港西油田儲層損害的潛在地質(zhì)因素分析

鄭秀才 （長江大學工程技術學院，湖北 荊州434023）

港西油田位于黃驊坳陷中區(qū)北大港潛山二級構造帶的西端，屬被斷層復雜化的背斜構造。東西長11km，寬3～5km，構造面積約55km2。構造呈東西向展布，東陡西緩，南北兩翼比較對稱。油田主體部分——背斜地軸部被平行于構造走向的2條主要斷層所夾持 （見圖1）。

產(chǎn)油層主要為明化鎮(zhèn)組下段和館陶組，劃分為6個油組，明化鎮(zhèn)組下段自上而下為明Ⅰ、明Ⅱ和明Ⅲ油組，館陶組自上而下為館Ⅰ、館Ⅱ和館Ⅲ油組。含油井段最長可達100m。油層平面上在構造中部厚度大，邊部變薄。主力油層發(fā)育在明Ⅱ、明Ⅲ油組中，單層平均有效厚度14.5m。為了解港西油田儲層損害情況，根據(jù)X-射線衍射和掃描電鏡等測試結果，對港西油田產(chǎn)油氣儲層的巖石學、孔隙類型和孔隙結構特征等進行研究，分析了港西油田儲層損害的潛在地質(zhì)因素。

圖1 工區(qū)位置圖

1 巖石學特征

1.1 砂巖的物質(zhì)組分

港西油田儲層的巖石類型主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，其顆粒組分含量55%～98%，平均含量89%左右。長石含量30%～60%，平均含量40% （鉀長石平均含量21%，斜長石平均含量19%）；石英含量20%～60%，平均35%，以單品石英為主，單偏光鏡下偶見石英具有次生加大現(xiàn)象。巖屑含量15%～71%，平均25%，以火成巖巖屑為主，占巖屑總量的70%，含少量的變質(zhì)巖 （2%）和沉積巖巖屑 （5%）。沉積巖巖屑含量不高，僅占顆粒組分的5%，以泥巖 （頁巖）巖屑和碳酸鹽巖碎屑為主，其分布非常普遍，對儲層造成潛在損害。

填隙物包括泥質(zhì)雜基和自生礦物，自生礦物主要由各類粘土礦物、碳酸鹽膠結物和黃鐵礦等組成。填隙物的含量變化較大，港188井平均含量2%，港189井平均含量7%，港196井平均含量21%，西檢1井平均含量10%。填隙物組分及含量變化直接影響儲層特性，導致儲層的非均質(zhì)性，且大部分填隙物是潛在的影響儲層性質(zhì)的敏感性礦物，是進行油層保護過程中必須考慮的一個重要因素[1-3]。

1.2 砂巖的結構特征

研究區(qū)內(nèi)砂巖的顆粒的粒徑分布范圍較大，粗砂含量僅占0.01%，中砂含量6.76%，細砂含量63.62%，粉砂含量21.03%，粘土級含量8.58%。呈次棱角至次圓狀，分選中等至較好，顆粒間為點接觸，膠結類型主要為接觸～孔隙式的膠結，可見少量基底-孔隙式膠結。

2 儲層物性特征

2.1 儲集空間類型及其主要特征

港西油田砂巖儲層的儲集空間類型以粒間孔為主，平均面孔率在16%以上，約占總面孔率的90%。從所分析樣品的面孔率的分布看 （見表1），不同井區(qū)、不同層位的儲層石巖面孔率有一定的差別，面孔率的變化范圍在9%～30%之間。

表1 港西油田砂巖儲層儲集空間類型及其特征

2.2 孔隙結構特征

1）喉道類型及其特征 港西油田砂巖儲層喉道類型及其特征的具體內(nèi)容如下：①縮頸喉道，即孔隙的縮小部分形成的喉道，喉道一般較粗，多大于5μm，個別可達100μm，喉道寬度一般5～50μm，有時沿顆粒表面生長的方解石等可使喉道部分或全部堵塞。②片狀或彎片狀喉道。該類喉道呈片狀，喉道一般長遠大于寬，主要是巖石的壓實和膠結作用形成的喉道，偶而見有顆粒破碎所成的長而窄的片狀縫形成的片狀或彎片狀喉道。③點狀喉道。該類喉道分布于顆粒之間將接觸處，其形態(tài)呈短而窄的點狀。④管束狀喉道。該類喉道較為常見，常和其他類型的喉道共同存在巖石之中，其形成的原因是當雜基和膠結物含量較高時，原生的粒間孔隙有可能完全被堵死，導致交叉分布于雜基和膠結物中的許多微孔隙形成通道。

2）孔隙和喉道的組合類型 巖石的儲集性能主要受儲集空間類型及其大小、分布、幾何形態(tài)和孔隙充填程度的控制，而巖石的滲透性則受喉道的幾何形態(tài)、大小、分布及喉道與孔隙的組合類型和連通情況的控制[4-5]。該研究區(qū)內(nèi)儲層為中孔中喉-中孔細喉型組合類型。毛管壓力曲線一般為左凸，排驅(qū)壓力0.04～0.06MPa，壓力中值0.08～0.15MPa，孔隙半徑中值9.0～5.0μm。

3 儲層潛在地質(zhì)損害

3.1 主要敏感性礦物

1）微晶石英 該類礦物有2種產(chǎn)出狀態(tài)：①繞顆粒生長的微晶石英，其不易從顆粒上脫落，故一般對地層造成損害甚微；②與粘土礦物和碳酸鹽礦物等混生的微晶石英，其大小多在5～50μm，這類石英在酸化或混層粘土解體后，從與之混生的礦物中 “釋放”出來，隨流體運移，在運移的過程中使孔隙堵塞而損失儲層滲透率。

2）黃鐵礦 該類礦物是研究區(qū)較為常見的儲層敏感性礦物之一，有75%以上的樣品檢出黃鐵礦，總體含量不高，但個別樣品的含量可以達到8%。該類礦物呈粒狀充填于孔隙之中，常與碳酸巖礦物共生，其對儲層的潛在損害是微粒運移和Fe（OH）3沉淀的生成，因而應給予足夠重視。

3）粘土礦物 該類礦物具體包括如下類型：①高嶺石。以孔隙充填的形式出現(xiàn)于巖石孔隙之中，常與伊蒙混層粘土礦物共生。其晶體輪廓清晰，厚度均勻，小于1μm，常見有高嶺石晶間溶孔發(fā)育。其占粘土礦物含量的5%～79%，在電鏡下呈蠕蟲狀集合體，大小為30～50μm，單片狀厚度不超過1μm，長度約10μm。該類礦物對地層的潛在損害是微粒運移。②伊利石。其呈外形不規(guī)則的薄片狀、鱗片狀集合體，集合體呈不規(guī)則團顆粒，大小100～250μm，單體2.5～10μm，多以填隙狀、塔橋狀和粒表薄膜狀出現(xiàn)，一般圍繞顆粒表面或充填于顆?？紫吨校Ｅc高嶺石、伊蒙混層和碳酸鹽礦物等混生。X射線衍射分析表明，伊利石含量0～20%，平均含量5%。該類礦物對地層的潛在損害是微粒運移和形成微孔進而導致高束縛水飽和度。③伊蒙混層 （I／S）。約90%的樣品含有該類礦物，平均含量超過40%。呈顆粒表面襯墊狀產(chǎn)出，圍繞顆粒表面包裹生長，常與高嶺石、伊利石共生，集合體大小20～50μm，單體5～8μm?；鞂又械拿擅撌蛎泴е潞淼赖姆舛?，同時會導致混層粘土解體，而解體的粘土微粒的分散運移也會造成儲層損害。

4）碳酸鹽礦物 該類礦物具體包括如下類型：①方解石。其含量為1%～5%，且分布普遍。一般呈微晶～細晶級，以粉晶級為主，常與細碎屑混雜充填于孔隙之中或顆粒之間，分布不均，可見以方解石為基底的 “基底-孔隙式”膠結。②白云石和鐵白云石。白云石呈泥晶結構，鐵白云石多呈半自形-自形細晶結構。鐵白云石充填于空隙之中或者繞顆粒組分呈自生加大狀生長，且見有鐵白云石部分交代顆粒邊緣的現(xiàn)象。

碳酸鹽礦對儲層的潛在損害主要表現(xiàn)如下：①酸化過程中，由于酸化時間過長形成的新生沉淀 （如CaF2、CaCl2等）堵塞喉道。②酸化過程中，鐵白云石和鐵方解石的分解過程產(chǎn)生的Fe2＋在高pH值條件下形成Fe（OH）3的沉淀導致地層損害。碳酸鹽礦物分布的最大特征是在不同井區(qū)、不同層位甚至不同樣品的含量變化很大，從0%到35%不等，這不僅導致了儲層的非均質(zhì)性，也是造成不同井區(qū)、不同層位之間儲層潛在損害存在差別，因而應對其給予足夠重視。

3.2 儲層潛在損害機理分析

1）酸化過程中的潛在損害 主要包括新生沉淀物和脫落微粒2方面的可能損害。酸化過程中，儲層中含有的綠泥石、方解石、白云石、鐵白云石和黃鐵礦等含鐵礦物中的鐵離子釋放出來進入地層水，當系統(tǒng)中高氧、堿度增高時Fe3＋經(jīng)過系列反應，可能形成Fe（OH）3沉淀物造成儲層滲透能力的損失。

另外，大量與碳酸鹽礦物混生的粘土、自生石英，黃鐵礦等微粒，在酸化過程中由于碳酸鹽礦物的溶解而松散脫離，這些微?？杀涣黧w攜帶遷移，從而造成儲層損害。

2）與地層水不配伍的流體造成的儲層損害 外來液體的礦化度低時引起伊蒙混層礦物中蒙脫石水化膨脹和膨脹誘導，從而使混層粘土解體，而解體的粘土微粒遷移導致喉道堵塞。從掃描電鏡分析看，伊-蒙混層常呈粒表襯墊狀產(chǎn)出，集合體大小在20～50μm，單體約5～8μm。襯墊伊／蒙混層的吸水膨脹易造成孔隙喉道的堵塞，而膨脹誘導使混層粘土解體產(chǎn)生的微粒運移也會造成儲層滲透率降低損失[6]。此外，高堿度外來流體引起的地層水中產(chǎn)生部分化學沉淀物也會引起儲層損害。

3）固體微體遷移對儲層的損害 伊利石、伊／蒙混層、高嶺石、微晶石英、黃鐵礦等固體微粒分布于孔隙內(nèi)壁或充填于孔隙之中，上述礦物一般混生在一起，同時亦有碳酸鹽礦物夾雜。伊利石集合體大小100～250μm，單體2.5～10μm；高嶺石集合體大小50μm，單體1μm；石英一般在10～60μm。當遷移微粒的直徑接近于孔隙的1／3到1／2時，微粒很容易形成堵塞[6]。掃描電鏡觀察證實，孔隙直徑主要分布在75～5μm，因而固體微粒進入孔隙并使之堵塞的潛在危害極大。特別在地層酸化處理之后，與碳酸鹽混生的固體微粒會因碳酸鹽的溶解而散落，較大的石英微粒和較小的粘土礦物混雜在一起，在流體作用下，大的顆粒首先形成堵塞，較小粒徑的微粒則充填間隙形成嚴重的致密堵塞帶。這種微粒遷移可能會造成該研究區(qū)最大的儲層損害。

此外，區(qū)內(nèi)砂巖固結程度低，固體顆粒之間缺乏有效的膠結，在流體達到一定的流速時，骨架顆粒和填隙物可能會發(fā)生遷移，如果流速過大時會出現(xiàn)出砂現(xiàn)象，從而導致該研究區(qū)潛在的儲層損害。

4 結 論

1）研究區(qū)儲層砂巖主要為中細粒巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，其孔隙主要為粒間孔，孔喉類型為中孔中喉-中孔細喉型組合類型。

2）石英、黃鐵礦、碳酸鹽礦物和粘土礦物是造成研究區(qū)儲層損害的主要敏感性礦物。

3）酸化過程中產(chǎn)生的新生沉淀物與脫落微粒、固體微體遷移和與地層水不配伍的流體會造成儲層潛在損害。另外儲層砂巖固結程度低，當流速過大時會導致出砂現(xiàn)象，這也是造成研究區(qū)儲層損害的原因之一。

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