低滲特低滲儲層的潛在傷害問題及對策

楊賢友

中國石油勘探開發(fā)研究院 采油所 （北京 100083）

低滲特低滲儲層的潛在傷害問題及對策

楊賢友

中國石油勘探開發(fā)研究院 采油所 （北京 100083）

在勘探開發(fā)生產(chǎn)過程中,低滲、特低滲儲層比中、高滲儲層更容易受到傷害，并且，儲層受到傷害后要解除傷害也更加困難。所以，要提高儲量占我國油氣總儲量四分之一左右的低滲、特低滲儲層的勘探開發(fā)效果及效益，搞好低滲、特低滲儲層的保護(hù)工作就尤為重要。要搞好保護(hù)油氣層工作的前提，是要對待保護(hù)儲層的潛在傷害問題進(jìn)行比較清楚的認(rèn)識。對全國各油田進(jìn)行的低滲特低滲儲層的潛在傷害評價資料進(jìn)行了比較全面系統(tǒng)的分析研究，確定出了我國低滲特低滲油田的主要潛在傷害問題，提出了在勘探開發(fā)生產(chǎn)過程中減輕這些傷害的對策，以便為勘探開發(fā)生產(chǎn)過程中開展低滲特低滲儲層的保護(hù)工作提供必要的參考依據(jù)。

低滲儲層 特低滲儲層 儲層特征 主要傷害 保護(hù)對策

隨著我國的勘探工作進(jìn)入“低、深、難”階段，不但已探明的油氣儲量中低滲、特低滲儲量占了三分之二左右的比例，而且在待勘探的預(yù)測地質(zhì)儲量中低滲、特低滲儲量所占的比例也愈來愈大。所以，低滲、特低滲儲量將是我國石油產(chǎn)量接替的勘探開發(fā)重點，也是難點。

在勘探開發(fā)生產(chǎn)過程中,低滲、特低滲儲層比中、高滲儲層在生產(chǎn)作業(yè)過程中更加容易受到傷害，并且，儲層受到傷害后帶來的危害性更大，要解除傷害也更加困難。所以，要提高儲量占我國油氣總儲量四分之一以上的低滲、特低滲儲層的勘探開發(fā)效果及效益，搞好低滲、特低滲儲層的保護(hù)工作非常重要。

要搞好保護(hù)油氣層工作的前提，是要對待保護(hù)儲層的潛在傷害問題進(jìn)行比較清楚的認(rèn)識。因而，對近年來全國各油田進(jìn)行的低滲、特低滲儲層的潛在傷害評價資料進(jìn)行了比較全面系統(tǒng)的分析研究，確定出了我國低滲、特低滲油田的主要潛在傷害問題，提出了在勘探開發(fā)生產(chǎn)過程中減輕這些傷害的對策，以便為勘探開發(fā)生產(chǎn)過程中開展低滲、特低滲儲層的保護(hù)工作提供必要的參考依據(jù)。

1 與儲層傷害和保護(hù)有關(guān)的儲層特征

與儲層傷害和保護(hù)關(guān)系較密切的儲層特征主要有儲層的敏感性礦物組成、含量和產(chǎn)狀，儲層的孔喉大小、形狀和分布，儲層的物性好壞，儲層的流體性質(zhì)和儲層溫度等。根據(jù)華北的莫32、寧50區(qū)塊，二連的哈南、阿南區(qū)塊，吉林的乾安、新民、新立油田，中原的馬寨、衛(wèi)城、橋口區(qū)塊，江蘇的莊2、高6、沙埝區(qū)塊，大慶的升平、榆樹林、宋站、尚家、徐家圍子、朝陽溝、安達(dá)、宋芳屯、海拉爾、昌德地區(qū)，長慶的安塞，吐哈的鄯勒等25個以上低滲、特低滲油田的儲層資料統(tǒng)計分析結(jié)果，低滲、特低滲儲層與儲層傷害和保護(hù)關(guān)系較密切的儲層特征如下。

1.1 儲層的敏感性礦物

儲層的敏感性礦物主要是指儲層中小于37μm的礦物微粒，其中又以粘土礦物為主。統(tǒng)計分析的低滲、特低滲油田的粘土礦物含量普遍較高，最小為2.57%，最大為19.6%，平均為9.18%。粘土礦物中，絕大多數(shù)儲層都不含蒙脫石，以高嶺石、伊利石和綠泥石為主，還含有一定量的混層礦物。

1.2 儲層的孔喉結(jié)構(gòu)[1]

低滲、特低滲儲層的孔隙較小，平均孔隙半徑在5～20μm，有些甚至<5μm，以溶孔為主，且隨孔、滲降低，微孔有增加的趨勢。喉道以管狀和片狀的細(xì)喉道為主，滲透率越低，管狀和片狀喉道的比例越大。喉道較小，平均中值半徑在0.062 9～0.613 4μm之間，平均主流喉道平均小于2.471 7μm，平均喉道半徑在0.058 8～1.051 9μm之間?？紫断到y(tǒng)為中、小孔隙與中、細(xì)喉道組合而成。

1.3 儲層物性

低滲、特低滲儲層的滲透率界限目前還沒有統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn)[2]。國內(nèi)主要有2種觀點，一種認(rèn)為以滲透率低于100×10－3μm2為低滲儲層的界限，以滲透率低于10×10－3μm2為特低滲儲層的界限；另一種認(rèn)為以滲透率低于50×10－3μm2為低滲儲層的界限，以滲透率低于5×10－3μm2為特低滲儲層的界限[3]。不管以哪種方法劃分，低滲、特低滲儲層都以低滲透率和低孔隙度為特征。對1994年以前探明的低滲、特低滲儲量統(tǒng)計表明，滲透率小于10×10－3μm2的儲量占了50%左右的比例?？紫抖?%～25%，平均約13.7%。

1.4 儲層流體性質(zhì)

低滲、特低滲儲層的原油性質(zhì)都比較好[4]， 有78.3%的儲層原油地下黏度小于10mPa·s，其余儲層的原油地下黏度一般都小于20mPa·s，很少有原油地下黏度超過20mPa·s的儲層。低滲、特低滲儲層的地層水礦化度都較低，除極個別地層水中含有較多高價離子的儲層存在結(jié)垢傷害外，絕大多數(shù)低滲、特低滲儲層都不存在結(jié)垢傷害儲層的問題。

1.5 儲層溫度

有50%左右的低滲、特低滲儲層的埋藏深度超過2 000m，目前還沒有發(fā)現(xiàn)地溫異常的儲層，所以，有50%的低滲、特低滲儲層的溫度可達(dá)到80℃以上。

2 低滲、特低滲儲層的主要潛在傷害問題

儲層潛在傷害問題包括速敏、水敏、鹽敏、酸敏、堿敏、水鎖、壓力敏等各種敏感性傷害，外界液體中的固相侵入堵塞傷害，有機(jī)垢和無機(jī)垢的傷害等。根據(jù)對近年來全國各油田進(jìn)行的低滲、特低滲儲層的潛在傷害評價資料進(jìn)行比較全面系統(tǒng)的分析研究，確定出我國低滲、特低滲油田的主要潛在傷害問題。

由于低滲、特低滲儲層的孔喉小、原油性質(zhì)好、地層水礦化度低和多數(shù)儲層高價離子含量低，可以推測，對于這類儲層，外界液體中的固相侵入堵塞、有機(jī)垢和無機(jī)垢的傷害可能性很小。大慶油田的實驗結(jié)果也表明[6]，對于低滲儲層，固相侵入堵塞傷害比液相引起的傷害輕得多，對于特低滲儲層來說，基本不存在固相侵入引起堵塞傷害問題。所以，下面僅對低滲、特低滲儲層的敏感性分析結(jié)果進(jìn)行簡要的介紹。

2.1 不同油田低滲、特低滲儲層的敏感性傷害情況

統(tǒng)計分析了長慶、大慶、吉林、二連、華北、冀東、江蘇、青海、遼河、中原、吐哈等油田的低滲、特低滲儲層的各種敏感性評價結(jié)果。統(tǒng)計分析結(jié)果見表1。

從表1中的統(tǒng)計結(jié)果，可以得出以下兩點認(rèn)識：

（1）從各敏感性滲透率恢復(fù)值的總平均值可以看出，低滲、特低滲儲層的敏感性傷害以水敏和鹽敏為主，平均滲透率傷害程度達(dá)到48%～55%；其次是堿敏和水鎖傷害，平均滲透率傷害達(dá)30%左右；基本不存在酸敏傷害，水速敏的傷害程度也很小。

（2）不同地區(qū)的油田敏感性傷害情況有所不同?？傮w規(guī)律是：水敏和鹽敏傷害以渤海灣地區(qū)的油田最嚴(yán)重，其次是東北、華北和華東地區(qū)的油田，西部地區(qū)的油田傷害程度相對較輕；速敏傷害以華北、吐哈、冀東和長慶油田的特低滲儲層相對嚴(yán)重，其它油田的速敏傷害都較輕；酸敏傷害以長慶的特低滲、冀東和吐哈的低滲、特低滲及百色的低滲儲層傷害較嚴(yán)重，其它油田基本不存在酸敏傷害；堿敏傷害以東部地區(qū)的油田傷害較嚴(yán)重，西部地區(qū)的油田傷害相對較低；除吉林油田外，水鎖對其它油田的滲透率傷害程度都較輕。但是，需要說明的是，水鎖傷害的滲透率恢復(fù)值都是考慮油層有足夠的能量，可以驅(qū)開水鎖段塞的情況下測得的，若是油層沒有足夠的能量驅(qū)開水鎖段塞，則造成的滲透率傷害是相當(dāng)嚴(yán)重的，室內(nèi)實驗結(jié)果表明，相同的流量下，水鎖后要比水鎖傷害前的驅(qū)替壓力提高1.25到13.1倍，才能將水鎖段塞驅(qū)開。

表1 不同油田低滲特低滲儲層的敏感性傷害情況統(tǒng)計表

2.2 不同滲透率級別低滲、特低滲儲層的敏感性傷害情況

為了研究不同滲透率級別的低滲、特低滲儲層的敏感性傷害情況，按滲透率級別統(tǒng)計分析了各油田低滲、特低滲儲層的敏感性傷害情況。統(tǒng)計分析結(jié)果見表2。

由表2中的統(tǒng)計結(jié)果可以看出，不同滲透率級別的低滲、特低滲儲層的平均傷害程度不同，且不同傷害程度的樣品所占的比例也不相同。對于水敏和鹽敏，滲透率低于1×10－3μm2的儲層平均傷害較輕，較大比例的樣品在中偏弱到無傷害的范圍；滲透率為10×10－3～50×10－3μm2的儲層平均傷害較嚴(yán)重，較大比例的樣品在中等到強(qiáng)傷害的范圍；滲透率為1× 10－3～10×10－3μm2和 50×10－3～100×10－3μm2的儲層平均傷害程度介于前兩者之間，傷害程度在弱到中偏強(qiáng)的樣品占較大的比例。對于水速敏，以滲透率為1×10－3～10×10－3μm2的儲層平均傷害較嚴(yán)重，其它滲透率級別的低滲、特低滲儲層的傷害程度較輕。對于堿敏，以滲透率為1×10－3～10×10－3μm2的儲層平均傷害較輕，其它滲透率級別的低滲、特低滲儲層的傷害程度較重。對于水鎖，滲透率低于1×10－3μm2的儲層的平均傷害較重，其次是滲透率為1×10－3～10×10－3μm2和50×10－3～100×10－3μm2的儲層，滲透率為10× 10－3～50×10－3μm2的儲層平均傷害較輕。所有滲透率級別的低滲、特低滲儲層的平均酸敏傷害都很輕或基本無傷害。

表2 不同滲透率級別低滲、特低滲儲層的敏感性傷害情況統(tǒng)計表

3 保護(hù)低滲、特低滲儲層的主要對策

根據(jù)低滲、特低滲儲層的特征和敏感性傷害分析，低滲、特低滲儲層的主要潛在傷害問題，是鉆井完井液等工作液的濾液進(jìn)入儲層引起的水敏、堿敏和水鎖傷害問題。為了保護(hù)油層，減輕工作液濾液引起的水敏、堿敏和水鎖傷害，建議采用以下主要技術(shù)對策。

（1）采用濾液抑制性較強(qiáng)的工作液，以減輕濾液侵入油氣層、引起儲層中的粘土礦物發(fā)生水化膨脹和分散運(yùn)移，而造成嚴(yán)重的水敏傷害。

（2）盡量降低鉆井完井液的濾失量，以減少工作液濾液的侵入深度，從而減輕水敏和水鎖傷害的深度及程度。

（3）在工作液中加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣越档凸ぷ饕簽V液的界面張力，從而利于工作液濾液的返排，而不利于工作液的侵入，可以減輕水鎖傷害的程度。我們的室內(nèi)研究結(jié)果表明，在鉆井完井液中加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┛梢蕴岣?0%左右的滲透率恢復(fù)值。

（4）控制工作液的pH值為8～9，可以減輕濾液造成的堿敏傷害。

（5）盡量采用近平衡鉆井技術(shù)，滿足負(fù)壓鉆井條件的情況下，可以采用負(fù)壓鉆井技術(shù)，以減輕工作液濾液的侵入深度。

（6）采用可提高鉆井效率的鉆井技術(shù)，以提高鉆井速度，縮短鉆井周期，減少鉆井完井液浸泡油氣層的時間，利于保護(hù)油氣層。

4 結(jié) 論

根據(jù)前面的討論，可以得出以下3點結(jié)論：

（1）低滲 、特低滲儲層的主要特征是低孔、低滲、低孔喉、低地層水礦化度和原油性質(zhì)好，所以，這類儲層的固相侵入傷害和外界流體濾液與儲層流體不配伍引起傷害的可能性較小，主要潛在傷害問題可能是外界流體濾液與儲層巖石不配伍和影響儲層孔道中的油水分布及含油飽和度而造成的。

（2）統(tǒng)計分析全國主要低滲、特低滲儲層的各種敏感性評價資料表明：平均來說，這類儲層的主要敏感性傷害問題是水敏和鹽敏傷害，平均滲透率傷害達(dá)到50%左右；其次是堿敏和水鎖傷害，平均滲透率傷害達(dá)到30%左右；水速敏的傷害程度較小，平均滲透率傷害約為20%；基本不存在酸敏傷害問題。

（3）增加工作液的抑制性，降低工作液的濾失量，加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┙档凸ぷ饕旱慕缑鎻埩Γ刂乒ぷ饕旱膒H值在8～9，采用平衡壓力或負(fù)壓差鉆井，提高鉆井效率，縮短鉆井周期等技術(shù)措施，有利于減輕工作液濾液侵入儲層引起的水敏、堿敏和水鎖傷害程度，以及減少工作液濾液侵入儲層的深度，達(dá)到保護(hù)低滲特低滲儲層的目的。

[1]嚴(yán)衡文,鄭聰斌.我國陸相低滲透砂巖油層的粒度和孔隙系統(tǒng)特征[J].低滲透油氣田,1997(1).

[2]李品道,羅迪強(qiáng).低滲透油田概念及我國儲量分布狀況[J].低滲透油氣田,1996(1).

[3]閔琪.低滲、特低滲油藏劃分界限探討[J].低滲透油氣田,1996(2).

In the production process of exploration and development,it is easier for the reservoirs of low permeability and extremely low permeability to get damaged than for the reservoirs of middle and high permeability.Besides,it is more difficult to remove the injury when the reservoirs are damaged.Since the reserves of the reservoir of low permeability and extremely low permeability account for one quarter of the total oil and gas reserves in our country,to improve the effect and benefits of exploration and development for these reservoir,it is very important to protect the reservoirs of low permeability and extremely low permeability well.Clearly,the prerequisite for doing the oil reservoir protection well is to clearly understand the potential damage problems in the protection of oil layers.Therefore,the more comprehensive and systematic analysis and research are carried out based on the evaluation data about the potential damage in the reservoirs of low permeability and extremely low permeability all over the country.Then main potential damage problems in the oilfields of low permeability and extremely low permeability in our country are determined,together with the presentation of countermeasures about reducing these damages in the production of exploration and development.The purpose of research is to provide some necessary reference basis for the protection of the reservoirs of low permeability and extremely low permeability in the production of exploration and development.

reservoirs of low permeability;reservoirs of extremely low permeability;characteristics of reservoirs;main damage;protective countermeasures

楊賢友（1958-），男，博士后，教授級高級工程師，中國石油勘探開發(fā)研究院壓裂酸化中心副總工程師，主要從事油氣層保護(hù)與改造研究工作。

尉立崗

2011-05-23