塔南凹陷銅缽廟組與南屯組儲(chǔ)層敏感性分析

張湘娟

(中油大慶油田有限責(zé)任公司,黑龍江 大慶 163712)

塔南凹陷銅缽廟組與南屯組儲(chǔ)層敏感性分析

張湘娟

(中油大慶油田有限責(zé)任公司,黑龍江 大慶 163712)

塔南凹陷銅缽廟組與南屯組儲(chǔ)層含大量凝灰質(zhì),由于其具有較強(qiáng)敏感性,鉆井過(guò)程中極易受到地層損害。為解決這一問(wèn)題,以該區(qū)儲(chǔ)層特征為基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)巖心進(jìn)行水敏性、速敏性、鹽敏性、酸敏性和堿敏性室內(nèi)實(shí)驗(yàn),對(duì)該類儲(chǔ)層進(jìn)行系統(tǒng)研究。研究結(jié)果表明,該類儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的水敏性、中等偏弱 -弱 -無(wú)速敏性、中等偏強(qiáng)的鹽敏性和強(qiáng) -中等偏強(qiáng)的酸敏性,無(wú)堿敏性。該實(shí)驗(yàn)研究為鉆井過(guò)程中的油層保護(hù)提供了理論依據(jù)。

塔南凹陷;儲(chǔ)層敏感性;火山碎屑巖;低滲透

前 言

塔南凹陷位于塔木察格盆地塔木察格坳陷南部,西部以近似單斜的形式向巴蘭—沙巴拉格隆起過(guò)渡,東北部與貝爾—布伊諾爾隆起相接。主要勘探目的層是下白堊統(tǒng)銅缽廟組和南屯組。銅缽廟組下部以凝灰質(zhì)砂巖為主,銅缽廟組上部以凝灰質(zhì)砂巖和凝灰?guī)r為主,到南屯組則過(guò)渡為凝灰質(zhì)砂巖及砂巖[1-3]。本文對(duì)塔南凹陷銅缽廟組與南屯組儲(chǔ)層敏感性進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究,系統(tǒng)分析凝灰質(zhì)砂巖和凝灰?guī)r的儲(chǔ)層敏感性,為該類儲(chǔ)層的油氣田開(kāi)發(fā)提供基礎(chǔ)地質(zhì)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

(1)實(shí)驗(yàn)采用的是 S M-1型巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置。主要由 3部分組成:動(dòng)力部分、夾持器部分和計(jì)量部分。動(dòng)力部分由計(jì)量泵、環(huán)壓泵組成。夾持器部分包括中間容器、巖心夾持器、閥門管匯。計(jì)量部分有壓力表、計(jì)量管。

(2)實(shí)驗(yàn)用品有模擬地層水 (或與地層水相同礦化度的 KCl溶液)、蒸餾水、鹽酸酸液、堿液。實(shí)驗(yàn)巖心取自塔南凹陷塔 19-34井、塔 19-35井銅缽廟組,塔 19-33井和塔 19-36井南屯組的天然巖心,進(jìn)行洗油處理,烘干稱重。

(3)實(shí)驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按照中國(guó)石油天然氣總公司行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《砂巖儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方法》[4]執(zhí)行。溫度設(shè)定為 50℃,根據(jù)儲(chǔ)層速敏、水敏、鹽敏、酸敏和堿敏的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)測(cè)定地層水滲透率、蒸餾水滲透率、酸/堿處理前后滲透率以及不同注入速度下的滲透率,對(duì)儲(chǔ)層敏感性做出綜合評(píng)價(jià)。

2 儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)

2.1 速敏性

速敏是指由于外來(lái)流體 (如注入水)流速過(guò)高(超過(guò)該儲(chǔ)層的臨界流速),那些非膠結(jié)或膠結(jié)差的地層微粒隨流體流動(dòng)、沉積,堵塞儲(chǔ)層的孔喉通道[5-6]。其影響因素主要包括流速、孔滲及地層微粒,如黏土微粒 (高嶺石、伊利石)、石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽等。儲(chǔ)層速敏指數(shù):

式中:Dv為儲(chǔ)層速敏指數(shù);Kvc為臨界流速對(duì)應(yīng)的巖心滲透率,10-3μm2;Kmin為實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的最小滲透率,10-3μm2。

表 1為塔南凹陷儲(chǔ)層速敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

結(jié)果表明,銅缽廟組凝灰質(zhì)砂礫巖和凝灰質(zhì)砂巖速敏程度為 0.22～0.50,屬中等偏弱—弱;南屯組凝灰質(zhì)砂礫巖速敏程度為 0.28,屬弱速敏程度,而巖屑長(zhǎng)石砂巖儲(chǔ)層無(wú)速敏。

表 1 塔南凹陷儲(chǔ)層速敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.2 水敏性

從仿真結(jié)果看,當(dāng)λ=0時(shí),算法可準(zhǔn)確得到長(zhǎng)方體的三維尺寸,說(shuō)明了本文算法的正確性;誤差總體上隨著干擾強(qiáng)度的增大而增加,當(dāng)邊緣點(diǎn)提取誤差最大達(dá)到5個(gè)像素時(shí)測(cè)量最大誤差仍能保持在1mm以內(nèi),平均誤差在0.3mm以內(nèi),說(shuō)明算法具備較好的魯棒性。

水敏性是指巖石與外來(lái)水接觸后,其中的黏土礦物發(fā)生膨脹水化、分散脫落、運(yùn)移而導(dǎo)致地層滲透率降低的現(xiàn)象。最典型的礦物為蒙皂石和伊蒙混層,高嶺石、伊利石和綠泥石也具有較強(qiáng)的水敏性。儲(chǔ)層水敏指數(shù)公式如下:

式中:Iw為儲(chǔ)層水敏指數(shù);K為地層水滲透率,10-3μm2;Kw為蒸餾水滲透率,10-3μm2。

表 2為塔南凹陷儲(chǔ)層水敏性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明,塔南凹陷銅缽廟組凝灰質(zhì)砂礫巖、凝灰質(zhì)砂巖儲(chǔ)層的水敏指數(shù)為 0.50～0.68,中等偏強(qiáng)水敏。南屯組凝灰質(zhì)砂礫巖儲(chǔ)層的水敏指數(shù)為 0.77～0.83,強(qiáng)水敏;而巖屑長(zhǎng)石砂巖儲(chǔ)層水敏指數(shù)約為 0.23,弱水敏。因此,應(yīng)根據(jù)鉆遇地層巖性特征,在鉆井過(guò)程中考慮在工作液中使用黏土穩(wěn)定劑。

表 2 塔南凹陷儲(chǔ)層的水敏性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.3 鹽敏性

鹽敏性是指不同礦化度的外來(lái)水與黏土礦物相互作用對(duì)儲(chǔ)集層滲透能力的影響程度[7]。當(dāng)流體流經(jīng)含黏土微粒或膠結(jié)物的多孔介質(zhì)且流速不變時(shí),隨著含鹽量減少,黏土膨脹引起滲透率下降。用臨界鹽度Sc對(duì)儲(chǔ)層鹽敏性進(jìn)行評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 3。

表 3 塔南凹陷儲(chǔ)層鹽敏性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不論凝灰質(zhì)砂礫巖、凝灰質(zhì)砂巖還是普通的巖屑長(zhǎng)石砂巖,其鹽敏程度絕大多數(shù)為中等偏強(qiáng),且臨界鹽度Sc均為 5 126 mg/L。因此該儲(chǔ)層注水的礦化度應(yīng)高于 5 126 mg/L。

2.4 酸敏性

式中:為儲(chǔ)層酸敏指數(shù);為酸處理前地層水巖心滲透率,10-3μm2;Kad為地層水酸處理后測(cè)定的巖樣滲透率,10-3μm2。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 4。

表 4 塔南凹陷凝灰質(zhì)巖石酸敏性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

酸敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí),該類儲(chǔ)層的酸敏程度范圍較廣,酸敏指數(shù)為 0.47～0.05,從強(qiáng)酸敏、中等偏強(qiáng)酸敏到中等偏弱酸敏均有。

2.5 堿敏性

堿度敏感性是指堿性液進(jìn)入儲(chǔ)層后,與儲(chǔ)層巖石或流體接觸,引起儲(chǔ)層滲透率下降的現(xiàn)象,即堿性液與儲(chǔ)層巖石的反應(yīng)強(qiáng)度[9-10]。堿敏指數(shù)公式如下:

式中:Ib為儲(chǔ)層堿敏指數(shù);Kwo為地層水滲透率, 10-3μm2;為堿液滲透率最小值,10-3μm2。

實(shí)驗(yàn) pH值分別取 7、8、9、10、11和 12。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 5。實(shí)驗(yàn)表明,不論是銅缽廟組的凝灰質(zhì)砂礫巖,還是南屯組的凝灰質(zhì)砂巖和普通的巖屑長(zhǎng)石砂巖,其儲(chǔ)層堿敏程度均較小,為中等偏弱—弱,甚至無(wú)堿敏。

表 5 塔南凹陷儲(chǔ)層堿敏性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 結(jié) 論

(1)塔南凹陷銅缽廟組的凝灰質(zhì)砂礫巖和凝灰質(zhì)砂巖屬于中等偏強(qiáng)水敏,中等偏弱 -弱 -無(wú)速敏。塔南凹陷南屯組的凝灰質(zhì)砂礫巖屬于強(qiáng)水敏,巖屑長(zhǎng)石砂巖屬于弱水敏,2種類型巖石均屬弱 -無(wú)速敏。

(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不論凝灰質(zhì)砂礫巖、凝灰質(zhì)砂巖還是普通的巖屑長(zhǎng)石砂巖,其鹽敏程度絕大多數(shù)為中等偏強(qiáng),其堿敏程度為中等偏弱 -弱、甚至無(wú)堿敏。塔南凹陷內(nèi)凝灰質(zhì)砂礫巖和凝灰質(zhì)砂巖儲(chǔ)層的酸敏程度范圍較廣,從強(qiáng)酸敏、中等偏強(qiáng)酸敏到中等偏弱酸敏均有。

[1]畢廣武 .測(cè)井資料在塔木察格盆地查干組地層巖性識(shí)別中的應(yīng)用[J].國(guó)外測(cè)井技術(shù),2008,23(5):17-19.

[2]劉志文 .烏爾遜凹陷油氣運(yùn)移方向研究[J].斷塊油氣田,2008,15(5):31-33.

[3]張曉東,劉光鼎,王家林 .海拉爾盆地的構(gòu)造特征及演化[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),1994,16(2):119-127.

[4]油氣田開(kāi)發(fā)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì) .SY/T 5358-2002砂巖儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方法[S]//中國(guó)石油天然氣總公司行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) .北京:石油工業(yè)出版社,2002.

[5]劉義坤,馮樹(shù)義,劉云龍,等 .衛(wèi)星油田儲(chǔ)層敏感性分析[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào),2007,31(5):15-46.

[6]裘懌楠,陳子琪 .油藏描述[M].北京:石油工業(yè)出版社,1996:166-172.

[7]孫玉學(xué),王鐵軍,魏兆勝,等 .儲(chǔ)層損害及保護(hù)技術(shù)[M].哈爾濱:黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,1993:127-135.

[8]王昌軍,羅覺(jué)生,陳武,等 .油田儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)研究[J].化學(xué)與生物工程,2006,23(6):44-46.

[9]康毅力,吳志均,汪建軍等 .堿敏損害是塔里木盆地東河塘構(gòu)造東河 1井減產(chǎn)的主因 [J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào),1997:19(4):14-19.

[10]候連華 .曲堤油田儲(chǔ)層堿敏性研究[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào),2000,24(2):50-54.

編輯 周丹妮

TE122.2

A

1006-6535(2010)03-0093-03

20091027;改回日期:20100320

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“CO2流體 -火山碎屑巖相互作用研究”(40972075)

張湘娟 (1981-),女,助理工程師,2005年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè),2008年碩士畢業(yè)于大慶石油學(xué)院油氣田開(kāi)發(fā)專業(yè),現(xiàn)從事勘探地質(zhì)方面的研究工作。