柳贊油田柳南淺層油藏儲(chǔ)層敏感性分析

馬光華，高賀存，高東華，錢(qián)鳳燕 （中石油冀東油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河北 唐山063004）

在油氣田勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中，儲(chǔ)層由于與外來(lái)流體的接觸，致使儲(chǔ)層自身的巖性、物性、油氣水性質(zhì)等原有的平衡狀態(tài)被打破，外來(lái)流體與儲(chǔ)層中的黏土礦物等物質(zhì)發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致儲(chǔ)層的滲流能力下降，從而使儲(chǔ)層發(fā)生不同程度的傷害［1，2］。不同類型的敏感性礦物，因其自身的物理、化學(xué)性質(zhì)不同，因而對(duì)儲(chǔ)層造成的損害程度不同［3］。筆者通過(guò)試驗(yàn)對(duì)柳南淺層儲(chǔ)層進(jìn)行了分析，評(píng)價(jià)了儲(chǔ)層的敏感性及引起敏感性的因素，同時(shí)確定了該區(qū)的黏土礦物種類、含量和分布規(guī)律。

1 油藏地質(zhì)特征

柳南淺層油藏位于柏各莊大斷裂和高柳斷層的下降盤(pán)，其總體構(gòu)造形態(tài)是受高柳斷層控制且被斷層復(fù)雜化的逆牽引背斜構(gòu)造，構(gòu)造走向近北東－南西向展布，整個(gè)逆牽引背斜構(gòu)造被3條高柳斷層的派生斷層所切割形成多個(gè)斷塊，具體劃分為西南翼的柳102斷塊、中部的柳南3－3斷塊和東北翼的柳25斷塊3個(gè)含油區(qū)塊。柳102斷塊邊底水能量充足，為天然水驅(qū)開(kāi)發(fā)；柳南3－3斷塊和柳25斷塊天然能量不足，為注水開(kāi)發(fā)。

2 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

柳贊南區(qū)淺層新近系明化鎮(zhèn)組 （Nm）為曲流河沉積，邊灘為其主要沉積類型；新近系館陶組（Ng）為辮狀河沉積，河道和心灘為其主要沉積類型。儲(chǔ)層主要儲(chǔ)集空間類型為粒間孔、粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔等。

明化鎮(zhèn)組下段 （Nm1）儲(chǔ)層巖性主要為細(xì)砂巖，巖石碎屑以石英為主，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42%～49%，其次為長(zhǎng)石，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～34%，巖屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19%～27%。泥質(zhì)膠結(jié)，泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在1%～4%之間。Ng儲(chǔ)層巖性主要為不等粒砂巖和細(xì)砂巖，部分為中砂巖。巖石碎屑以石英為主，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為22%～59%，巖屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～27%。泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在1%～14%，總體特征表現(xiàn)為膠結(jié)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)少，以孔隙－接觸式膠結(jié)為主，各組段間尚有差別，但差異不大，因此對(duì)儲(chǔ)層物性影響較大的主要是黏土礦物。

柳南淺層取心井X衍射分析結(jié)果表明，Nm1儲(chǔ)層衍射分析泥質(zhì)總量3．1%～5．5%，其中高嶺石質(zhì)量分?jǐn)?shù)45%～47%，綠泥石質(zhì)量分?jǐn)?shù)35%～44%，伊利石質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%～7%，蒙皂石質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%～13%，碳酸鹽巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0%。Ng儲(chǔ)層衍射分析泥質(zhì)總量2．4%～10．8%，其中高嶺石質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%～90%，綠泥石質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%～20%，伊利石質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%～7%，蒙皂石質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%～65%，碳酸鹽巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0% （個(gè)別樣品達(dá)1%～25%）。從表1可以看出，黏土礦物的分布從上往下（樣品號(hào)由小變大）呈現(xiàn)出規(guī)律性變化：Nm儲(chǔ)層中高嶺石和伊利石含量逐漸減少，綠泥石含量逐漸增加，且比例逐漸增大至黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的51%；Ng儲(chǔ)層中高嶺石含量呈現(xiàn)先增大后減小，再增大再減小的往復(fù)過(guò)程，而蒙皂石含量呈現(xiàn)先增大后減小，再增大的往復(fù)過(guò)程。

表1 柳南淺層各樣品黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析表

3 儲(chǔ)層敏感性試驗(yàn)及評(píng)價(jià)

3．1 速敏

速敏性流動(dòng)試驗(yàn)的主要目的是確定引起微粒遷移的臨界流速及損傷程度，為生產(chǎn)中確定合理注采速度提供依據(jù)［4］。表2為柳南淺層儲(chǔ)層速敏性評(píng)價(jià)表。由表2中可以看出，Nm儲(chǔ)層主要為弱速敏；而Ng儲(chǔ)層主要表現(xiàn)為弱速敏，其次為中等偏弱速敏。其中，滲透率大于50mD的樣品速敏性為弱速敏，而滲透率小于50mD的樣品速敏性為中等偏弱速敏，甚至為中等偏強(qiáng)速敏。說(shuō)明雖然研究區(qū)儲(chǔ)層中發(fā)育的填隙物主要為黏土礦物，個(gè)別含有少量的黃鐵礦和菱鎂礦，但由于含量較低，且黃鐵礦和菱鎂礦難以運(yùn)移，因此沒(méi)有導(dǎo)致儲(chǔ)層的速敏性。

表2 柳南淺層儲(chǔ)層速敏性評(píng)價(jià)表

在黏土礦物中，引起儲(chǔ)層速敏的主要是高嶺石和伊利石微粒［5，6］。柳南淺層儲(chǔ)層中高嶺石相對(duì)含量較高，分布范圍為35%～80%，平均為61%，因此認(rèn)為是高嶺石的運(yùn)移導(dǎo)致儲(chǔ)層產(chǎn)生了速敏性。

3．2 酸敏

石英、長(zhǎng)石是砂巖儲(chǔ)層中含量最高、最常見(jiàn)的造巖礦物。不同儲(chǔ)層中存在的酸敏性特征不同，因此可見(jiàn)儲(chǔ)層的酸敏性并不是由石英和長(zhǎng)石所決定的，巖屑種類以及鈣質(zhì)、黏土、硅質(zhì)、鐵質(zhì)等填隙物組成等才是其主要決定因素［7］。

研究區(qū)儲(chǔ)層中巖屑成分以酸性火山巖為主，其次為中基性火山巖、變質(zhì)巖、沉積巖、凝灰?guī)r等。巖屑組分總體以在鹽酸作用下能較穩(wěn)定存在為特征。在研究區(qū)，酸敏性礦物主要是綠泥石。在酸性溶液中，綠泥石受酸影響會(huì)析出Fe3＋、Mg2＋等離子，同時(shí)砂巖中的石英和高嶺石會(huì)析出Si4＋，進(jìn)而形成難溶或不溶的硅酸鹽沉淀，從而導(dǎo)致滲透率下降。該次試驗(yàn)采用的酸液是15%的鹽酸，酸敏性評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。巖樣的測(cè)試分析表明，柳南淺層儲(chǔ)層的酸敏性由無(wú)酸敏到中等偏強(qiáng)酸敏均有分布，以弱酸敏和中等偏強(qiáng)酸敏為主。

3．3 水敏

儲(chǔ)層一旦發(fā)生水敏，滲透率會(huì)急劇下降，對(duì)產(chǎn)量影響尤為嚴(yán)重。從儲(chǔ)層巖樣敏感性流動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，儲(chǔ)層的滲透率越低，黏土礦物含量越高，敏感性越強(qiáng)［8］。

研究區(qū)儲(chǔ)層中的黏土礦物主要由高嶺石、綠泥石、蒙皂石、伊利石組成，個(gè)別含有伊－蒙混層，其中蒙皂石質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布范圍較廣，為4%～52%，平均值為16．2%（表1）。這些礦物經(jīng)過(guò)液體浸泡后，水分子進(jìn)入黏土礦物晶格，使黏土礦物發(fā)生體積膨脹。依據(jù)砂巖儲(chǔ)層礦物的水敏膨脹率［9］，不同種類的黏土礦物膨脹性相差較大，其中蒙皂石的膨脹性最強(qiáng)，高達(dá)95．8%，高嶺土和伊利石次之，分別為34．9%和18．9%，而綠泥石則不明顯。

因此，盡管Nm儲(chǔ)層綠泥石含量較高，但對(duì)儲(chǔ)層水敏性損害影響應(yīng)該比較低，而少量的蒙皂石會(huì)對(duì)儲(chǔ)層的水敏造成影響。而Ng儲(chǔ)層的蒙皂石質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較高，分布范圍為4%～52%，平均值為18．6%，且個(gè)別層位由于大量的伊－蒙混層黏土的存在，因此它們會(huì)遇水膨脹，對(duì)儲(chǔ)層造成影響。而對(duì)于高嶺石、伊利石等黏土礦物，盡管膨脹率比蒙皂石低得多，但是膨脹率也分別高達(dá)34．9%和18．9%。因此綜合分析，蒙皂石、高嶺石、伊利石等黏土礦物的存在是導(dǎo)致該區(qū)儲(chǔ)層水敏性的主要原因。

表3 柳南淺層儲(chǔ)層酸敏性評(píng)價(jià)表

該次試驗(yàn)采用的模擬地層水的礦化度為1655．0mg／L。由表4可以看出，Nm儲(chǔ)層主要為中等水敏；Ng儲(chǔ)層主要為中等水敏，個(gè)別表現(xiàn)為弱水敏和強(qiáng)水敏。分析原因主要是由于蒙皂石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，分布區(qū)間較大 （4%～52%），且各樣品泥質(zhì)含量也有差異，因此導(dǎo)致各儲(chǔ)層水敏性差異較大。

表4 柳南淺層儲(chǔ)層水敏性評(píng)價(jià)表

4 結(jié)論

通過(guò)巖心特征分析和巖心流動(dòng)試驗(yàn)，對(duì)柳南淺層儲(chǔ)層的敏感性有如下認(rèn)識(shí)：

1）柳南淺層儲(chǔ)層黏土礦物含量高，黏土礦物類型主要有高嶺石、綠泥石、蒙皂石、伊利石4種，其中高嶺石含量最高。而高嶺石和蒙皂石以及伊－蒙混層，是導(dǎo)致儲(chǔ)層敏感性的物質(zhì)基礎(chǔ)和內(nèi)在因素。

2）巖心流動(dòng)試驗(yàn)表明，不同物性的儲(chǔ)層敏感性是不一樣的。對(duì)于滲透率大于50mD的樣品敏感性較弱，速敏性為弱速敏，而對(duì)于滲透率小于50mD的樣品速敏性為中等偏弱速敏。為防止儲(chǔ)層流動(dòng)速度過(guò)大引起微粒運(yùn)移而造成滲透率降低，在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)注意控制采液速度，防止發(fā)生速敏。

3）巖樣的酸敏指數(shù)為0～59．97，儲(chǔ)層酸敏性由無(wú)酸敏到中等偏強(qiáng)酸敏均有分布，以弱酸敏和中等偏強(qiáng)酸敏為主。

4）由于柳南淺層儲(chǔ)層的蒙皂石含量較高，因此各層位水敏性較強(qiáng)，其中Nm儲(chǔ)層主要為中等水敏；Ng儲(chǔ)層主要為中等水敏，個(gè)別表現(xiàn)為弱水敏和強(qiáng)水敏。因此，在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要加強(qiáng)動(dòng)態(tài)觀察和生產(chǎn)管理，在注水過(guò)程中加入適當(dāng)阻垢劑減少因注入水與地層水不配伍而產(chǎn)生的結(jié)垢現(xiàn)象，對(duì)于水敏傷害，可以加入合適的防膨劑改善注水開(kāi)發(fā)效果，提高原油最終采收率。

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