楊　光，王丹丹，王　妍

(中國石油集團長城鉆探工程有限公司錄井公司，遼寧盤錦124010)

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小洼油田W38塊東三段儲層傷害因素分析及保護技術(shù)

楊光，王丹丹，王妍

(中國石油集團長城鉆探工程有限公司錄井公司，遼寧盤錦124010)

摘要：小洼油田W38塊東營組油藏屬稠油油藏，長期熱采使儲層傷害嚴重。為深入研究儲層傷害因素，尋求儲層保護有效方法，利用儲層常規(guī)物性和微觀結(jié)構(gòu)、成分等數(shù)據(jù)對儲層性質(zhì)進行分析；通過模擬流動實驗，分析儲層傷害的過程及機理。研究結(jié)果表明，研究區(qū)儲層為高孔 、高滲型砂巖儲層，泥質(zhì)含量高，黏土礦物中蒙皂石含量較高，為強水敏性儲層。熱采流體與地層水不配伍，使黏土水敏膨脹、微粒運移及地層巖石礦物溶解、轉(zhuǎn)化等，導致地層骨架坍塌，出砂嚴重，降低滲透性，造成儲層傷害。通過傷害機理分析，采用了注入黏土穩(wěn)定劑的保護措施，結(jié)果表明高溫黏土穩(wěn)定劑可很好地保護儲層，防止黏土膨脹及控制出砂，在多個井組試驗均效果良好，可進一步推廣。

關(guān)鍵詞：W38塊；儲層傷害；儲層保護；儲層物性；敏感性

小洼油田W38塊東營組三段(簡稱東三段，dⅢ)蒸汽驅(qū)試驗井區(qū)經(jīng)過10輪蒸汽吞吐，采出程度高、油層壓力低、儲層物性變差、嚴重出砂、措施井效果越來越差。針對以上情況，有必要對該層段進行開發(fā)中后期的儲層傷害因素分析及保護技術(shù)研究。

本文通過統(tǒng)計該區(qū)5口井，9000余塊樣品的巖石物性、薄片分析、X射線衍射、敏感性評價等測試數(shù)據(jù)，對儲層性質(zhì)(巖石物性、微觀結(jié)構(gòu)、巖石成分及黏土含量)進行分析，了解儲層基本情況；通過流動實驗(速敏及水敏實驗、熱采敏感性實驗)對儲層傷害的主要因素進行分析，制訂保護技術(shù)方案，實施預防措施[1-2]。

1 W38塊地質(zhì)特征

小洼油田W38塊位于遼河斷陷中央隆起南部傾沒帶的北端，構(gòu)造形態(tài)為受大洼斷層和W38斷層上傾遮擋的斷鼻構(gòu)造(圖1)，構(gòu)造面積約為12.0km2。地層自下而上依次發(fā)育太古界、古近系沙河街組、東營組、新近系館陶組和明化鎮(zhèn)組及第四系平原組，主要含油層系為東營組。東營組為三角洲前緣沉積體系，儲層主要為細砂巖，屬高孔、高滲儲層。油層分布主要受構(gòu)造控制，構(gòu)造高部位油層厚度較大，平面上連片性較好，屬于層狀邊水油藏。

該區(qū)原油屬普通稠油，20℃時原油密度均大于0.984g/cm3，50℃時地面脫氣原油黏度為7477～10760mPa·s，凝固點為13.6℃，含蠟量為1.99%，膠質(zhì)+瀝青質(zhì)含量為33.56%。地層水屬NaHCO3型，總礦化度為935.65mg/L，氯根含量為84.225mg/L，碳酸氫根含量為350.875mg/L，鈉離子和鉀離子含量為309.985mg/L。

小洼油田W38塊東營組目前共有注采井327口，其中采油井318口，注水井9口，日產(chǎn)油362t，年產(chǎn)油14.28×104t，累計產(chǎn)油391.37×104t，是遼河油田主要稠油區(qū)塊之一。

2 儲層性質(zhì)

2.1 儲層物性分析

該區(qū)東營組儲層物性總體上較好，屬高孔—高滲砂巖儲層[3](表1)， 孔隙度為26.6%～44.5%，平均為37.2%；滲透率為75.1～8453.1mD ，平均為3327.4mD；碳酸鹽含量平均為4.1%，分布普遍；含油飽和度為4.8%～67.0%，平均為37.6%；含水飽和度為18.3%～86.0%，平均為43.9%。儲集空間以原生粒間孔和次生孔為主，總體上表現(xiàn)為孔隙發(fā)育，滲透能力強，儲層膠結(jié)疏松[4]。注汽開采前孔隙度平均為30.3%，滲透率平均為1020mD；注汽后，孔隙度和滲透率都呈現(xiàn)增大趨勢，這是由于注入油藏的高溫、高壓流體與儲層巖石發(fā)生強烈的水巖反應(yīng)，儲層巖石的骨架顆粒溶解，使儲層巖石更加松散，油井大量出砂，油層含水升高，個別油層水淹嚴重。

表1　W38塊東營組儲層物性統(tǒng)計表

2.2 儲層微觀特征

W38塊dⅢ段儲層巖性以中—細粒含巖屑長石石英砂巖為主，樣品疏松，顆粒分選中等，以點接觸為主，孔隙類型主要為原生粒間孔，填隙物少，孔隙結(jié)構(gòu)清晰，成巖作用弱[5](圖2a)，注蒸汽開發(fā)改變了儲層原始孔隙結(jié)構(gòu)特征，擴大孔隙直徑和面孔率，增加了儲層的非均質(zhì)性。原始含油性較好，含油均勻；蒸汽開發(fā)后含水面積增大，粒間連通孔隙中油水并存，巖石顆粒水侵嚴重(圖2b)。

2.3 儲層巖石成分分析

W38塊dⅢ段儲層X射線衍射全巖分析結(jié)果顯示，儲層巖石顆粒成分以石英為主，含量在52.5%左右；次為長石，含量在33.0%左右。微粒石英和鉀長石在注蒸汽熱采時會發(fā)生溶解或與其他礦物作用形成新的礦物，同時促進黏土礦物轉(zhuǎn)化，使儲層孔隙度和滲透率受到傷害；但微粒含量較低，造成的影響相對有限。巖石主要填隙物成分為黏土礦物，含量為8.7%；并含有少量方解石、白云石及輝石(圖3)。

黏土礦物以蒙皂石或伊/蒙混層為主，相對含量為60%；高嶺石相對含量為20%；伊利石相對含量為11%；綠泥石相對含量為9%(圖4)。黏土礦物的類型、數(shù)量、分布及其在孔隙中所處的位置不僅對儲層的孔滲條件有明顯的影響，而且對評價油氣層傷害也十分重要[6]。黏土礦物造成的油氣層傷害有時可使產(chǎn)量下降70%，因此在實施增產(chǎn)措施之前，必須對儲層黏土礦物進行分析。該區(qū)儲層黏土礦物含量為5.7%～11.7%，膨脹率最大為7.1%，潛在傷害因素較高。水敏性黏土礦物蒙皂石或伊/蒙混層相對含量高，決定了儲層敏感性以水敏性為主[3]。

3 儲層傷害因素分析

儲層傷害實驗研究主要開展了水敏評價和熱采儲層敏感性分析。水敏評價實驗是用不同鹽度水模擬地層水傷害巖石樣品，檢測前后滲透率變化情況。熱采儲層敏感性分析實驗是在不同溫度和時間條件下，讓巖石樣品與處理劑溶液相互作用，尋找儲層傷害過程中的滲透率變化規(guī)律。

3.1 水敏評價

水敏是指與儲層不配伍的外來流體進入儲層后，引起儲層中的黏土發(fā)生膨脹、分散和運移，從而導致滲透率下降的現(xiàn)象。砂巖儲層中的黏土礦物以各種形式與骨架顆粒接觸，當?shù)偷V化度流體進入儲層后，儲層就會發(fā)生水敏[7]。本次水敏評價選取19塊代表樣品，檢測水敏指數(shù)為31.04～80.64，為中等—強水敏 。東營組水敏評價曲線可見(圖5)，臨界礦化度在2500～5000mg/L之間；因此在配制注入水時，應(yīng)盡量保證礦化度大于臨界值。該區(qū)儲層黏土礦物中有較大比例的蒙皂石和伊/蒙混層等水敏性礦物，遇水易膨脹，縮小甚至封閉儲層孔隙喉道，導致滲透率大幅度下降；且該類黏土有高的比表面積和強親水性，具有很高的吸水膨脹和飽和水不可逆性，對儲層傷害非常大。開發(fā)過程中必須實施有效的防膨措施，保護儲層，提高開發(fā)效率。

3.2 熱采敏感性分析

熱采儲層傷害的原因來自兩方面：一是儲層巖石的骨架礦物和黏土礦物本身結(jié)構(gòu)性質(zhì)決定了儲層具有的潛在傷害因素；二是注入的蒸汽 (熱水)高溫、高pH值且與地層流體不相容，造成儲層礦物的溶解、沉淀、蝕變和熱液組分的改變[8-9]。通過熱采作用前后巖心滲透率、礦物成分、水質(zhì)及原油性質(zhì)的變化，評價儲層熱采敏感性、儲層傷害的程度及機理，結(jié)合現(xiàn)場工藝狀況，篩選出降低傷害的措施[10]。

通過3組巖心流動實驗(圖6)、測試溫度從45℃升至200℃再降為45℃過程中樣品滲透率變化情況可以看出，熱采早期(傷害時間低于2天)液相滲透率上升，原因是部分黏土礦物在高溫條件下溶解后隨流體運移，使孔隙空間增大，滲透能力增強。隨著高溫傷害時間加長，溶解的礦物開始發(fā)生沉淀，且黏土礦物的性質(zhì)開始轉(zhuǎn)換，使液相滲透率開始下降，即使溫度恢復到實驗初始溫度，滲透率也不能完全恢復初始狀態(tài)。高溫對儲層的傷害表現(xiàn)明顯，且為長期持久性傷害。黏土礦物的溶解、轉(zhuǎn)化、膨脹和遷移是熱采傷害的主要原因，如何在熱采過程中增強黏土礦物的穩(wěn)定性，防止易膨脹及易遷移黏土的生成是保護儲層關(guān)鍵。

4 儲層保護技術(shù)及實施效果分析

目前，國內(nèi)外儲層保護技術(shù)對策很多，根據(jù)儲層注蒸汽前后物性變化規(guī)律，結(jié)合稠油油藏開發(fā)后期儲層特點，主要方法有降低注入蒸汽的pH值；嚴重出砂吞吐井采用螺桿泵采油；抑制井間汽竄；低頻脈沖波強化采油等[11]。

4.1 儲層保護技術(shù)

該區(qū)儲層為高孔、高滲型砂巖儲層，膠結(jié)疏松甚至是非膠結(jié)，開發(fā)中無可避免地存在出砂現(xiàn)象。儲層中相對活躍的敏感性黏土礦物成分含量較高，蒸汽注入地層后極易發(fā)生黏土水敏膨脹、微粒運移及巖石礦物溶解、轉(zhuǎn)化等現(xiàn)象，造成地層傷害，如果鍋爐排出的蒸汽中含有固體顆粒，就會加劇對地層的傷害。

儲層中含量較高的蒙皂石陽離子交換能力最強，穩(wěn)定性最差，吸水膨脹的過程中晶層間距離增大，引力減小，黏土分散隨流體遷移，導致巖石骨架坍塌[12]。實驗證實，通過離解出高正電價的、交換能力強的陽離子，替代蒙皂石表面結(jié)合力弱的陽離子，可抑制蒙皂石的水化膨脹、分散作用。因此，儲層保護主要以防膨技術(shù)為主，藥劑為黏土穩(wěn)定劑。

根據(jù)熱采敏感性實驗數(shù)據(jù)，考慮在黏土穩(wěn)定劑中加入無機物協(xié)同，可使黏土穩(wěn)定劑的耐溫性能提高，穩(wěn)定黏土時間延長，對黏土分子或已膨脹的黏土顆粒起到更加有效的穩(wěn)定作用。

4.2 實施效果分析

對小洼油田W38塊東營組儲層泥質(zhì)含量超過8%的部分新井、調(diào)層井、側(cè)鉆井實施了注入黏土穩(wěn)定劑的保護措施(表2)，黏土穩(wěn)定劑由具有長效性的低分子量有機陽離子與無機物復合而成，黏土穩(wěn)定劑離解出來的陽離子具有很強的吸附力，在黏土表面形成一層保護膜，使水難以進入，阻止了其他離子的交換作用。

表2　W38塊東三段儲層高溫黏土穩(wěn)定劑實施井數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

實施防膨措施的油井開井后到目前為止沒有出現(xiàn)砂卡檢泵現(xiàn)象，說明高溫黏土穩(wěn)定劑可較好地保護儲層，控制儲層出砂。

5 結(jié)束語

(1)實驗數(shù)據(jù)表明，W38塊dⅢ段儲層熱采過程中主要的傷害因素是高溫流體作用下黏土礦物吸水膨脹，以及溶解、性質(zhì)轉(zhuǎn)換、沉淀等。必須實施早期儲層保護措施，抑制黏土膨脹、顆粒運移，控制油井出砂，提高采油效率。

(2)對于地層結(jié)構(gòu)疏松、嚴重出砂油井，單純的油井防膨只能起到緩解作用，必須進一步加強地質(zhì)研究和敏感性評價工作，聯(lián)合其他措施盡可能增加砂巖骨架的強度，更好保護儲層。

(3)本措施先后在XH27、Q40等稠油區(qū)塊的試驗井組得到推廣，取得顯著效果，也使該技術(shù)得到了進一步完善。

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Reservoir Damage Factors Analysis and Protection Techniques for Third Member of Dongying Formation in Block W38 of Xiaowa Oilfield

Yang Guang, Wang Dandan, Wang Yan

(GWDC Mud Logging Company,Panjin,Liaoning 124000,China)

Abstract:The oil reservoir in Dongying Formation in Block W38, Xiaowa Oilfield was a heavy oil one, and it has been damaged severely because of long-term thermal recovery. To make in-depth study on reservoir damage factors and seek effective ways for reservoir protecction, we analyzed reservoir quality by means of conventional reservoir properties and such data as microstructure and composition. We analyzed the process and mechanism of reservoir damage via flow simulation test. Results showed that the reservoir in the study area was high-porosity and high-permeability sandstone reservoir, with high shale content and higher smectite content in clay minerals. It was also of strong water sensitivity. Thermal fluid was not compatible with formation water, which led to water sensitivity and swelling of clay, migration of particles, and dissolution and transformation of rocks and minerals, etc. This resulted in stratigraphic frame collapse, severe sanding, decrease in permeability, and damage to reservoir. Through the analysis on damage mechanism, we adopted the protection measures like injecting clay stabilizer. It was revealed that high-temperature clay stabilizer could protect oil reservoir better, prevent clay from swelling and control sanding of oil reservoir. The results were proved good after testing in many well groups. The techniques could be popularized further.

Key words:Block W38; reservoir damage; reservoir protection; reservoir physical property; sensitivity

第一作者簡介：楊光(1974年生)，男，工程師，從事技術(shù)研發(fā)應(yīng)用工作。郵箱：sunny.998@126.com。

中圖分類號：TE345

文獻標識碼:A