張守鵬，方正偉, 5

（1.中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營(yíng) 257015；2.中國(guó)石化頁(yè)巖油氣勘探開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東東營(yíng) 257015；3.國(guó)家能源局頁(yè)巖油研發(fā)中心，山東東營(yíng) 257015；4.中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田沉積模擬與儲(chǔ)層評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東東營(yíng) 257015；5.中國(guó)石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島 266580）

0 引言

低滲透儲(chǔ)集層一般指空氣滲透率小于50.0×10-3μm2的儲(chǔ)集層。近年來(lái)，又將空氣滲透率為（1.0～10.0）×10-3μm2的儲(chǔ)集層定義為特低滲透儲(chǔ)集層；空氣滲透率為（0.1～1.0）×10-3μm2的儲(chǔ)集層定義為超低滲透儲(chǔ)集層[1-2]。低滲透儲(chǔ)集層及油藏的形成與區(qū)域成巖、壓實(shí)作用程度相關(guān)[3]。

一般而言，儲(chǔ)集層的油氣產(chǎn)出量取決于油氣的工業(yè)聚集規(guī)模、儲(chǔ)集層滲透性和地層能量。在地層能量恒定的條件下，油氣產(chǎn)量則主要取決于儲(chǔ)集層滲透率的高低。具有一定儲(chǔ)量規(guī)模的低滲透儲(chǔ)集層，其產(chǎn)量不足的主要原因在于：①儲(chǔ)集層孔喉結(jié)構(gòu)中填隙物（雜基和膠結(jié)物）總量過高；②經(jīng)壓實(shí)作用，巖石顆粒堆積越來(lái)越緊密，孔隙空間越來(lái)越小，滲透性受限（也稱滲透性傷害）。深層強(qiáng)成巖-壓實(shí)-膠結(jié)帶容易形成孔隙度低、滲透性差的儲(chǔ)集層，油氣產(chǎn)量常低于商業(yè)油流標(biāo)準(zhǔn)。

為經(jīng)濟(jì)有效動(dòng)用低滲透難開采資源，從20世紀(jì)90年代初至今，油氣勘探、開發(fā)領(lǐng)域一直都在探索低滲透油藏有效開發(fā)的單井產(chǎn)量提升問題[4-8]。基質(zhì)酸化或壓裂增產(chǎn)是目前提高低滲透儲(chǔ)集層滲透性的主要工藝方法[9]，但針對(duì)多種黏土礦物和鹽類結(jié)晶物膠結(jié)的低滲透儲(chǔ)集層，傳統(tǒng)的酸化方法以解決近井帶污染為目的，不能大范圍提高基質(zhì)滲透率，增產(chǎn)效果往往不明顯。常規(guī)的壓裂增產(chǎn)改造方式，由于不能針對(duì)儲(chǔ)集層填隙物的傷害機(jī)理進(jìn)行改造，因此效率較低，同時(shí)壓裂過程中機(jī)械力的推擠作用使儲(chǔ)集層內(nèi)部填隙物局部淤積，導(dǎo)致基質(zhì)滲透率下降，傷害儲(chǔ)集層滲透性。

低滲透儲(chǔ)集層孔喉中黏土礦物類型復(fù)雜，為提高儲(chǔ)集層改造效果，不同類型的單礦物需要不同類型的酸液并在適合的用酸濃度下才能達(dá)到最佳溶解效果，其副產(chǎn)物則須進(jìn)行絡(luò)合分離并疏散至遠(yuǎn)井帶更為寬泛的滲流通道中，解除近井地帶的堵塞。另外，碎屑巖儲(chǔ)集層中常發(fā)育碳酸鹽膠結(jié)物，酸液的選擇應(yīng)規(guī)避化學(xué)方案的沖突，視不同填隙礦物類型采用不同的酸液類型與配比[10]，這些都是目前低滲透油藏提高單井產(chǎn)量急需解決的問題。

本文將儲(chǔ)集層中骨架顆粒、填隙物成分和孔喉結(jié)構(gòu)等因數(shù)統(tǒng)稱為“組構(gòu)要素”，針對(duì)低滲透砂巖儲(chǔ)集層的巖石礦物學(xué)特征，對(duì)原油產(chǎn)出受阻的問題進(jìn)行綜合診斷，分析影響低滲透儲(chǔ)集層產(chǎn)量的 3個(gè)巖石“組構(gòu)要素”，提出“分步溶解、溶離”酸化、酸壓增產(chǎn)增注改造技術(shù)并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

1 低滲透砂巖儲(chǔ)集層礦物學(xué)傷害因素

低滲透砂巖儲(chǔ)集層一般遭受過強(qiáng)烈的壓實(shí)作用，且具有較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)成熟度與成分成熟度?；瘜W(xué)膠結(jié)、顆粒壓嵌及黏土充填是降低砂巖儲(chǔ)集層物性的主導(dǎo)因素。

1.1 儲(chǔ)集層中泥質(zhì)和黏土礦物的傷害

砂巖儲(chǔ)集層中含有泥質(zhì)和多種黏土礦物，前者以極細(xì)粒沉積礦物顆粒為主，后者常見有高嶺石、蒙脫石或伊/蒙混層、伊利石、綠泥石等。不同的黏土礦物及組合類型對(duì)流體具有不同的敏感性。如蒙脫石遇淡水膨脹、綠泥石遇鹽酸出現(xiàn)氫氧化鐵沉淀，伊利石遇氫氟酸產(chǎn)生氟硅酸鉀等，這些將破壞儲(chǔ)集層滲透性，影響原油的產(chǎn)出，是儲(chǔ)集層滲透性傷害的關(guān)鍵因素（見圖1）。

微粒嵌堵傷害是指泥質(zhì)和以高嶺石為主的自形晶粒狀黏土礦物（長(zhǎng)石蝕變產(chǎn)物）在儲(chǔ)集層中呈游離、分散狀態(tài)，隨流體流動(dòng)呈現(xiàn)不規(guī)則移動(dòng)，其本身晶型呈假六邊形“書頁(yè)狀”集合體，比表面積大，一旦被流體沖散，很容易在儲(chǔ)集層喉道中集結(jié)、阻滯嵌堵，造成儲(chǔ)集層滲透性傷害，降低原油產(chǎn)出量（見圖1a、圖1d、圖1g）?？刂七@類傷害的關(guān)鍵因素為地層流體的流動(dòng)速度，高嶺石晶體的分散流動(dòng)需要一定的啟動(dòng)流速，當(dāng)流體流動(dòng)速度小于該臨界值時(shí)，高嶺石黏貼于顆粒表面或半充填于孔隙中，對(duì)儲(chǔ)集層原始滲透率影響不大；當(dāng)流體流動(dòng)速度大于等于該臨界值時(shí)，高嶺石微粒將大范圍隨流體移動(dòng)，對(duì)儲(chǔ)集層滲透性將造成嚴(yán)重傷害，油井產(chǎn)量迅速降低，甚至完全不出液。許多商業(yè)發(fā)現(xiàn)受制于高嶺石大范圍集結(jié)而不能動(dòng)用[11-13]。

圖1 儲(chǔ)集層中黏土礦物及其形成的傷害類型

容易發(fā)生膨脹的黏土膜是原始沉積物中的泥質(zhì)成分在顆粒搬運(yùn)過程中黏附于顆粒表面而形成的“膜”狀蒙脫石或伊/蒙混層礦物（見圖1b、圖1e、圖1h）。由于成巖作用早期沉積水環(huán)境偏中性，黏土膜多由蒙脫石組成，隨著埋藏加深，一般經(jīng)歷由蒙脫石→90%混層比的伊/蒙混層→10%混層比的伊/蒙混層→伊利石的轉(zhuǎn)化過程。由蒙脫石組成的黏土膜膨脹性最強(qiáng)，在淡水環(huán)境下可膨脹為原來(lái)體積的5～8倍。隨著混層比的降低，“膜”的膨脹能力由強(qiáng)變?nèi)?，但隨致密化程度的增高儲(chǔ)集層物性越來(lái)越差，即使微弱的黏土膨脹也能造成儲(chǔ)集層較為嚴(yán)重的滲透性傷害。一般情況下淺層油藏或油質(zhì)偏稠的油藏常常伴生大量膨脹性黏土礦物，濟(jì)陽(yáng)坳陷的深層沙四段下亞段、孔店組—中生界“紅層”儲(chǔ)集層呈低孔、低滲特征，成巖環(huán)境特殊，膨脹性黏土相對(duì)集中，因此微弱的黏土膨脹就可能造成儲(chǔ)集層滲流通道的強(qiáng)烈堵塞。

針、片狀黏土“搭橋”傷害是指針、片狀結(jié)構(gòu)的伊利石或伊/蒙混層（有時(shí)呈卷片狀、板狀結(jié)構(gòu)）桁架于兩個(gè)或多個(gè)顆粒之間形成的“搭橋”狀結(jié)構(gòu)形態(tài)（見圖1c、圖1f、圖1i）。這種形態(tài)能夠阻塞流體在孔喉間的流動(dòng)，移動(dòng)微粒也可能被阻滯于此，形成淤積，從而大大降低儲(chǔ)集層滲透性。深層超低滲透儲(chǔ)集層常見此種堵塞類型，大部分低滲透砂巖多見伊利石分布，但不是所有的伊利石產(chǎn)狀都是“搭橋”狀，多數(shù)伊利石片晶呈不規(guī)則狀賦存于儲(chǔ)集層中，對(duì)儲(chǔ)集層滲透性亦會(huì)造成不利影響。

1.2 儲(chǔ)集層組構(gòu)中的結(jié)晶鹽傷害

儲(chǔ)集層組構(gòu)中除骨架顆粒外，孔隙、喉道中的填隙礦物類型、數(shù)量及敏感性主導(dǎo)著儲(chǔ)集層物性的發(fā)育條件。其中，結(jié)晶鹽對(duì)儲(chǔ)集層孔隙度、滲透率的影響不容忽視，其分布廣泛、類型多樣、含量不均。最常見的結(jié)晶鹽礦物類型有方解石（碳酸鈣）、白云石（碳酸鈣鎂）、菱鐵礦、硫酸鹽和含鐵碳酸鹽膠結(jié)物。

濟(jì)陽(yáng)坳陷原始沉積的地層水多為咸水、半咸水，從淺埋作用階段開始，即有大量的結(jié)晶鹽生成；深埋作用過程中，由于泥巖壓實(shí)排出的水（生油窗內(nèi)常見大量的烴-酸流體）、深部熱源水、斷裂竄層水等外來(lái)水的混入[14-15]，溶解度和礦化度不斷發(fā)生變化，由此造成了一系列結(jié)晶物的出現(xiàn)和早期結(jié)晶鹽的溶解，由于這些作用類型均發(fā)生于儲(chǔ)集層孔隙、喉道內(nèi)，對(duì)砂體儲(chǔ)集性能影響非常明顯。

結(jié)晶鹽的膠結(jié)、充填、交代、溶蝕和再沉淀等成巖作用也會(huì)對(duì)儲(chǔ)集層的滲透性造成傷害，主要存在孔隙嵌晶（斑塊狀分布）、喉道-裂縫脈狀充填、顆粒環(huán)邊泥晶化黏結(jié)、鐵離子浸染以及酸敏等5種傷害類型（見圖2）。

圖2 儲(chǔ)集層組構(gòu)中結(jié)晶鹽的形成與充填方式

①孔隙嵌晶傷害：主要發(fā)生于儲(chǔ)集層的顆粒骨架間，沉積初期高鹽度水體浸入疏松的高滲透砂體內(nèi)，隨氣候變化，蒸發(fā)作用導(dǎo)致尚未固結(jié)或弱固結(jié)砂體內(nèi)水體的溶解度進(jìn)一步降低，結(jié)晶鹽不斷析出，滯留于高孔高滲砂體的孔隙中；隨著壓實(shí)作用的深化，骨架顆粒和結(jié)晶鹽一同被壓實(shí)，孔隙體積進(jìn)一步縮減，結(jié)晶鹽逐步填滿孔隙，最終致使砂巖體變得更為致密，滲透性降低。該類結(jié)晶鹽如不受后期成巖-流體影響則多不含鐵，結(jié)晶顆粒較為粗大，一般呈粗晶—巨晶塊體，后期因壓實(shí)而破裂、變形、壓嵌，有時(shí)呈現(xiàn)原始沉積顆粒的假象（見圖2a、圖2b）。

②喉道-裂縫脈狀充填傷害：成巖期外來(lái)流體攜帶大量的鈣、鐵、鎂等陽(yáng)離子進(jìn)入砂體，砂體內(nèi)原有的裂縫或貫穿喉道為其主要運(yùn)移路徑，陽(yáng)離子結(jié)晶過程主要發(fā)生在該路徑上。薄片下常常見到脈狀充填的結(jié)晶鹽與早期殘留的油氣運(yùn)移標(biāo)志（瀝青質(zhì)疊合）（見圖2c、圖2d）。這類傷害將導(dǎo)致儲(chǔ)集層喉道和原有的導(dǎo)流縫隙受到堵塞，大大降低儲(chǔ)集層的滲流性能。

③顆粒環(huán)邊泥晶化黏結(jié)傷害：沉積物中除碎屑顆粒外，也伴有大量的泥質(zhì)。骨架顆粒的表面常發(fā)育一層泥膜，泥膜在成巖期受流體環(huán)境的影響，亦?；煊幸恍┘?xì)粒結(jié)晶物或自身發(fā)生晶質(zhì)化，其結(jié)果是對(duì)顆粒的黏附性越來(lái)越強(qiáng)，且體積“越滾越大”，最終導(dǎo)致喉道閉塞、孔隙縮小，滲透性降低（見圖2e）。

④鐵離子浸染傷害：泥質(zhì)成分是一種蝕變產(chǎn)物，最易蝕變的原巖礦物為云母、閃石等暗色礦物，該類礦物中多含鐵離子，因而壓實(shí)作用排出的液體中多攜帶鐵離子。鐵離子進(jìn)入砂體最易浸入到結(jié)晶鹽的晶格中，形成含鐵方解石（見圖2f）和含鐵白云石，甚至形成菱鐵礦。被鐵浸染的結(jié)晶鹽后期一旦被有機(jī)酸和作業(yè)酸溶解，將會(huì)游離出大量的鐵離子，在pH值大于3.98時(shí)（室內(nèi)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)值）將產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀，堵塞儲(chǔ)集層孔隙和喉道，傷害儲(chǔ)集層滲透性。

⑤酸敏傷害：結(jié)晶鹽的酸敏傷害主要是針對(duì)土酸系列的敏感。土酸是油田常用的、也是必不可少的酸化用液，目的主要是利用其中的鹽酸溶解碳酸鹽，利用其中的氫氟酸溶解黏土等硅酸鹽填充物。但該原理中存在一個(gè)用酸矛盾問題，即對(duì)碳酸鹽和黏土礦物同時(shí)存在的儲(chǔ)集層進(jìn)行土酸酸化時(shí)，由于鹽酸與結(jié)晶鹽反應(yīng)的速度非常快，所以酸液進(jìn)入地層后首先反應(yīng)的是鹽酸，其對(duì)方解石和白云石快速溶解，并釋放出大量的鈣、鎂、鐵離子，這些陽(yáng)離子由于呈游離狀，很容易被氟離子所捕獲，形成大量的氟硅酸鉀等硅酸鹽沉淀物，對(duì)孔喉形成二次堵塞，傷害儲(chǔ)集層滲透性。

1.3 壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)集層的傷害

沉積物的埋藏、壓實(shí)作用是孔隙度降低的直接影響因素[16]。從開始沉積的非固結(jié)—弱固結(jié)到深埋過程中的固結(jié)-強(qiáng)固結(jié)等各個(gè)階段，巖石的孔隙度不斷降低。成巖礦物的不斷生成、堵塞，增加了孔隙度及滲透性降低的速度，最終成為低滲透層。機(jī)械壓實(shí)的主要傷害是使儲(chǔ)集層喉道逐漸變窄，滲透性降低，即便沒有完全堵塞，但喉道直徑降低至一定尺度后，在油藏開發(fā)過程中，將會(huì)發(fā)生“水鎖”、“賈敏”等效應(yīng)，影響流體流動(dòng)。其次，巖石體積的壓縮可導(dǎo)致黏土礦物變形、收縮、壓緊、遷移、脫水等現(xiàn)象，在后期地層水參與下，微弱的黏土膨脹和微量的黏土遷移即可造成窄細(xì)喉道的敏感性堵塞，降低儲(chǔ)集層滲透性。

另外，骨架顆粒因壓實(shí)作用不再互為點(diǎn)狀、線狀接觸，而是變?yōu)閴呵?、縫合狀接觸，壓實(shí)過程中將儲(chǔ)集層中的原油分隔為相互孤立的“不可動(dòng)油”，增加開采難度。

2 分步溶解、溶離增產(chǎn)改造技術(shù)

2.1 分步溶解、溶離的技術(shù)內(nèi)涵與特點(diǎn)

對(duì)已經(jīng)遭受傷害的低滲透砂巖儲(chǔ)集層進(jìn)行基質(zhì)酸化增產(chǎn)改造，必須針對(duì)儲(chǔ)集層巖石“組構(gòu)要素”研制出能夠有效溶解黏土礦物和結(jié)晶鹽的酸溶配方，除擴(kuò)充儲(chǔ)集層孔隙體積外還能有效保護(hù)巖石的孔隙架構(gòu)。由于填隙礦物類型多樣，與巖石架構(gòu)的顆粒成分化學(xué)性質(zhì)趨同，無(wú)法完全溶解、去除填隙物[17-18]。

有效溶解對(duì)流體有明顯阻滯作用的主要填隙物成分，有效提高儲(chǔ)集層滲流能力是酸化（酸壓）的主要目的（溶解）；被溶解填隙物的反應(yīng)殘?jiān)仨殢膸r石架構(gòu)中分離出來(lái)（溶離），才能有效改善和保護(hù)孔隙之間的連通性，按此原理可形成“分步溶解、溶離”增產(chǎn)改造技術(shù)。

以“分步溶解、溶離”原理為基礎(chǔ)研發(fā)的酸化（酸壓）配方以緩釋酸為主體，以超分子溶劑取代鹽酸溶解碳酸鹽、利用氟化氫銨+氟硼酸+氟磷酸復(fù)合體系溶解硅酸鹽，分步溶解、逐級(jí)實(shí)施，最終達(dá)到擴(kuò)孔增滲的目的：①該方法不僅規(guī)避了傳統(tǒng)用酸中由礦物之間的酸溶矛盾而導(dǎo)致的陽(yáng)離子結(jié)晶問題，也解決了鹽酸溶解含鐵碳酸鹽和綠泥石后，游離出的鐵離子沉淀問題；②為高嶺石的有效溶解創(chuàng)造了有利條件，高嶺石具有較大的比表面積，酸化配方中的緩蝕復(fù)合酸對(duì)高嶺石晶片具有極強(qiáng)的潤(rùn)濕性，雖酸性極弱，但與高嶺石晶片具有較大的接觸潤(rùn)濕面積，能夠迅速占據(jù)高嶺石的簇狀晶片表面，緩慢溶解并逐漸吞噬高嶺石殘晶，解決傳統(tǒng)酸化過程中高嶺石尚未溶解，骨架顆粒先被溶解的棘手問題；③針對(duì)氟硅酸鉀等副產(chǎn)物的防護(hù)可以充分利用超分子溶劑的絡(luò)合作用，該溶劑通過集成二甲苯等有機(jī)溶劑和鎳、鋅、鉻、銅、鋇等陽(yáng)離子添加劑自主合成，不僅能夠分解結(jié)晶鹽，而且能夠絡(luò)合金屬陽(yáng)離子并抑制其沉淀，同時(shí)能夠把礦物殘?jiān)纸鉃楦〉奈⒘?，微粒被絡(luò)合后隨后續(xù)酸液被推向儲(chǔ)集層基質(zhì)深部更為寬泛的空間并分散固定下來(lái)。

經(jīng)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（成功應(yīng)用超過100口井）證實(shí)該方法是可靠的，解決了傳統(tǒng)酸化后需要及時(shí)返排殘酸的技術(shù)難題，施工中可在關(guān)井至酸液基本呈現(xiàn)中性時(shí)進(jìn)行無(wú)返排投產(chǎn)作業(yè)。

2.2 分步溶解、溶離實(shí)驗(yàn)

儲(chǔ)集層填隙物包括10余種黏土礦物及其變種以及碳酸鹽、硫酸鹽等化學(xué)膠結(jié)物，這些礦物具有強(qiáng)敏感性，是儲(chǔ)集層（特別是低滲透儲(chǔ)集層）滲透性傷害的主要影響因素，嚴(yán)重影響原油的產(chǎn)出。解除泄油帶內(nèi)基質(zhì)填隙物的堵塞、提高近井地帶滲透率是儲(chǔ)集層增產(chǎn)的關(guān)鍵。

對(duì)儲(chǔ)集層樣品進(jìn)行巖石薄片浸漬實(shí)驗(yàn)和樣品斷面溶浸實(shí)驗(yàn)，在顯微鏡（偏光鏡、實(shí)體鏡）下反復(fù)觀察溶解效果（見圖3）。浸漬實(shí)驗(yàn)前偏光鏡觀測(cè)巖石顆粒邊緣模糊、粒間細(xì)粒填隙物較多（見圖3a），浸漬實(shí)驗(yàn)后顆粒骨架清晰，顆粒間的填隙物及黏附于顆粒上的礦物被逐步溶出，巖石孔隙度增大（見圖3b）。巖石斷面酸液溶浸實(shí)驗(yàn)也具有同樣效果，溶解前砂巖組構(gòu)填隙物混雜、含量高（見圖3c），溶解后砂巖組構(gòu)填隙物含量降低、類型減少，粒間孔隙增多（見圖3d）。

圖3 樊128井巖石薄片浸漬實(shí)驗(yàn)與溶解、溶離效果

采用“分步溶解、溶離”方法，開展各組實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選出單礦物最優(yōu)化學(xué)解堵方案。①高嶺石：高溫氟硼酸-氟磷酸-氟化氫銨自配復(fù)合體系，配合有機(jī)陽(yáng)離子黏土穩(wěn)定劑和自制軟防砂劑，溶離率 55%（以反應(yīng)殘液流出后原填隙物的溶蝕率計(jì)算）；②伊利石：自制溶離酸（一種由氟硼酸、氫氟酸、甲酸、乙酸配制的混合劑），配合軟防砂劑，溶離率30%；③蒙脫石：氟化氫銨與雙季銨鹽交替作用，配合5%～15%氯化鉀、氯化銨聯(lián)合使用，溶離率45%；④伊/蒙混層：溶離酸、雙季銨鹽、氯化銨、鹽酸、氟硼酸與軟防砂劑混配，溶離率38%；⑤綠泥石：溶離酸與8%鹽酸聯(lián)合使用，配合鐵鹽及超分子絡(luò)合劑，溶離率 90%；⑥含鐵方解石：10%鹽酸與鐵螯合劑混合使用，可部分溶解骨架顆粒，擴(kuò)滲效果最佳，溶離率達(dá) 98%；⑦含鐵白云石：超分子溶劑、鹽酸與鐵螯合劑混配，可部分溶解骨架顆粒，擴(kuò)滲效果佳，溶離率78%；⑧硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶等硫酸鹽沉淀：高濃度超分子溶劑與弱酸聯(lián)合使用，溶解速度緩慢，現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)要留有足夠的反應(yīng)時(shí)間，最高溶離率 24%；⑨菱鐵礦：鹽酸、鐵離子穩(wěn)定劑、有機(jī)土酸聯(lián)合使用，實(shí)驗(yàn)室使用王水效果最好，但考慮管柱腐蝕問題，一般配合高濃度緩蝕劑使用，溶離率 88%；⑩有機(jī)垢：復(fù)合解聚劑、溶劑油、有機(jī)土酸與超分子絡(luò)合劑聯(lián)合使用，溶離率 90%；?近井鉆井液（非基質(zhì)酸化）：高濃度土酸系列與高溫、高能緩蝕劑聯(lián)合使用，溶離率65%。

對(duì)于多種填隙物共存的儲(chǔ)集層，則應(yīng)采取反向“分步溶解、溶離”的方式進(jìn)行酸壓改造。如樊128-1井儲(chǔ)集層呈現(xiàn)低孔低滲多敏感性特征，其巖石的“組構(gòu)要素”為：架構(gòu)顆粒→伊/蒙混層黏土膜→微晶含鐵白云石→后期巨晶—粗晶方解石→自生蛭石狀高嶺石。該井可采用如下施工流程：①溶離酸復(fù)配解除高嶺石的傷害；②鹽酸復(fù)配解除方解石膠結(jié)物；③超分子溶劑復(fù)配解除白云石的填堵；④高溫氟硼酸體系解除伊/蒙混層黏膜；⑤無(wú)傷害頂替液溶離殘?jiān)?，施工時(shí)保證充足的關(guān)井反應(yīng)時(shí)間，確保殘?jiān)挠行茈x。

2.3 分步溶解、溶離增產(chǎn)原理

巖石的“組構(gòu)要素”，即礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造形態(tài)，構(gòu)成了復(fù)雜的儲(chǔ)油-聚油體系，酸液進(jìn)入巖石組構(gòu)中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)非常復(fù)雜，往往是溶解作用和再沉淀作用相伴生。在溶解作用發(fā)生的同時(shí)，新生礦物常以絮狀沉淀的形式出現(xiàn)。如果新生礦物所占據(jù)空間體積大于原填隙物空間體積，儲(chǔ)集層滲透性不但不能改善，反而會(huì)進(jìn)一步惡化。因此，應(yīng)該充分了解儲(chǔ)集層巖石骨架特征，鑒定骨架顆粒支撐下的填隙物成分、種類、數(shù)量、充填方式，研究施工中填隙物的動(dòng)態(tài)特征；設(shè)計(jì)能夠在地層條件下有效溶解填隙物、疏通儲(chǔ)集層喉道并且對(duì)巖石骨架不會(huì)造成影響的酸溶方案；優(yōu)化溶解順序，分步實(shí)施酸化作業(yè)，最終達(dá)到擴(kuò)大孔隙體積、改善儲(chǔ)集層滲透性、提高油井產(chǎn)量的目的。

巖石與酸液發(fā)生作用旨在使儲(chǔ)集層孔隙度和滲透率得到提高，這是酸-巖作用建立的基本條件。鑒定儲(chǔ)集層礦物成分和認(rèn)清儲(chǔ)集層微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)是選擇酸液的依據(jù)，同時(shí)要考慮礦物的化學(xué)組成、儲(chǔ)集層原始物性條件以及所含油、氣、水的性質(zhì)等?！胺植饺芙狻⑷茈x”酸化（酸壓）增產(chǎn)的主要原理可概括為：針對(duì)低滲透儲(chǔ)集層有限的泄流半徑，采用“分步溶解、溶離”酸化（酸壓）處理技術(shù)，在近井地帶形成半徑數(shù)米至數(shù)十米的高滲泄流帶，擴(kuò)大泄流半徑，達(dá)到增產(chǎn)、增注的目的。

3 應(yīng)用實(shí)例

為驗(yàn)證方法的有效性，在低滲透油藏進(jìn)行分類解堵試驗(yàn)：①低滲透新開發(fā)區(qū)塊，儲(chǔ)集層基質(zhì)滲透率低，探井試油日產(chǎn)油量達(dá)不到商業(yè)油流標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)的酸化主要是采用土酸、鹽酸等常規(guī)油田化學(xué)用劑解堵，對(duì)儲(chǔ)集層復(fù)雜的“組構(gòu)要素”不具有針對(duì)性；②經(jīng)多年開發(fā)的低滲透老開發(fā)區(qū)塊，開發(fā)初期普遍采用壓裂工藝，區(qū)塊儲(chǔ)量動(dòng)用率很低但含水率很高，后期改造難度大；③注水井解堵，注水增壓過程中，注水井井底附近堵塞，注水壓力逐漸升高至管網(wǎng)限壓，注水量逐漸降低，周圍油井產(chǎn)量遞減加快。

3.1 低滲透新開發(fā)區(qū)塊

濟(jì)陽(yáng)坳陷樊128區(qū)塊沙三段為低滲透砂巖儲(chǔ)集層，探井試油及開發(fā)初期單井產(chǎn)油量均偏低，主要原因?yàn)閮?chǔ)集層低孔低滲，酸敏、速敏等傷害嚴(yán)重。按“分步溶解、溶離”思路設(shè)計(jì)的酸化解堵方案，在樊 128-2井實(shí)施后獲日產(chǎn)14 t高產(chǎn)商業(yè)油流。

濟(jì)陽(yáng)坳陷瓦屋地區(qū)夏 463井砂巖儲(chǔ)集層滲透率僅0.2×10-3μm2，無(wú)自然產(chǎn)能，實(shí)施“分步溶解、溶離”酸化措施，初期產(chǎn)油量為8 t/d，后期穩(wěn)定在3～4 t/d，目前累計(jì)產(chǎn)量超過1.0×104t，在超低滲油井中較為罕見。

3.2 低滲透老開發(fā)區(qū)塊

濟(jì)陽(yáng)坳陷純梁油區(qū)F151、F16、C26等區(qū)塊古近系沙三段濁積砂巖和沙四段灘壩砂巖低滲透儲(chǔ)集層，經(jīng)過多年開采，地層能量嚴(yán)重下降，單井出液量逐年遞減，多數(shù)油井已無(wú)經(jīng)濟(jì)效益。地層壓力系數(shù)小于 0.7時(shí)，油井基本停產(chǎn)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)集層中黏土礦物總量約為 12%，其中對(duì)儲(chǔ)集層潛在傷害最大的假六邊形“書頁(yè)狀”高嶺石、對(duì)酸極其敏感的綠泥石占黏土礦物的 60%；除黏土礦物外，斑塊狀碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)儲(chǔ)集層滲透性也具有傷害。

根據(jù)“分步溶解、溶離”技術(shù)原理，該區(qū)塊采用的酸化方案為：①注入低濃度NH4Cl前置液，形成無(wú)副作用酸性介質(zhì)環(huán)境，并穩(wěn)定高嶺石；②擠入適宜濃度的高溫氟硼酸復(fù)合體系后置，對(duì)高嶺石進(jìn)行緩慢補(bǔ)給性酸溶；③注入中等濃度鹽酸配以適量有機(jī)酸，迅速溶解綠泥石，在酸液耗盡之前（保持pH值小于3.98）返排反應(yīng)殘?jiān)?，提高?chǔ)集層孔隙度；④使用異抗壞血酸輔助劑，防止Fe2+、Fe3+的再次沉淀；⑤使用濃縮磷酸或低濃度鹽酸深入緩蝕少量碳酸鹽膠結(jié)物。

采用該方案對(duì)F151-8等10余口井進(jìn)行了改造，均獲得商業(yè)油流，并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)。措施前日產(chǎn)油0～0.90 t，平均0.44 t，含水率20%～100%，平均73.6%；措施后日產(chǎn)油 2.40～3.50 t，平均 3.02 t，含水率 20.0%～80.0%，平均48.6%，效果良好。

3.3 注水井解堵

濟(jì)陽(yáng)坳陷純梁油區(qū)CX103井初期為油井，后因地層能量不足轉(zhuǎn)注，轉(zhuǎn)注初期注水順暢，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間注水后井底附近堵塞，注水壓力升高，日注水量逐漸降低，最終超過主管網(wǎng)限壓停注。該類井在純梁油區(qū)沙四段上亞段灘壩砂區(qū)塊多達(dá)數(shù)十口，嚴(yán)重影響了注水開發(fā)效果。

針對(duì)CX103井具體情況設(shè)計(jì)的“分步溶解、溶離”酸化方案為：①超分子溶劑與復(fù)合酸聯(lián)用，先期溶解注水井井口因溫度、壓力變化導(dǎo)致溶解度降低而形成的碳酸鹽結(jié)晶物；②用氟硼酸、活性水、硝酸鈉混合配成的“點(diǎn)觸酸”溶解、溶離儲(chǔ)集層中各類黏土礦物，并抑制殘?jiān)亩味氯?。解堵工藝?shí)施后，設(shè)計(jì)配注30 m3/d，實(shí)注30 m3/d，穩(wěn)定注水已超過1年。該油區(qū)采用該方法進(jìn)行酸化的注水井共 9口，措施前泵壓26.0～35.0 MPa，平均31.0 MPa，設(shè)計(jì)配注量26.0～36.0 m3/d，平均31.4 m3/d，實(shí)際注水量0～7.0 m3/d，平均1.6 m3/d；措施后泵壓10.0～30.0 MPa，平均24.0 MPa，設(shè)計(jì)配注量12.0～30.0 m3/d，平均21.3 m3/d，實(shí)際注水量10.0～30.0 m3/d，平均21.3 m3/d，全部達(dá)到配注目標(biāo)，增注效果顯著。

4 應(yīng)用前景與意義

目前中國(guó)原油需求對(duì)外依存度已接近 70%[19-20]，有效動(dòng)用低品位石油資源意義重大。對(duì)國(guó)際上推行的大規(guī)模壓裂增產(chǎn)方式，無(wú)論東部老油區(qū)還是西部新油區(qū)，中國(guó)都投入了大量的資金，但收益卻多不能達(dá)到預(yù)期效果。以往油氣行業(yè)多注重對(duì)采油工藝、油田化學(xué)以及一系列采油助劑的研究，沒有把礦物組成及其對(duì)儲(chǔ)集層的傷害作為制約油氣產(chǎn)出的重要因素進(jìn)行分析?！胺植饺芙?、溶離”酸化新技術(shù)主要針對(duì)儲(chǔ)集層巖石的“組構(gòu)要素”進(jìn)行精細(xì)分析，從微觀角度入手，設(shè)計(jì)合理的酸化（酸壓）用液配方并分步實(shí)施，針對(duì)性強(qiáng)。勝利、江漢等油田 100井次以上（成功率接近100%）增產(chǎn)、增注實(shí)例證實(shí)了該技術(shù)的可靠性與適用性，具有廣闊的推廣價(jià)值。

目前，僅勝利油田的低滲透難動(dòng)用儲(chǔ)量規(guī)模就達(dá)數(shù)億噸，全國(guó)低滲透難動(dòng)用儲(chǔ)量規(guī)模更大[21-22]。這些資源的有效開發(fā)動(dòng)用直接關(guān)乎國(guó)家能源安全。東部油區(qū)老開發(fā)區(qū)塊（也包括中、高滲油藏），含水率已經(jīng)很高，剩余資源量挖潛是目前的主攻方向，通過低產(chǎn)井、注水井的增產(chǎn)增注改造，老油田還可采出大量原油。

對(duì)巖石礦物學(xué)性質(zhì)進(jìn)行精細(xì)研究，將地質(zhì)-巖石-化學(xué)-工藝緊密結(jié)合，形成綜合配套技術(shù)并推廣應(yīng)用是下一步的主攻方向。

5 結(jié)論

影響低滲透砂巖儲(chǔ)集層滲透性的主要因素有3種：①砂巖顆粒骨架間泥質(zhì)充填物堵塞滲流通道；②同沉積地層水在深埋過程中礦化度-溶解度變化、地層流體不均衡遷變引發(fā)礦物結(jié)晶沉淀占據(jù)孔喉空間；③巖石在上覆壓力作用下逐漸深埋，骨架碎屑經(jīng)壓實(shí)更致密，滲流通道變窄。

低滲透砂巖儲(chǔ)集層中泥質(zhì)、黏土礦物對(duì)儲(chǔ)集層滲透性的傷害主要表現(xiàn)為以高嶺石為主的自形晶粒狀黏土礦物在流體運(yùn)動(dòng)過程中造成微粒嵌堵、蒙脫石或伊/蒙混層礦物遇外來(lái)流體膨脹、針片狀結(jié)構(gòu)的伊利石桁架于顆粒之間形成“搭橋”3種傷害形式。結(jié)晶鹽對(duì)滲透率的傷害主要表現(xiàn)為孔隙嵌晶（斑塊狀分布）、喉道-裂縫脈狀充填、顆粒環(huán)邊泥晶化黏結(jié)、鐵離子浸染及酸敏等5種傷害形式。

針對(duì)低滲透儲(chǔ)集層“組構(gòu)要素”特征提出的“分步溶解、溶離”酸化（酸壓）配方以緩釋酸為主體，以超分子溶劑取代鹽酸溶解碳酸鹽、利用氟化氫銨+氟硼酸+氟磷酸復(fù)合體系溶解硅酸鹽，分步溶解、逐級(jí)實(shí)施，最終達(dá)到擴(kuò)孔增滲的目的。“分步溶解、溶離”酸化（酸壓）改造技術(shù)能有效溶解對(duì)孔隙中流體有明顯阻滯作用的主要填隙物成分，并能將被溶解的填隙物反應(yīng)殘?jiān)鼜膸r石架構(gòu)中分離出來(lái)，擴(kuò)大有效泄流半徑，實(shí)現(xiàn)單井增產(chǎn)增注。經(jīng)礦場(chǎng)試驗(yàn)證實(shí)該技術(shù)可靠實(shí)用，可為中國(guó)東部低滲透石油儲(chǔ)量升級(jí)、開發(fā)建產(chǎn)提供技術(shù)支撐。