南堡油田1號(hào)構(gòu)造東一段儲(chǔ)層酸敏分析

徐建華,吳 均,羅 成,劉 京,于夢(mèng)紅,顏 菲

(中國(guó)石油冀東油田采油工藝研究院,河北唐山 063200)

南堡油田1號(hào)構(gòu)造東一段儲(chǔ)層酸敏分析

徐建華,吳 均,羅 成,劉 京,于夢(mèng)紅,顏 菲

(中國(guó)石油冀東油田采油工藝研究院,河北唐山 063200)

酸化也會(huì)產(chǎn)生某些不溶性物質(zhì)堵塞孔喉,給儲(chǔ)層帶來新的損害,即產(chǎn)生酸敏反應(yīng)。儲(chǔ)層酸敏性分析可為儲(chǔ)層酸化改造及酸液配方研究提供依據(jù)。南堡油田1號(hào)構(gòu)造東一段34塊巖心酸敏評(píng)價(jià)結(jié)果表明儲(chǔ)層土酸酸敏程度為強(qiáng)—極強(qiáng)。酸敏流動(dòng)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與所用巖心的滲透率、黏土總含量、不同黏土礦物含量,測(cè)試流體的酸濃度等有關(guān)。滲透率高的巖心易發(fā)生酸敏損害,黏土含量高的巖心酸敏損害原因復(fù)雜。測(cè)試流體中HF酸濃度越高,酸敏損害程度越大。高濃度酸液對(duì)膠結(jié)物的過度溶失,破壞巖石結(jié)構(gòu),產(chǎn)生微粒,堵塞孔喉,造成滲透率的降低,是造成南堡油田1號(hào)構(gòu)造東一段酸敏強(qiáng)的主要原因。酸敏地層采用合適的酸液濃度或體系,可以采取酸化達(dá)到增產(chǎn)目的。

南堡油田;東一段;強(qiáng)酸敏;酸敏原因;過度溶失

南堡1號(hào)構(gòu)造處于南堡油田的西南部,構(gòu)造位置處于單斷型凹陷的斜坡帶。東一段油層巖性以灰白色、淺灰色中厚層細(xì)砂巖為主。因儲(chǔ)層物性較好等因素,鉆完井和日常作業(yè)過程中易受到污染,需通過取酸化來恢復(fù)油井的生產(chǎn)能力。儲(chǔ)層酸敏性分析是在儲(chǔ)層巖石的巖石學(xué)及物性特征等基礎(chǔ)上,分析其潛在酸敏感性因素,結(jié)合流動(dòng)實(shí)驗(yàn)定量分析評(píng)價(jià)其對(duì)油層損害程度,為儲(chǔ)層酸化改造及酸液配方研究提供依據(jù)。筆者通過南堡油田1號(hào)構(gòu)造東一段巖心分析測(cè)試和室內(nèi)酸敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn),從巖心滲透率、黏土含量及不同黏土礦物含量、不同酸濃度,對(duì)南堡油田1號(hào)構(gòu)造東一段儲(chǔ)層酸敏發(fā)生機(jī)理作初步研究和探討。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 儲(chǔ)層物性特征

南堡油田1號(hào)構(gòu)造東一段儲(chǔ)層孔隙度平均23.73%,滲透率平均291.94×10-3μm2,為中孔中滲儲(chǔ)層。儲(chǔ)層層內(nèi)非均質(zhì)性強(qiáng)。儲(chǔ)集空間主要是孔隙,主要發(fā)育有粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？缀宛ね恋V物晶間微孔等5種孔隙類型。儲(chǔ)層孔隙類型主要為原生粒間孔,孔喉半徑變化較大?？紫督Y(jié)構(gòu)特征為中孔細(xì)喉型,孔喉分選性很差,均質(zhì)程度低。

1.2 巖石學(xué)特征

儲(chǔ)層巖石為長(zhǎng)石巖屑砂巖。碎屑成分主要由石英、長(zhǎng)石和巖屑組成,長(zhǎng)石以堿性長(zhǎng)石為主,石英、長(zhǎng)石含量相差不大。儲(chǔ)層巖性較細(xì),儲(chǔ)層以細(xì)砂巖、不等粒砂巖和粉砂巖為主,為弱固結(jié)砂巖儲(chǔ)層。石英含量平均為33.5%,長(zhǎng)石含量平均為24.2%,巖屑含量平均為42.4%。碎屑顆粒一般為次棱～次圓狀,分選中等,顆粒間以點(diǎn)—線、線—點(diǎn)接觸為主。填隙物含量較低,平均小于5%,膠結(jié)物以泥質(zhì)為主,平均含量4.6%,膠結(jié)類型以孔隙充填式膠結(jié)為主。從X衍射資料統(tǒng)計(jì)分析,儲(chǔ)層粒間黏土主要為高嶺石、蒙脫石,次為伊利石,伊/蒙混層、綠泥石含量較少。黏土總量平均9.52%,高嶺石相對(duì)含量平均55.1%,蒙脫石相對(duì)含量平均26.2%,伊利石相對(duì)含量平均7.27%,綠泥石相對(duì)含量平均5.59%。

1.3 酸敏因素分析

酸敏性導(dǎo)致地層損害的形式主要有兩種,一種是產(chǎn)生化學(xué)沉淀或凝膠,二是破壞巖石原有結(jié)構(gòu),產(chǎn)生或加劇速敏性[1]。

巖石學(xué)特征及物性特征等結(jié)合X衍射、電鏡、薄片等實(shí)驗(yàn)資料分析,儲(chǔ)層巖性較細(xì)、弱膠結(jié)、酸敏礦物的存在及孔喉結(jié)構(gòu)等內(nèi)在因素使得南堡油田Ed1段儲(chǔ)層存在潛在的酸敏感性傷害因素。酸液對(duì)膠結(jié)物的過度溶失,破壞巖石結(jié)構(gòu),產(chǎn)生微粒,堵塞孔喉,造成滲透率的降低。綠泥石及大量各類硅酸鹽礦物,可能與酸作用形成鐵化合物、氟化鈣、氟硅酸鹽、氫氧化鋁等沉淀。

2 酸敏實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

選取樣品按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[2]進(jìn)行土酸酸敏流動(dòng)實(shí)驗(yàn)。所有實(shí)驗(yàn)巖心正向用模擬地層水測(cè)出巖心滲透率;反向注人1倍孔隙體積的鹽酸(15% HCl);再反向注入0.5～1倍孔隙體的土酸(3% HF+12%HCl)靜置反應(yīng)1 h;正向注入模擬地層水測(cè)定巖心注酸后的滲透率。運(yùn)用公式判斷酸敏損害程度的大小。酸敏損害程度的表達(dá)式為

式中:Ia為酸敏指數(shù);K’f為注酸前巖心滲透率,μm2;Kad為注酸后巖心滲透率,μm2。

34塊巖心的酸敏損害評(píng)價(jià)結(jié)果見表1。

表1 南堡1號(hào)構(gòu)造東一段酸敏評(píng)價(jià)結(jié)果匯總Tab.1 The summary of acid sensitive results on the east section of structure No.1 in Nanpu Oilfield

從表1看出,34塊巖心評(píng)價(jià)結(jié)果中,28塊巖心酸敏指數(shù)為弱—極強(qiáng),酸敏損害程度主要分布在中等偏強(qiáng)—強(qiáng)的范圍。

2.2 實(shí)驗(yàn)分析

2.2.1 巖心物性與酸敏損害程度的關(guān)系

(1)巖心滲透率

對(duì)比酸敏流動(dòng)實(shí)驗(yàn)用巖心的空氣滲透率與相應(yīng)的酸敏數(shù)值發(fā)現(xiàn):酸敏指數(shù)與巖心空氣滲透率大小有一定關(guān)系(表2)。滲透率在(50～200)× 10-3μm2之間的巖心,無酸敏、中等偏弱酸敏的比例為45.4%,中等偏強(qiáng)酸敏的占27.2%;滲透率在大于200×10-3μm2的巖心,中等偏強(qiáng)酸敏的占73.3%。根據(jù)這一現(xiàn)象分析:東一段儲(chǔ)層膠結(jié)疏松,滲透率越高巖心膠結(jié)程度越差,此時(shí)如果酸液濃度選擇不當(dāng)過高,易造成巖石骨架過分溶蝕,破壞地層穩(wěn)定性,發(fā)生微粒運(yùn)移,導(dǎo)致滲透率下降,酸敏損害嚴(yán)重。

表2 不同滲透率下巖心的酸敏指數(shù)Tab.2 The acid-sensitive index of cores with different permeability

(2)巖心黏土總量

儲(chǔ)層傷害機(jī)理的主要研究對(duì)象為自生黏土、未被保護(hù)的黏土黏接劑和少數(shù)孔隙邊界的碎屑黏土[3]。酸敏流動(dòng)實(shí)驗(yàn)中參與反應(yīng)的黏土主要在流動(dòng)通道內(nèi)。南堡油田東一段儲(chǔ)層巖心酸敏指數(shù)與黏土含量的統(tǒng)計(jì)中,發(fā)現(xiàn)黏土含量低于10%的巖心酸敏指數(shù)主要集中在20%～50%,而黏土含量高于10%的巖心酸敏指數(shù)范圍大,從5%～90%均有分布(圖1)。推測(cè)含黏土礦物量較高的巖心,黏土分布的位置廣,發(fā)生酸敏損害的原因復(fù)雜,不確定因素多。

圖1 黏土含量與酸敏指數(shù)的關(guān)系Fig.1 The relationship between clay content and acid-sensitive index

(3)巖心中不同黏土礦物的含量

不同黏土礦物與酸反應(yīng)不同,對(duì)巖心酸敏損害程度影響不同。通過統(tǒng)計(jì)巖心中綠泥石、蒙脫石、伊利石、高嶺石含量與酸敏指數(shù)結(jié)果的關(guān)系(圖2～圖5),發(fā)現(xiàn)南堡油田1號(hào)構(gòu)造巖心黏土礦物中綠泥石、蒙脫石、伊利石、高嶺石含量的高低都與酸敏指數(shù)大小沒有關(guān)系。推測(cè)被認(rèn)為公認(rèn)的酸敏礦物綠泥石絕對(duì)含量低,對(duì)酸敏的影響不明顯。

圖2 綠泥石含量與酸敏數(shù)值關(guān)系Fig.2 The relationship between the content of chlorite and value of acid sensitivity

圖3 蒙脫石含量與酸敏數(shù)值關(guān)系Fig.3 The relationship between the content of montmorillonite and value of acid sensitivity

圖4 伊利石含量與酸敏數(shù)值關(guān)系Fig.4 The relationship between the content of illite and value of acid sensitivity

圖5 高嶺石含量與酸敏數(shù)值關(guān)系Fig.5 The relationship between the content of kaolinite and value of acid sensitivity

2.2.2 不同酸濃度的測(cè)試流體與酸敏損害程度的關(guān)系

用低濃度土酸(12%鹽酸+1%氫氟酸)與常規(guī)土酸(12%鹽酸+3%氫氟酸)分別作為酸敏流動(dòng)實(shí)驗(yàn)的流體,開展了不同酸液體系的南堡油田東一段巖心酸敏損害流動(dòng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)(表3),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了南堡油田1號(hào)構(gòu)造儲(chǔ)層的酸敏損害程度與酸液使用濃度有關(guān)。高濃度酸液的過度溶蝕,使得巖心骨架破壞嚴(yán)重,造成內(nèi)部顆粒運(yùn)移,堵塞滲流孔道。

表3 不同酸液的巖心酸敏感性評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 The acid-sensitive evaluation results of different acid

3 結(jié)論

(1)南堡油田1號(hào)構(gòu)造東一段儲(chǔ)層酸敏以中等偏強(qiáng)—強(qiáng)為主。

(2)造成南堡油田1號(hào)構(gòu)造東一段儲(chǔ)層酸敏較強(qiáng)的主要原因是高濃度HF與巖心的反應(yīng),使得巖心骨架破壞嚴(yán)重,造成內(nèi)部顆粒運(yùn)移,堵塞滲流孔道。

(3)南堡油田東一段儲(chǔ)層酸敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果受巖心滲透率、巖心黏土含量、測(cè)試流體的酸濃度影響。

(4)酸敏地層采用合適的酸液濃度或體系,是可以采取酸化措施達(dá)到增產(chǎn)目的。

[1]向廷生,佘躍惠,舒福昌.青海東部氣田酸化損害評(píng)價(jià)研究[J].鉆采工藝,1999,22(6):29-32.

[2]國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì).SY/T5358—2002儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法[S].北京:石油工業(yè)出版社,2002.

[3]米卡爾J.?？酥Z米德斯,肯尼斯G.諾爾特.油藏增產(chǎn)措施(第三版)[M].張保平譯.北京:石油工業(yè)出版社,2002.

The analysis of acid sensitivity on the first east section of No.1 structure in Nanpu Oilfield

Xu Jianhua,Wu Jun,Luo Cheng,Liu Jing,Yu Menghong,Yan Fei
(Production Technology Research Institute of Jidong Oilf ield Company,PetroChina,Tangshan063200)

Acidification will produce some insoluble materials which will plug the pore throats and bring new damage on oil reservoirs.This phenomenon is called acid-sensitivity.In order to provide materials for acidizing fluid and acidification,the acid-sensitive analysis is conducted.It is experimented that the mud acid sensitivity is strong or too strong in the east section of No.1 structure of Nanpu Oilfield in the way of 34 drill cores.This result is related to the permeability,the total content of clay,the content of different clay mineral and acid concentration.it is easy to cause acid-sensitive damage in high permeability zones. There are many factors which will influence the acid-sensitive formation damage in the high mineral cores. The higher the concentration of HF acid is,the greater the acid-sensitive formation damage is.The main reasons for strong acid sensitivity in the east section of No.1 structure of Nanpu Oilfield is that the overdissoluted cements,which have caused the breaking structure of rock,the migration of particles blocked seepage pore and decreasing permeability.It is very important to use proper acid systems and proper concentration to increase production in the acid-sensitive reservoirs.

Nanpu Oilfield;the first east section;strong acid sensitivity;reasons for acid sensitivity; overdissoluted

book=2,ebook=72

TE258.3

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.02.063

1008-2336(2010)02-0063-04

2010-01-13;改回日期:2010-03-22

徐建華,1973年生,女,高級(jí)工程師,1995年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院,主要從事油田增產(chǎn)方面研究。E-mail:xu jh188@petrochina. com.cn。