趙凹油田泌304井區(qū)淺層系儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)

司玉梅，劉洪濤，張艷麗，先 花，查 旋，文夢(mèng)瓊

（中國(guó)石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南南陽(yáng)473132）

泌陽(yáng)凹陷是我國(guó)東部的一個(gè)中新生代富含油氣的小型斷陷。根據(jù)區(qū)域構(gòu)造和沉積的差異，將該凹陷劃分為三個(gè)構(gòu)造單元，即北部斜坡帶、中部深凹帶和南部陡坡帶。趙凹油田泌304區(qū)塊位于泌陽(yáng)凹陷南部陡坡帶中段，處在由南東向北西傾沒(méi)的小型栗園斷鼻構(gòu)造上，東北緊鄰凹陷生油中心［1-2］，構(gòu)造面積4.0km2。

1 儲(chǔ)層特征

泌304區(qū)儲(chǔ)層屬近源水下扇沉積，具近源快速堆積特征，巖性粗，結(jié)構(gòu)成熟度低，分選差，一般以中粗砂巖、含礫砂巖、砂礫巖和細(xì)砂巖為主，儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)［2］。粘土礦物種類較為簡(jiǎn)單，含量平均為4.86%。主要礦物成分是蒙脫石，相對(duì)含量為60%～74%，其次為綠泥石，相對(duì)含量為10%～20%。中孔中滲儲(chǔ)層，油層孔隙度4.21%～28.50%，平均18.62%；油層滲透率（0.08～1420）×10-3μm2，平均202.94×10-3μm2。

泌304區(qū)地層水屬碳酸氫鈉水型，Cl-含量一般為211.8～3 025.1 mg／L，平均1 154 mg／L；總礦化度為2 828.0～16 904.0mg／L，平均6 158 mg／L；pH 值為8.65。原油物性較差，原油粘度（50℃）為793.8～4730.3 mPa·s，屬普通稠油。

2 儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)

油層保護(hù)是油田開(kāi)發(fā)最基礎(chǔ)的工作。在長(zhǎng)期油田開(kāi)發(fā)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，油田開(kāi)采過(guò)程中均存在各種不同潛在的損害因素，而且油層的傷害是不可逆的，補(bǔ)救非常困難，需付出昂貴的代價(jià)［3］。因此，只有開(kāi)展儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)研究，才能在各個(gè)施工環(huán)節(jié)上防止儲(chǔ)層損害，使儲(chǔ)層傷害盡量降低，達(dá)到科學(xué)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)油田的目的［4］。敏感性評(píng)價(jià)試驗(yàn)參照標(biāo)準(zhǔn)“儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法”（SY／T5358-2002）中的實(shí)驗(yàn)程序進(jìn)行。

2.1 速敏實(shí)驗(yàn)［5］

在地層中，總是不同程度的存在著非常細(xì)小的微粒，這些微粒有時(shí)未被巖石中的天然膠結(jié)物牢固膠結(jié)在固定位置，有時(shí)甚至是以松散的顆粒形式處于孔壁或基巖顆粒的內(nèi)表面上，它們可隨著流體在孔隙中運(yùn)移并在孔隙窄處堆集，從而造成堵塞，使地層滲透率降低。顆粒運(yùn)移程度隨巖石中流體流動(dòng)速度的增加而增加。但不同巖石中的微粒，對(duì)速度增加的反應(yīng)不同。速敏實(shí)驗(yàn)的目的就是評(píng)價(jià)地層速敏性損害的大小，找出速敏臨界點(diǎn)，為下一步的實(shí)驗(yàn)及今后的生產(chǎn)提供速度依據(jù)，其評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 速敏損害程度評(píng)價(jià)指標(biāo)

速敏性程度主要用滲透損害率Dk1來(lái)表示，即： Dk1＝（Kmax-Kmin）／Kmax

式中：Dk1——速敏性導(dǎo)致的滲透率損害率；

Kmax——臨界流速前滲透率的最大值，10-3μm2；

Kmin——滲透率的最小值，10-3μm2。

表2 儲(chǔ)層巖心速敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表2可看出，巖心的滲透?jìng)β试?2.0%～20.5%之間，損害程度屬弱速敏，速度對(duì)儲(chǔ)層滲透率的影響較小，在臨界流量為5 cm3／min的條件下，不會(huì)發(fā)生微粒運(yùn)移情況。

2.2 水敏實(shí)驗(yàn)

粘土礦物在原始的地層條件下，處在含有一定礦化度的地層水環(huán)境中，當(dāng)?shù)M(jìn)入地層后，某些粘土礦物就會(huì)發(fā)生膨脹、分散及運(yùn)移，導(dǎo)致減小或堵塞地層的孔隙喉道，造成滲透率的降低。水敏實(shí)驗(yàn)的目的就是分析鹽水礦化度變化對(duì)儲(chǔ)層滲透率的影響程度，找出儲(chǔ)層臨界礦化度。其評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表3，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 水敏性評(píng)價(jià)指標(biāo)

表4 儲(chǔ)層巖心水敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果

水敏程度主要用水敏指數(shù)Iw來(lái)評(píng)價(jià)：

Iw＝（Ki-Kw）／Ki

式中：Iw——水敏指數(shù)；Ki——用地層水測(cè)定的巖樣滲透率，10-3μm2；Kw——用蒸餾水測(cè)定的巖樣滲透率，10-3μm2。

從表4及圖2中可以看出，巖心的臨界礦化度是6 000mg／L，總體上巖樣的滲透率隨鹽水礦化度下降而下降，在臨界礦化度以上，滲透率變化不大，幾乎沒(méi)有什么水敏性，其水敏主要發(fā)生在臨界礦化度以下。淡水對(duì)巖心的損害率為38.6%～49.9%，因此，在注蒸汽前應(yīng)對(duì)地層進(jìn)行防膨預(yù)處理，注入高溫粘土穩(wěn)定劑，防止儲(chǔ)層水敏傷害。

2.3 堿敏實(shí)驗(yàn)

地層水的pH 值一般是中性或弱堿性，當(dāng)高pH值的流體進(jìn)入地層后，會(huì)造成地層中粘土礦物和硅質(zhì)膠結(jié)破壞（粘土礦物解理、膠結(jié)物溶解后釋放的微粒）從而造成地層的堵塞損害。此外，高pH 值的流體進(jìn)入儲(chǔ)層后，大量的OH-與某些二價(jià)陽(yáng)離子結(jié)合生成不溶解的物質(zhì)，也會(huì)造成地層的堵塞。堿敏實(shí)驗(yàn)的主要目的是評(píng)價(jià)鉆井完井液等高pH 值流體進(jìn)入儲(chǔ)層后，造成地層滲透率傷害的程度，為鉆井完井過(guò)程選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)油氣層技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)，其損害評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表5，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表5 堿敏損害評(píng)價(jià)指標(biāo)

表6 儲(chǔ)層巖心堿敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果

堿敏指數(shù)按下式計(jì)算：

Ib＝（Kwo-Kmin）／Ks

式中：Ib——堿敏指數(shù)；Kwo——KCl鹽水測(cè)定的滲透率，10-3μm2；Kmin——系列堿液測(cè)定的滲透率最小值，10-3μm2。

從表6的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，巖心的滲透?jìng)β试?7.1%～45.2%之間，損害程度屬于中等偏弱，儲(chǔ)層的臨界pH 值是10.0，pH 值的升高對(duì)巖心滲透率傷害很大。因此，在注蒸汽時(shí)應(yīng)隨蒸汽注入堿敏抑制劑，降低蒸汽冷凝水的pH 值，防止注蒸汽對(duì)地層造成的堿敏傷害。

2.4 酸敏實(shí)驗(yàn)

所謂酸敏性，是指酸化液進(jìn)入地層后與地層中的酸敏礦物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀或釋放出微粒，使地層滲透率下降的現(xiàn)象。酸敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的目的在于了解準(zhǔn)備用于酸化的酸液是否會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生傷害及傷害的程度，以便優(yōu)選酸液配方，尋求更為有效的酸化處理方法。實(shí)驗(yàn)所用介質(zhì)是15%HCl，注入倍數(shù)1.5 PV，其損害評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表7，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8，酸敏性評(píng)價(jià)指標(biāo)按下式計(jì)算：

Ia＝（Kf-Kad）／Kf

式中：Ia——酸敏指 數(shù)；Kf，Kad——酸 處理前 后用KCl鹽水測(cè)定的巖樣滲透率，10-3μm2。

表7 酸敏損害評(píng)價(jià)指標(biāo)

表8 儲(chǔ)層巖心酸敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，儲(chǔ)層無(wú)酸敏，雖然儲(chǔ)層含有綠泥石，但粘土絕對(duì)含量很少，且地層中其它含鐵礦物較少，因此，酸敏性必然表現(xiàn)為弱或無(wú)。

3 結(jié)論及建議

（1）趙凹油田泌304井區(qū)淺層系儲(chǔ)層水敏較強(qiáng)，儲(chǔ)層的臨界礦化度是6 000 mg／L，淡水對(duì)儲(chǔ)層的損害率為35.6%～48.9%，其次是堿敏損害率為37.1%～45.2%，因此油田開(kāi)采中應(yīng)做好水敏和堿敏的預(yù)防工作。

（2）采用蒸汽吞吐熱采生產(chǎn)時(shí)，在注蒸汽前應(yīng)對(duì)地層進(jìn)行防膨預(yù)處理，注入高溫粘土穩(wěn)定劑，防止儲(chǔ)層水敏傷害。注汽過(guò)程中隨蒸汽注入堿敏抑制劑降低蒸汽凝析液的pH 值，防止儲(chǔ)層堿敏傷害。

［1］ 楊永利.趙凹油田泌304區(qū)淺層礫巖稠油儲(chǔ)量分類評(píng)價(jià)及應(yīng)用［J］.石油地質(zhì)與工程，2012，26（3）：72-75.

［2］ 萬(wàn)力，劉建斌，李顯路，等.趙凹油田泌304區(qū)塊低阻油層成因分析及識(shí)別研究［J］.石油地質(zhì)與工程，2009，23（3）：39-41.

［3］ 徐同臺(tái)，趙敏.保護(hù)油氣層技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003：30-36.

［4］ 石紅梅，杜殿發(fā)，王青.超稠油油藏儲(chǔ)層傷害機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究［J］.勝利油田職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，22（6）：54-55.

［5］ 何胡軍，王秋語(yǔ)，程會(huì)明.孤島中一區(qū)聚合物驅(qū)后儲(chǔ)層參數(shù)變化規(guī)律［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2010，31（2）：255-259.