張錄社，徐　崗，趙　亮，夏海英，雷江平

(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.延長(zhǎng)油田股份有限公司子長(zhǎng)采油廠，陜西 子長(zhǎng) 717300)

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子長(zhǎng)油田余家坪區(qū)長(zhǎng)2儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)

張錄社1,2，徐崗2，趙亮2，夏海英2，雷江平2

(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.延長(zhǎng)油田股份有限公司子長(zhǎng)采油廠，陜西 子長(zhǎng) 717300)

[摘要]研究余家坪區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層敏感性特征并提出應(yīng)對(duì)措施。在常規(guī)薄片、鑄體薄片、掃描電鏡、陰極發(fā)光等資料觀察分析的基礎(chǔ)上對(duì)儲(chǔ)層潛在敏感性進(jìn)行分析，并通過(guò)速敏、水敏、鹽敏、酸敏及堿敏等敏感性實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步對(duì)儲(chǔ)層敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)。儲(chǔ)層敏感性較弱，各種敏感性均表現(xiàn)為中等偏弱及以下的敏感性程度。儲(chǔ)層無(wú)酸敏；弱～中等偏弱速敏；無(wú)水敏～弱水敏；無(wú)鹽敏～弱鹽敏，臨界礦化度為2 939.1 mg/L；弱～中等堿敏。在鉆井或油藏開發(fā)過(guò)程中，可采用酸化處理。

[關(guān)鍵詞]子長(zhǎng)油田；余家坪；長(zhǎng)2；儲(chǔ)層；敏感性

在鉆井、完井、采油、增產(chǎn)措施等石油勘探開發(fā)的不同環(huán)節(jié)中，儲(chǔ)層都會(huì)與外來(lái)流體接觸。由于這些流體與儲(chǔ)層流體和儲(chǔ)層礦物不匹配會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層滲流能力下降，從而在不同程度上損害儲(chǔ)層產(chǎn)出能力[1-8]，甚至已有的原油也不能正常的開發(fā)出來(lái)。本區(qū)儲(chǔ)層具有粘土礦物種類多、非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，儲(chǔ)層的特點(diǎn)決定了其一旦受到外來(lái)因素影響，若不及時(shí)進(jìn)行保護(hù)，就很容易受到傷害。通過(guò)常規(guī)的巖心薄片、鑄體薄片以及鏡下觀察、陰極發(fā)光等資料研究?jī)?chǔ)層潛在的敏感性，為制定合理的油田開發(fā)制度和方案提供地質(zhì)依據(jù)，力求在保護(hù)油層的基礎(chǔ)上達(dá)到好的開發(fā)效果。

1儲(chǔ)層潛在敏感性分析

1.1儲(chǔ)層特征

余家坪區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡東部，儲(chǔ)層為典型的低孔-低滲透儲(chǔ)層，延長(zhǎng)組長(zhǎng)2油層組為其主力產(chǎn)油層[9-14]。巖石學(xué)特征研究結(jié)果表明，本區(qū)長(zhǎng)2儲(chǔ)層砂巖為長(zhǎng)石砂巖，長(zhǎng)石含量平均值為48.47%，石英含量的平均值為27.14%，巖屑的含量低，平均為3.9%。粘土礦物含量的平均值為5.4%，有綠泥石、伊利石、方解石、伊/蒙混層等(圖1a-c,e,f)。賦存的粘土礦物其方式有：顆粒包膜、孔隙襯里以及孔隙充填等。孔隙形態(tài)多呈三角形、四邊形及不規(guī)則狀，孔隙直徑變化較大(圖1d,e)，單個(gè)樣品中從小于5 μm到大于200 μm，平均孔徑變化范圍在10～200 μm之間，級(jí)差20倍，屬于中～小孔隙；面孔率從5%～14%，一般為6%～8%，平均7.6%。

1.2潛在敏感性

流體產(chǎn)生的剪切力，可能會(huì)導(dǎo)致各種粘土礦物的晶體集合體被沖散或者碎斷從而形成更小的微粒以及更小的孔喉；儲(chǔ)層中存在的一定數(shù)量的粘土礦物會(huì)遇水膨脹等[15-17]；酸敏性的礦物(綠泥石)、碳酸鹽、沸石等遇酸也可能發(fā)生反應(yīng)而沉淀，導(dǎo)致滲透率下降[18-19]。因此，速敏、水敏和酸敏可能為潛在的敏感性。關(guān)于敏感性的標(biāo)定以石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T5358-2002)[20]為依據(jù)。

a.綠泥石膠結(jié)；b.伊利石膠結(jié)粒間孔；c.綠泥石膠結(jié)，石英充填；d.基本孔隙類型，孔隙形態(tài)多樣；e.方解石膠結(jié)的致密斑塊；f.石英顆粒發(fā)光微弱，發(fā)深藍(lán)色光，個(gè)別發(fā)亮藍(lán)色光，鉀長(zhǎng)石發(fā)光明亮，發(fā)亮藍(lán)色，斜長(zhǎng)石發(fā)光普遍較暗，發(fā)深藍(lán)色光(略帶紫色)，少量發(fā)亮藍(lán)色光，方解石膠結(jié)、交代，發(fā)明亮的橙黃色光。

圖1余家坪區(qū)儲(chǔ)層特征(Z146井)

2儲(chǔ)層的各類敏感性評(píng)價(jià)

2.1流動(dòng)速度的敏感性

流體的流動(dòng)速度改變可能會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層中微粒的運(yùn)移以及喉道的堵塞，從而使?jié)B透率降低。通過(guò)了解和確定臨界流速與滲透率降低的關(guān)系，可以得到臨界流速的大小，從而為其他的敏感性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)提供依據(jù)，為開發(fā)中適宜采用的注、采速度來(lái)提供依據(jù)[3]。

實(shí)驗(yàn)條件：①溫度(實(shí)驗(yàn)要求)35℃，②實(shí)驗(yàn)用水(模擬的地層水)，③樣品流量范圍為0.08～6.00 cm3/min。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，初始狀態(tài)的滲透率越低，則臨界狀態(tài)的流動(dòng)速度越小，則說(shuō)明儲(chǔ)層對(duì)流動(dòng)速度的變化敏感。整體上，研究區(qū)儲(chǔ)層砂巖的礦物顆粒以點(diǎn)狀和線狀的接觸關(guān)系為主，這種接觸關(guān)系主要是受壓實(shí)和壓溶作用影響的結(jié)果，所以喉道的半徑小，導(dǎo)致孔隙之間的連通性低，容易使孔隙之間發(fā)生橋堵，表現(xiàn)為中等的臨界流速，當(dāng)注入的速度加大時(shí)，滲透率會(huì)逐漸變小(表1)，巖樣的臨界流速分別為9.01 m/d、3.96 m/d和4.5 m/d。該地層3個(gè)砂巖樣品的速敏性評(píng)價(jià)屬于弱～中等偏弱速敏。

表1　余家坪區(qū)長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)層速敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2水敏性評(píng)價(jià)

像伊利石、蒙脫石、伊/蒙混層等粘土礦物，具有遇淡水膨脹的性質(zhì)，當(dāng)進(jìn)入儲(chǔ)層的流體鹽度發(fā)生變化或者過(guò)低時(shí)，粘土礦物就會(huì)發(fā)生膨脹，或者其微粒發(fā)生釋放、分散，從而會(huì)堵塞孔喉，導(dǎo)致滲透率降低[2-4,8,21-23]。

本區(qū)儲(chǔ)層砂巖中粘土礦物的含量大致分布在1.75%～9.85%。粘土中伊/蒙混層的含量平均為6.2%，伊/蒙混層當(dāng)中含有的蒙皂石易吸水膨脹，當(dāng)有流體進(jìn)入儲(chǔ)層時(shí)就會(huì)產(chǎn)生水敏，結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致滲透率的降低，從而使得儲(chǔ)層物性變差。將目的層段的樣品依次以如下順序注入：模擬的地層水～次地層水(1/2地層水)～蒸餾水，開展了儲(chǔ)層水敏性質(zhì)的流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，相對(duì)模擬的地層水，本區(qū)樣品中只有3-2號(hào)樣滲透率損失率14.3%(圖2)，水敏指數(shù)為0.17，屬于弱水敏，其余樣品無(wú)水敏。

2.3酸敏感性評(píng)價(jià)

如果儲(chǔ)層中含有對(duì)酸敏感的礦物，當(dāng)有酸性液體進(jìn)入時(shí)，就會(huì)發(fā)生反應(yīng)，生成凝膠、沉淀以及導(dǎo)致微粒的釋放，堵塞孔喉，滲透率就會(huì)下降。當(dāng)微粒釋放時(shí)，也會(huì)同時(shí)引起更強(qiáng)的速度的敏感性。

實(shí)驗(yàn)用酸為濃度15%的鹽酸，用以觀察、了解酸敏發(fā)生的可能性、酸敏的發(fā)生機(jī)理以及對(duì)儲(chǔ)層損害的程度，可以為開發(fā)中酸化措施的采用提供科學(xué)依據(jù)，以便優(yōu)化酸液的配方，達(dá)到更好的酸化目的。

當(dāng)用濃度15%的鹽酸處理巖樣后，其滲透率未見降低，反有小幅度的增加，3個(gè)分析巖樣的酸敏程度均屬于無(wú)酸敏(圖3)。

圖2　余家坪區(qū)長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)層

圖3　余家坪區(qū)長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)層

2.4堿敏性評(píng)價(jià)

儲(chǔ)層中含有的硅質(zhì)礦物，在堿性環(huán)境下可能發(fā)生溶解，而含有的粘土礦物，可以在堿性環(huán)境下被破壞，導(dǎo)致微粒的釋放。而微粒發(fā)生運(yùn)移會(huì)堵塞孔喉，而引起滲透率降低。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本區(qū)各儲(chǔ)層砂巖隨pH值上升，滲透率均有不同程度的降低，但損害程度較低，為弱～中等偏弱堿敏(表2)。

表2　余家坪區(qū)長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)層堿敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5鹽度敏感性評(píng)價(jià)

由于進(jìn)入儲(chǔ)層的流體含鹽度(反映在礦化度上)不同，儲(chǔ)層中含有的粘土礦物其物理、化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致孔隙和喉道的堵塞，從而滲透率下降。地下水中含有各種離子，所以礦化度高，而進(jìn)入儲(chǔ)層的流體礦化度會(huì)低于地層水礦化度，所以鹽敏是指儲(chǔ)層可以耐受的低鹽度的礦化度的數(shù)值大小。即在外來(lái)流體進(jìn)入的施工過(guò)程中注意注入流體的礦化度要保證大于臨界的礦化度，才能不傷害油氣層[23]。

研究區(qū)具有膨脹性的粘土礦物的含量不高，所以對(duì)鹽度的敏感性較弱，表現(xiàn)為無(wú)鹽敏～弱鹽敏。根據(jù)鹽敏性的分析可以看出，當(dāng)?shù)貙铀牡V化度下降時(shí)，有兩個(gè)樣品的滲透率下降。鹽敏特征總體表現(xiàn)為無(wú)鹽敏～弱鹽敏性(圖4)。

圖4　余家坪區(qū)長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)層

3結(jié)語(yǔ)

(1)總體來(lái)看，本區(qū)長(zhǎng)石砂巖儲(chǔ)層敏感性較弱，各種敏感性均表現(xiàn)為中等偏弱及以下的敏感性程度，儲(chǔ)層無(wú)酸敏；速敏性對(duì)滲透率的損害弱～中等偏弱；具無(wú)水敏～弱水敏性滲透率損害；鹽敏性與水敏性相似，為無(wú)鹽敏～弱鹽敏性，臨界礦化度為2 939.1 mg/L；堿敏對(duì)滲透率的損害弱～中等。

(2)根據(jù)儲(chǔ)層對(duì)各類敏感性的評(píng)價(jià)結(jié)果，在鉆井或油藏的開發(fā)過(guò)程中，可采用酸化處理，但要保證流體在儲(chǔ)層中的流動(dòng)速度要小于儲(chǔ)層速敏的臨界流速，以降低流體進(jìn)入儲(chǔ)層時(shí)對(duì)儲(chǔ)層造成的傷害。通過(guò)堿敏實(shí)驗(yàn)來(lái)看，堿化措施會(huì)對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生較大的損害，在開發(fā)過(guò)程中，不宜采用注堿開采。

(3)鑒于開發(fā)油藏的過(guò)程是動(dòng)態(tài)的過(guò)程，隨著儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)及油水分布的不斷變化，地層損害的規(guī)律將不斷改變，保護(hù)油層的重點(diǎn)也將有所不同。因此，在油田開發(fā)的全過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)不同階段地層損害現(xiàn)狀，不斷對(duì)儲(chǔ)層敏感性進(jìn)行再評(píng)價(jià)，不斷調(diào)整保護(hù)油氣層的研究方向。

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[收稿日期]2015-09-13

[作者簡(jiǎn)介]張錄社(1976-)，男，陜西永壽人，在讀碩士研究生，主攻方向：油田地質(zhì)與開發(fā)工作。

[中圖分類號(hào)]TE122.2+4

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1004-1184(2016)01-0214-03