儲層酸敏性由無酸敏到中等偏強(qiáng)酸敏均有分布，以弱酸敏和中等偏強(qiáng)酸敏為主。

4）由于柳南淺層儲層的蒙皂石含量較高，因此各層位水敏性較強(qiáng)，其中Nm儲層主要為中等水敏；Ng儲層主要為中等水敏，個別表現(xiàn)為弱水敏和強(qiáng)水敏。因此，在注水開發(fā)過程中，需要加強(qiáng)動態(tài)觀察和生產(chǎn)管理，在注水過程中加入適當(dāng)阻垢劑減少因注入水與地層水不配伍而產(chǎn)生的結(jié)垢現(xiàn)象，對于水敏傷害，可以加入合適的防膨劑改善注水開發(fā)效果，提高原油最終采收率。

［1］劉清華，吳亞紅，趙仁保，等 ．特低滲儲層敏感性實(shí)驗(yàn)研究 ［J］．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2009，28（4）：76～79．

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［3］王尤富 ．渤中25－1油田儲層敏感性試驗(yàn)研究 ［J］．石油天然氣學(xué)報 （江漢石油學(xué)院學(xué)報），2009，31（2）：104～106．

［4］夏長淮，周海彬，鄒士雷 ．下寺灣李家塔油田長2段儲層敏感性研究 ［J］．石油天然氣學(xué)報 （江漢石油學(xué)院學(xué)報），2009，31（4）：219～222．

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［6］李存貴，薛國剛，竇建成，等 ．文79塊區(qū)沙二下亞段儲層敏感性試驗(yàn)分析 ［J］．江漢石油學(xué)院學(xué)報，2004，26（3）：97～98．

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［8］常學(xué)軍，尹志軍 ．高尚堡沙三段油藏儲層敏感性實(shí)驗(yàn)研究及形成機(jī)理 ［J］．石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2004，26（1）：84～88．

［9］裘亦楠，薛叔浩，應(yīng)鳳祥，等 ．油氣儲層評價技術(shù) ［M］．北京 ．石油工業(yè)出版社，1997．285～339．