王 玲

(中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院， 遼寧 盤錦 124010)

1 研究區(qū)儲層特征

1.1 巖性特征與礦物成分

青龍臺油田沙三段儲層屬于扇三角洲前緣亞相沉積，埋深1 470～1 872 m，以細(xì)礫、含礫粗砂巖為主。砂巖中碎屑總含量比較高，在85%～95%，主要成分為石英、長石、巖屑，為巖屑質(zhì)長石砂巖。砂巖顆粒直徑一般為0.2～0.8 mm，顆粒磨圓度中等，為次圓次尖；分選較差，分選系數(shù)2.39。顆粒接觸關(guān)系以點(diǎn)狀為主，排列方式以支架為主，有少量游離和鑲嵌狀。填屑物含量一般為5%～15%，主要由黏土雜基和各種自生膠結(jié)物組成，泥質(zhì)膠結(jié)為主，膠結(jié)類型以接觸式為主，有少量孔隙式。黏土礦物X衍射分析18塊樣品，結(jié)果表明，高嶺石含量最高，占60.9%～89.2%，平均為82%；其次為綠泥石，占6.1%～16.1%，平均10%；伊蒙混層含量2%～20.8%，平均5%；伊利石含量最少，占1.3%～5.8%，平均2.0%。

該區(qū)砂巖的結(jié)構(gòu)成熟度、礦物成熟度均較低，泥質(zhì)膠結(jié)物含量高，點(diǎn)狀為主的顆粒接觸方式、支架式的顆粒排列方式，導(dǎo)致儲層出砂嚴(yán)重。

1.2 儲層物性

據(jù)沙三段儲層巖心分析資料統(tǒng)計，孔隙度為15.4%～27.4%，平均19.5%；空氣滲透率為(0.015～2.270)×10-3μm2，平均0.67×10-3μm2，屬于中孔-中高滲儲層。

1.3 流體性質(zhì)

地面原油密度0.906 5～0.948 7 g/cm3，50 ℃原油黏度56.02～124.68 mPa·s，凝固點(diǎn)-11～20 ℃，含蠟量2.55%～12.90%，膠質(zhì)+瀝青質(zhì)含量14.89%～28.11%。原油性質(zhì)好，為稀油油藏。

地層水中，氯離子含量513.1～577.3 mg/L，平均547.8 mg/L；重根含量1 881.6～2 298.2 mg/L，平均2 098.2 mg/L。地層水總礦化度3 882.9～4 419.2 mg/L，平均4 160.3 mg/L。水型為NaHCO3型。

2 儲層敏感性評價

儲層敏感性評價方法及程序，遵循《SY/T 5358-2010 儲層敏感性流動實(shí)驗評價方法》的規(guī)定。

2.1 速敏性

速敏性是指儲層中各種附著微粒隨流體運(yùn)移速度的快慢而脫落、運(yùn)移堵塞油氣儲層的孔隙喉道，造成儲層的滲流能力下降的現(xiàn)象[1-3]。實(shí)驗?zāi)康氖谴_定儲層是否存在速敏并找出使儲層滲透率下降明顯的臨界流速。速敏實(shí)驗結(jié)果(見表1)表明，該儲層的速敏損害率是22.9%～37.6%，為弱—中等偏弱速敏；臨界流量0.75～2.00 mL/min，將其換算成實(shí)際臨界流速為10.4～26.8 m/d。

根據(jù)巖心速敏實(shí)驗曲線形態(tài)(見圖1，其中的滲透率比值，是指在不同流速下巖樣滲透率與初始滲透率的比值)，可將其分為2類。

第一類，表現(xiàn)為滲透率隨著流速的增加而下降。

研究發(fā)現(xiàn)，儲層速敏性與儲層所含的高嶺石和伊利石等黏土礦物有關(guān)[4,5]。隨著注入流速不斷增大，書頁狀高嶺石和伊利石等黏土礦物會發(fā)生破裂，造成不穩(wěn)定顆粒運(yùn)移、聚集，最終堵塞喉道，導(dǎo)致滲透率降低[6-8]。研究區(qū)沙三段儲層的黏土礦物中高嶺石含量較高，平均占82%，是造成巖樣速敏損害的主要原因。

第二類，表現(xiàn)為滲透率隨著流速的增加而上升。實(shí)驗巖心較短，且注水速度大、壓力高，導(dǎo)致部分細(xì)小的顆粒隨著注入液體的不斷沖刷而被帶出巖心，從而造成了孔滲變大的假象。這恰恰說明儲層存在速敏性。在實(shí)際地層中，這些運(yùn)移的顆粒是無法沖出儲層的，只會堵塞在儲層的某個地方，日積月累就會嚴(yán)重?fù)p害儲層，造成注水壓力升高，注水量下降，甚至注不進(jìn)水的情況[9]。

表1 巖心速敏性實(shí)驗結(jié)果

圖1 巖樣的速敏性實(shí)驗曲線

水敏性指的是與儲層流體不配伍的外來流體進(jìn)入儲層而引起黏土膨脹、分散和運(yùn)移，進(jìn)而造成儲層滲透率下降的現(xiàn)象。實(shí)驗?zāi)康氖峭ㄟ^測定地層水(模擬地層水)、50%地層水和蒸餾水通過巖樣的滲透率，來確定流體對油氣儲層的損害程度。水敏性實(shí)驗結(jié)果(見表2)表明，研究區(qū)沙三段儲層水敏損害率為66.9%～81.3%，具有較強(qiáng)水敏性。

表2 巖心水敏性實(shí)驗結(jié)果

研究發(fā)現(xiàn)，影響沙三段儲層水敏性的因素主要有2個。

一是儲層中所含的黏土礦物。大部分黏土礦物遇水都具有不同程度的膨脹性。其中，蒙脫石的膨脹能力是最強(qiáng)的，其次為伊蒙混層和綠蒙混層，而綠泥石和伊利石膨脹能力很弱，高嶺石不具有膨脹性[9]。研究區(qū)沙三段儲層不含蒙脫石，其水敏性主要是由伊蒙混層引起的。

表3 儲層損害與孔喉半徑的對應(yīng)關(guān)系

2.3 鹽敏性

鹽敏性是指儲層滲透率隨注入流體礦化度降低而變化的可能性及其程度。實(shí)驗?zāi)康氖谴_定臨界鹽度。為確保儲層不受傷害，施工液及注入水礦化度應(yīng)高于臨界鹽度[10]。從鹽度敏感性實(shí)驗曲線(見圖2)可以看出，隨著實(shí)驗流體鹽度的降低，巖樣滲透率不斷下降。流體礦化度由10 000 mg/L下降到 5 000 mg/L時，各號巖樣的滲透率變化不大；當(dāng)流體礦化度由5 000 mg/L下降到2 500 mg/L時，各號巖樣的滲透率均有明顯的下降。由此可確定該區(qū)儲層的臨界礦化度為5 000 mg/L。

2.4 酸敏性

酸化是砂巖油藏開發(fā)中常用的一項增產(chǎn)措施，但若儲層中存在酸敏性礦物，用酸不當(dāng)就會對儲層造成損害。酸敏性是指酸化液進(jìn)入儲層后，會與儲層中酸敏性礦物發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生凝膠或沉淀，或者釋放微粒，導(dǎo)致儲層滲透率下降的現(xiàn)象。實(shí)驗?zāi)康氖欠謩e測定酸化前后巖樣的滲透率，進(jìn)而確定酸化液是否會對儲層產(chǎn)生損害以及損害的程度。

圖2 巖樣的鹽度敏感性實(shí)驗曲線

實(shí)驗中所用酸液為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)土酸。酸敏性實(shí)驗結(jié)果(見表4)表明，酸敏損害率37.4%～46.0%，均為中等偏弱酸敏。這主要是由于巖樣的綠泥石含量相差不多，其分布為6.1%～10.3%。綠泥石屬于酸敏性礦物，遇酸反應(yīng)產(chǎn)生有害物Fe3+、Fe2+、Mg2+等。這些陽離子在地層水中會發(fā)生水解，當(dāng)油水井投產(chǎn)后，儲層中pH值升高，它們會以其氫氧化物的形式沉淀或生成凝膠，堵塞在孔隙喉道中，致使儲層滲透率下降[11]。

表4 巖心酸敏性實(shí)驗結(jié)果

2.5 堿敏性

堿敏性是指堿性工作液進(jìn)入儲層后，破壞儲層中黏土礦物和硅質(zhì)膠結(jié)物結(jié)構(gòu)，造成黏土礦物解離和膠結(jié)物溶解，從而釋放出微粒，堵塞吼道，導(dǎo)致儲層滲透率下降。實(shí)驗?zāi)康氖橇私鈳r樣在堿性溶液中滲透率的變化情況，以及pH升高對儲層的損害程度，確定臨界pH值。堿敏性實(shí)驗結(jié)果(見表5)表明巖心存在較強(qiáng)的堿敏性，堿敏損害率63.1%～82.6%，臨界pH為8.5～10.0。

引起儲層堿敏性損害的原因較復(fù)雜。溫度比較低時，堿金屬離子會與蒙脫石等黏土礦物表面附著的Ca2+、Mg2+等陽離子進(jìn)行交換，陽離子進(jìn)入溶液中產(chǎn)生不溶的氫氧化物沉淀，黏土表面因Ca2+覆蓋率的下降而變得易于膨脹，而從砂粒表面上釋放。溫度比較高時，堿與高嶺石反應(yīng)最顯著，反應(yīng)產(chǎn)物會堵塞地層[12]。該區(qū)黏土礦物中高嶺石平均含量為82%，是造成巖樣堿敏性損害的主要原因。

表5 巖心堿敏性實(shí)驗結(jié)果

3 結(jié)論及建議

(1) 青龍臺油田沙三段儲層為弱-中等偏弱速敏，臨界流速10.4～26.8 m/d。該區(qū)油水井出砂的比率較高，幾乎每口井都出砂，平均單井出砂6 m3。為防止儲層流體流速過大而引起儲層堵塞或出砂，建議將注水或采油速度控制在10 m/d以下。

(2) 該區(qū)儲層具有較強(qiáng)水敏性，臨界礦化度 5 000 mg/L。在鉆完井作業(yè)過程中，應(yīng)防止清水或低礦化度液體進(jìn)入儲層。在注水開發(fā)過程中，應(yīng)確保注入水的礦化度高于臨界鹽度。若注入水礦化度低于臨界鹽度，應(yīng)使用黏穩(wěn)劑，避免入井流體對儲層造成損害。

(3) 儲層巖心對土酸呈現(xiàn)出中等偏弱酸敏性，通過優(yōu)選酸化配方及合理的酸化工藝進(jìn)行酸化作業(yè)，可以改善儲層滲流能力。

(4) 該區(qū)儲層具有較強(qiáng)的堿敏性，臨界pH為8.5～10.0。在鉆井、固井、壓裂作業(yè)中，應(yīng)注意避免濾液進(jìn)入儲層，工作液的pH值應(yīng)該控制在8.5以下。