陳兵兵 武富禮 袁 珍 李?lèi)?ài)榮

(1. 西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院， 西安 710065；2. 陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 西安 710065)

0 前 言

油田勘探開(kāi)發(fā)是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，如果油藏原始物理化學(xué)平衡狀態(tài)在工作中被破壞，就會(huì)影響油田的開(kāi)發(fā)效果和采收率[1]。油氣儲(chǔ)層破壞的實(shí)質(zhì)是，儲(chǔ)層與外來(lái)液體及其攜帶的固體顆粒不相匹配而使儲(chǔ)層滲透率降低，最終導(dǎo)致油氣產(chǎn)量降低[1]。Z井區(qū)位于鄂爾多斯盆地中部(簡(jiǎn)稱(chēng)“鄂中”)，其含油層段位于上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組，有多種含油組合。近年來(lái)，由于對(duì)井區(qū)儲(chǔ)層敏感性損害的認(rèn)識(shí)不夠深入，因此在勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)儲(chǔ)層造成了一些傷害[2]。為了減少開(kāi)發(fā)中的儲(chǔ)層傷害，本次研究將針對(duì)Z井區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層進(jìn)行敏感性分析，評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的破壞程度。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組主要為河流三角洲相沉積體系，其中長(zhǎng)4+5期湖盆以淺湖為主。由于沉積速率高于局部地區(qū)，湖盆在小范圍內(nèi)經(jīng)歷了短暫的湖平面波動(dòng)(湖進(jìn))，湖泊面積在短時(shí)間內(nèi)擴(kuò)大，三角洲形成過(guò)程趨緩，沉積中的泥巖含量增加[3]。

研究區(qū)位于鄂中，為一平緩的西傾單斜構(gòu)造，地層傾角小于1°，內(nèi)部構(gòu)造簡(jiǎn)單，局部發(fā)育部分低幅度鼻狀隆起(見(jiàn)圖1)[4]。研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層為三角洲平原沉積環(huán)境，分流河道砂體為研究區(qū)的主要骨架砂體，砂體沿河道方向呈條帶狀或連片狀分布，連通性較好。

2 儲(chǔ)層基本特征

2.1 巖石學(xué)特征

從研究區(qū)長(zhǎng)4+5油層組采集30塊樣品，委托西安阿伯塔資環(huán)分析測(cè)試技術(shù)有限公司對(duì)其進(jìn)行鑄體薄片鑒定分析。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)環(huán)境為溫度25 ℃、濕度(RH)52%，檢測(cè)所用偏光顯微鏡為59XC-PC，巖石薄片鑒定檢測(cè)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為《巖石薄片鑒定》(SY/T 5368 — 2016)。

薄片鑒定結(jié)果顯示，砂巖類(lèi)型以長(zhǎng)石砂巖為主，另有少量巖屑長(zhǎng)石砂巖。其中，長(zhǎng)石占比約57%，石英占比約34%，巖屑占比約1.7%，巖屑類(lèi)型以變質(zhì)巖巖屑為主。此外，填隙物的含量較低(平均6.79%左右)，且以膠結(jié)物為主，其成分又以方解石為主，含少量綠泥石。

2.2 孔隙結(jié)構(gòu)與物性特征

對(duì)鑄體薄片的孔隙與特性特征進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)環(huán)境為溫度25 ℃、濕度(RH)52%?？紫犊臻g被染色的樹(shù)脂或液態(tài)膠所灌注，便于鏡下直接觀察。巖石薄片鑒定的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)仍為《巖石薄片鑒定》(SY/T 5368 — 2016)。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置示意圖

薄片鑒定結(jié)果顯示，長(zhǎng)4+5油層組砂巖整體較致密，局部孔隙發(fā)育良好。其面孔率主要分布于0.15%～10.25%，平均面孔率為4.89%。 孔隙類(lèi)型主要為粒間孔和次生溶孔(見(jiàn)圖2)：粒間孔發(fā)育最為充分，且連通性好，是研究區(qū)長(zhǎng)4+5油層組的主要儲(chǔ)集空間；次生溶孔主要為長(zhǎng)石溶孔(平均0.45%)，可見(jiàn)少量巖屑溶孔(平均0.16%)等。溶蝕孔的發(fā)育增加了孔隙的連通性，從而改善了儲(chǔ)層質(zhì)量，對(duì)儲(chǔ)層物性具有較大貢獻(xiàn)[5]。

研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層的孔徑為8.63～108.37 μm(平均值為52.82 μm)，喉道直徑為2.85～10.53 μm(平均值為6.13 μm)。根據(jù)鄂爾多斯盆地中生界儲(chǔ)層孔隙喉道分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，確定本區(qū)儲(chǔ)層孔喉組合類(lèi)型以小 — 中孔粗喉型為主。

通過(guò)物性分析可知：長(zhǎng)4+5油層組孔隙度為1.68%～19.99%，平均值為12.03%；滲透率為(0.01～3.19)×10-3μm2，平均0.73×10-3μm2；平均含油飽和度為42.92%；平均含水飽和度為55.77%。因此，認(rèn)為研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層屬于低孔、特低滲儲(chǔ)層。

圖2 研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層溶蝕粒間孔鏡下照片

3 儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)

儲(chǔ)層敏感性主要包括速敏性、水敏性、酸敏性、堿敏性和鹽敏性。在油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，外來(lái)流體的相互作用和地層壓力變化會(huì)損害儲(chǔ)層敏感性，使儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)被破壞、物性惡化，進(jìn)而影響油田開(kāi)發(fā)效果[5]。在此，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)Z井區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層的敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)，以明確其敏感性特征。

3.1 速敏性

速敏性，指因流體的速度變化而引起微粒運(yùn)移、堵塞喉道，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率下降的現(xiàn)象[6]。對(duì)取自研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層的4組實(shí)驗(yàn)樣品作了速敏性實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果顯示其速敏指數(shù)為40.93%～62.97%，平均為47.97%。研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層速敏性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。根據(jù)儲(chǔ)層速敏性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確認(rèn)該儲(chǔ)層整體上具有中等偏弱 — 中等偏強(qiáng)速敏性，最大臨界流速為0.25 mL/min。當(dāng)注水速度超過(guò)最大臨界流速時(shí)，將會(huì)加大對(duì)儲(chǔ)層的損害。因此，注水速度應(yīng)小于臨界注水速度，以減弱儲(chǔ)層的水敏性。

表1 研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層速敏性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

在原始地層狀態(tài)下，巖石中具有潛在敏感性的礦物保持平衡狀態(tài)。當(dāng)?shù)V化度低的流體或外來(lái)淡水進(jìn)入地層后[7]，周?chē)h(huán)境的變化會(huì)使這些流體變得極不穩(wěn)定，從而發(fā)生水化、膨脹、分散及遷移，導(dǎo)致孔喉堵塞、地層滲透率下降。對(duì)取自研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層的4組實(shí)驗(yàn)樣品作了水敏性實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果顯示其水敏指數(shù)為46.69%～56.24%，平均為50.37%。研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層水敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。 根據(jù)水敏性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確認(rèn)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層整體上具有中等偏弱 — 中等偏強(qiáng)水敏性。

表2 研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層水敏性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.3 鹽敏性

當(dāng)?shù)V化度不同的外來(lái)流體進(jìn)入地層后，隨著周?chē)h(huán)境的變化與儲(chǔ)層中的黏土礦物發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致其體積增大而發(fā)生堵塞，造成儲(chǔ)層損害[8-9]。發(fā)生鹽敏的臨界礦化度越高，儲(chǔ)層的鹽敏性就越強(qiáng)。對(duì)取自研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層的4塊樣品作了鹽敏性實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果顯示其鹽敏指數(shù)為43.10%～53.59%，平均為47.70%。研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層鹽敏性實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)如表3所示。根據(jù)鹽敏性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層整體上具有中等偏弱 — 中等偏強(qiáng)鹽敏性，臨界鹽度為82 500 mg/L。在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)確保臨界礦化度值低于注水的礦化度，否則將會(huì)損害儲(chǔ)層，致使儲(chǔ)層滲透率降低。

表3 研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層鹽敏性實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

黏土礦物與進(jìn)入儲(chǔ)層的酸性溶液發(fā)生反應(yīng)而使儲(chǔ)層孔隙喉道堵塞[10-11]，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率降低。如果儲(chǔ)層存在酸溶性堵塞[12-13]，注入工作液不僅能溶解一些巖石礦物、去除酸溶性堵塞，而且能擴(kuò)大儲(chǔ)層通道、提高儲(chǔ)層滲透率。對(duì)取自研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層的4塊實(shí)驗(yàn)樣品作了酸敏性分析，結(jié)果顯示其酸敏指數(shù)為24.35%～49.16%，平均為33.06%。研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層酸敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。根據(jù)酸敏性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層整體上具有弱 — 中等偏弱酸敏性。

表4 研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層酸敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

黏土礦物與堿液之間發(fā)生反應(yīng)后形成沉淀，從而堵塞孔隙運(yùn)移喉道，造成堿敏性損害[12-14]。對(duì)取自研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層的4塊樣品作了堿敏性分析，結(jié)果顯示其堿敏指數(shù)為45.21%～51.79%，平均為47.90%。根據(jù)堿敏性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層整體上具有中等偏弱 — 中等偏強(qiáng)堿敏性。研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層堿敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5所示。堿液的pH值變化對(duì)滲透率有一定影響，當(dāng)堿液的pH值增大時(shí)，滲透率明顯降低。在油田勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中，射孔液、壓井液、鉆井泥漿液等工作液均為堿性液體[13-14]。這些堿性工作液進(jìn)入儲(chǔ)層中，與礦物、流體發(fā)生作用，從而引起儲(chǔ)層滲透性下降，因此需進(jìn)一步明確其臨界pH值。

表5 研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層堿敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)孔隙結(jié)構(gòu)分析、鑄體薄片鑒定、X-全巖衍射、巖心敏感性實(shí)驗(yàn)，對(duì)鄂中Z井區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層的敏感性作了研究。

研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層屬于低孔、特低滲儲(chǔ)層，主要含長(zhǎng)石砂巖和少量巖屑長(zhǎng)石砂巖，孔隙類(lèi)型主要為粒間孔和粒間溶孔。其中：孔隙度為1.68%～19.99%，平均為12.03%；滲透率為(0.01～3.19)×10-3μm2，平均為0.73×10-3μm2。該儲(chǔ)層的敏感性表現(xiàn)為中等偏弱 — 中等偏強(qiáng)速敏性、中等偏弱 — 中等偏強(qiáng)水敏性、中等偏弱 — 中等偏強(qiáng)鹽敏性、弱 — 中等偏弱酸敏性、中等偏弱 — 中等偏強(qiáng)堿敏性。