西江23-1油田韓江組儲層敏感性評價

何婷婷，肖傳桃

(長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100)

儲層損害是指在鉆井、完井、井下作業(yè)及油氣田開采全過程中，造成油氣層滲透率下降的現象。它不僅會導致儲油層的產能降低，甚至使儲層完全喪失產油能力；還會影響發(fā)現新的油氣層，給油田造成巨大的經濟損失[1]。因此在勘探開發(fā)過程中，對儲層進行保護是十分必要的。對于不同的油氣層，其儲集特征和導致?lián)p害的外部環(huán)境均有較大的區(qū)別，因此可能發(fā)生的損害機理和損害因素也不盡相同。因而對油氣層損害機理的研究是保護油氣層技術中一項必不可少的基礎工作。下面，筆者根據XJ23-1油田韓江組巖性、物性資料的綜合分析，對XJ23-1油田韓江組儲層主要損害因素進行了初步的評價和診斷，并通過室內研究對其主要損害機理和因素進行探討，從而為該地區(qū)各種入井流體的設計創(chuàng)造條件。

1 儲層基本情況

1.1 油層分布

XJ23-1油田的含油層分布在上第三系中新統(tǒng)韓江組下部至珠海組中上部，埋深1326.0～1929.7m，含油層段長603.7m，鉆遇油層從上到下有H0、H000、HA、H1B、H2、H2A、H3和H3B等8個層。油層之間發(fā)育有一定厚度的穩(wěn)定泥巖，形成良好的儲蓋組合，使各油層具有各自的油水系統(tǒng)，形成多個獨立的油藏。

1.2 黏土含量

XJ23-1油田韓江組儲層的黏土礦物的含量變化較大，儲層具有一定的非均質性。儲層的黏土礦物中以伊蒙混層(I/S)、伊利石(I)和高嶺石(K)為主，并且伴有少量的綠泥石(C)，其伊蒙混層占50%～60%，伊利石含量約20%，高嶺石含量在15%左右。總的來說該地區(qū)主力儲層黏土含量較低，但儲層內具有一定的非均質性，局部小層黏土礦物含量較高。

1.3 儲集空間

XJ23-1油田韓江組的儲集空間主要為砂巖孔隙，主要孔隙類型為原生粒間孔，孔隙連通性好，儲層孔隙發(fā)育，物性好，油層平均孔隙度為22.6%～33.0%，平均滲透率為460～3167mD，屬于中-高孔隙度、中-高滲透率儲集層。

2 儲層潛在損害因素和敏感性初步診斷

根據XJ23-1油田韓江組儲層巖性、物性資料整理和分析，該段儲層巖性疏松，膠結性差，孔隙發(fā)育，滲透性很好，分布差異較大。根據碎屑巖類儲集層的油田開發(fā)儲層分類判斷，其儲層主要為高孔、高滲儲層。黏土礦物主要為伊/蒙混層(I/S)>伊利石(I)>高嶺石(K)>綠泥石(C)。其中伊/蒙混層以及伊利石含量占絕大多數。由于伊蒙混層具有高的間層比(平均53%)，因此儲層可能具有較強的水敏性，儲層黏土礦物很容易水化膨脹，有可能由于水化膨脹造成疏松砂巖解體，從而造成微粒運移，因此這將是儲層重要的敏感因素。伊利石含量較高，高嶺石含量也在13%左右，且有增加趨勢，是造成儲層速敏的主要原因。通過黏土微結構的特征分析及黏土粒徑與孔喉尺寸的匹配關系表明，在低流速時地層即可釋放微粒，由于孔喉直徑大，產生的微粒不足以堵塞孔喉，因此可能會出現隨流速增加滲透率增大的現象，由于儲層巖性疏松、膠結性差，儲層表現出未膠結或弱膠結性。因此當黏土等填隙物被解除后，砂粒將處于非膠結狀態(tài)。在油氣開采過程中，如果生產壓差過大，或流速增加，極有可能促發(fā)黏土分散運移的作用，從而加劇儲層的出砂趨勢。

XJ23-1油田韓江組儲層中黏土礦物中含有綠泥石，綠泥石的存在則可能會使儲層具有酸敏性，它的均勻分布也會使得全油田范圍內普遍存在酸敏的因素。

3 儲層敏感性試驗研究

儲層敏感性采用儲層敏感性評價標準SY/T 5358—2002《儲層敏感性流動實驗評價方法》[2]。

3.1 流速敏感性評價

速敏是指因流體速度變化而引起地層中微粒運移，堵塞喉道，造成滲透率下降的現象。

圖1 XJ23-1-4井巖心單項鹽水流速敏感性評價結果 圖2 收集液體激光粒度分析結果

XJ23-1-4井巖心單項鹽水流速敏感性評價結果如圖1所示。從圖1中可以看出，XJ23-1-4井巖心在單項鹽水流速敏感性評價中表現為隨著流量的增大，其水相滲透率也隨之增大，當流量為2ml/min時滲透率的增加程度逐漸減緩。通過收集巖心出口端液體，用激光粒度儀檢測出驅出液中有固相粒子存在，從而證實了確實存在微粒運移現象(見圖2)。室內結果表現為無水流速敏損害，但考慮到出砂問題可能對儲層造成的損害，在完井作業(yè)中也必須考慮到防砂工藝措施。

對于膠結疏松的巖石，隨著流體注入速度增加，由于巖石膠結比較疏松，則微粒開始移動。對于滲透率較高、孔隙度較大的樣品，由于孔喉半徑大，允許通過較多顆粒，運移后沖出巖石端面，表現為滲透率不斷上升的趨勢；當運移微粒逐漸減少時，微粒沖出巖心或未堵塞喉道，則滲透率會逐漸趨于平穩(wěn)。若發(fā)生運移的微粒尺寸相對于孔喉較大，數量多，則會在孔隙喉道處形成橋堵塞，造成滲透率下降。對于XJ23-1油田來說，由于儲層表現出來的未固結或弱固結性，因此存在較為嚴重的微粒運移現象。在油氣開采過程中，如果生產壓差過大，或流速增加，極有可能促發(fā)黏土分散運移的作用，從而加劇儲層的出砂趨勢。

3.2 水敏感性評價

地層中黏土礦物在原始地層條件下是處于一種含有一定礦化度的水環(huán)境中，當淡水進入地層后，某些黏土礦物就會發(fā)生膨脹、分散，減少或堵塞地層的孔隙和喉道，造成滲透率的降低[3]。地層的這種遇淡水后降低滲透率的現象就稱為地層的水敏性，水敏試驗的目的就是評價地層水敏性損害程度的大小。

表1 單項水敏感性試驗結果

注： 滲透率降低百分數是不同濃度的鹽水為介質時巖心的滲透率與標準鹽水為介質時巖心的滲透率的比值百分數。

單項水敏感性試驗結果如表1所示。從表1可以看出，室內采用標準鹽水代替模擬地層水時，地層巖心滲透率隨礦化度的降低而降低，當礦化度降到5000mg/L時，滲透率下降到初始值的92.6%，可以確定其臨界礦化度為5000mg/L。說明XJ23-1油田儲層巖心具有中等偏強的水敏性。

基于此，在鉆井過程中必須考慮到水敏可能造成的儲層損害，并提前做好措施。

3.3 酸敏感性評價

如果在完井過程中，井眼附近的地層受到了堵塞損害，或者地層滲透率較低，影響了原油流出，就需要進行酸化處理以改善地層的孔隙結構和連通狀況，以達到增產的目的。一方面，酸液對地層的孔隙有一定的溶蝕擴大作用，它使地層滲透率增加。另一方面，酸液與地層中某些礦物發(fā)生反應產生沉淀將會造成地層的堵塞，這種堵塞就是地層的酸敏性。

表2 酸敏感性試驗結果

酸敏感性試驗結果如表2所示。從2結果中可以看出，巖心在注酸后，滲透率均有明顯下降，儲層巖心的鹽酸酸敏指數為11.1，土酸酸敏指數為21.6，表現為中等偏弱的鹽酸敏感性損害。這與儲層黏土礦物中含有綠泥石有關，綠泥石中含有大量鎂、鐵離子，注酸后會產生膠體狀物質或是沉淀，從而造成儲層孔隙堵塞[4-5]，使儲層具有酸敏性，它的均勻分布也會使得全油田范圍內普遍存在酸敏的因素。

3.4 堿敏感性評價

在油氣井鉆、完井生產過程中，與地層接觸的流體中有些是呈堿性的。堿敏性是指堿性液體進入地層后與地層中的堿敏性礦物發(fā)生反應而導致地層滲透率下降的現象。堿敏性評價試驗的目的在于了解施工作業(yè)過程中對地層所用的堿性工作液是否會對地層產生傷害及傷害的程度，并找出產生堿敏的臨界PH值，以此為據設計合理的施工工藝。

表3 堿酸敏感性試驗結果

堿酸敏感性試驗結果如表3所示。從表3可以看出，不同pH值的KCl鹽水對巖心滲透率影響不大，基本無損害。XJ23-1油田儲層巖心的堿敏指數為8.67，表現為極弱的堿敏性。根據油田關基礎資料，XJ23-1油田主力儲層段內的黏土總量相對較低，但存在一定的非均質性，并且伊利石含量較高，高嶺石含量也在13%左右，而對堿敏感的蒙脫石含量很少，這應該是地層弱堿敏的原因之一。另外，地層水中也不存在堿性條件下易沉淀的高價金屬離子，這也是地層弱堿敏的因素之一。

3.5 應力敏感性評價

目前應力敏感性評價試驗主要可用2種不同的方式進行，一種是將圍壓保持恒定(如3.5 MPa)，逐漸增加驅替壓力以獲得不同的有效應力(有效應力逐漸減小)；另一種是將驅替壓力(即流量)保持恒定，逐漸增大圍壓以獲得不同的有效應力(有效應力逐漸增加)。筆者選用后一種方式。

應力敏感性引起的滲透率損害率有2種計算方式：

(1)

(2)

表4 應力敏感性試驗結果

應力敏感性試驗結果如表4所示。從表4可以看出，在改變圍壓的情況下，隨著有效應力的不斷增加，巖心的滲透率不斷下降，并且在降低有效應力的情況下，巖心滲透率雖有所上升，但不能恢復到原來的滲透率上，這是典型的應力恢復的滯后現象。因此，XJ23-1油田存在應力敏感性，應力敏感指數Dk2為30.3；Dk3為8.58，屬弱應力敏感。

4 結論

1)XJ23-1油田儲層存在明顯的微粒運移現象，雖然表現為非流速敏感性，但出砂問題是開發(fā)過程中需要注意的問題。

2)XJ23-1油田儲層具有中等偏強的水敏性，鉆井過程中須注意提高鉆井液、完井液的抑制性，室內研究臨界礦化度為5000mg/L。

3)XJ23-1油田儲層對鹽酸的敏感性為中等偏弱的敏感性，而對土酸的敏感性則為中等偏強。

4)XJ23-1油田儲層對堿的敏感性較弱，不同pH值對儲層的滲透率值變化不大。

5)對于XJ23-1油田的疏松砂巖儲層，具有弱的應力敏感性。

[參考文獻]

[1]張紹槐, 蒲春生. 儲層傷害的機理研究[J].石油學報, 1994,15(4):58-65.

[2]SY/T5358-2002.儲層敏感性流動實驗評價方法[S].

[3]康毅力，羅平亞.黏土礦物對砂巖儲層損害的影響——回顧與展望[J].鉆井液與完井液,2000,17(5):36-40.

[4]連承波.龍西地區(qū)泉四段低滲透儲層特征及油氣富集規(guī)律[D].北京：中國石油大學(北京),2009.

[5]張金友，王興志，張帆，等.川西北地區(qū)飛仙關組灘體類型及儲集性研究[J].巖性油氣藏.2008,20(3):65-67.