鄂爾多斯盆地姬塬油田長(zhǎng)9儲(chǔ)層物性特征研究

黃慧娟，黃 鋼

(1.西安石油大學(xué)，陜西 西安 710064;2.長(zhǎng)慶油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，陜西 西安 710018)

鄂爾多斯盆地是一個(gè)經(jīng)過(guò)多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)疊合形成的殘余內(nèi)陸克拉通盆地，是我國(guó)大中型多層系含油氣盆地之一。盆地內(nèi)沉積有自古生代以來(lái)的多套沉積體系，其中延長(zhǎng)組(T3y)是一套在內(nèi)陸湖泊三角洲沉積體系上發(fā)育的重要油氣儲(chǔ)集層。長(zhǎng)9油層組屬于延長(zhǎng)組第三段(T3y5)，主要發(fā)育一套處于三角洲前緣亞相的砂巖儲(chǔ)層[1]。研究區(qū)為姬塬地區(qū)東部，西起王盤(pán)山，東到新安邊，北起磚井，南止鐵邊城，面積約3 837 km2，屬黃土塬地貌，構(gòu)造處于鄂爾多斯沉積盆地陜北斜坡中西部，總體呈一平緩的西傾單斜，傾角不足1°，局部發(fā)育差異壓實(shí)作用形成的起伏較小軸向近東西或北東向的鼻狀隆起。本次研究利用多種巖心分析資料及測(cè)井資料，對(duì)長(zhǎng)9儲(chǔ)層的巖石學(xué)、儲(chǔ)集物性、孔隙結(jié)構(gòu)和敏感性等特征進(jìn)行綜合分析研究。

1 儲(chǔ)層基本特征

1.1 巖石學(xué)特征

據(jù)67口井117塊薄片鑒定資料統(tǒng)計(jì)分析表明，姬塬油田長(zhǎng)9儲(chǔ)層主要以長(zhǎng)石砂巖為主，巖屑長(zhǎng)石砂巖次之(見(jiàn)圖1);碎屑成分主要以長(zhǎng)石類(lèi)和石英類(lèi)為主，其次為巖屑，其中石英占29.17%、長(zhǎng)石占38.27%、巖屑為15.31%，長(zhǎng)石含量略高于石英;填隙物平均體積為17.25%，主要成份有高嶺石、水云母、綠泥石、方解石、鐵方解石、硅質(zhì)及濁沸石等。

圖1 姬塬地區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層砂巖三角分類(lèi)圖

1.2 儲(chǔ)層物性特征

對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層117口井2997塊巖樣進(jìn)行物性物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分析得出長(zhǎng)9孔隙度集中分布在8.5% ～16.0%之間，平均為 12.31%;滲透率集中分布在(0.1～0.5)×10-3um2之間，平均為 2.75×10-3um2，儲(chǔ)層物性較差，屬于油層低孔隙度、特低-超低滲透率儲(chǔ)層?？紫抖群蜐B透率具有較好的正相關(guān)關(guān)系(見(jiàn)圖2)。儲(chǔ)層滲透性不但受孔隙和喉道大小的制約，還受孔隙結(jié)構(gòu)的控制，這也是具有相同孔隙度巖樣間卻存在滲透性差異的主要原因。

圖2 姬塬地區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層孔隙度與滲透率交會(huì)圖

1.3 孔隙類(lèi)型

對(duì)67口井116個(gè)薄片鑒定觀察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層的孔隙類(lèi)型包括原生孔隙和次生孔隙:其中原生孔隙以粒間孔為主，占72.5%;次生孔隙以長(zhǎng)石溶孔為主，占24.7%，巖屑溶孔和晶間孔隙所占比較較小，僅占2.8%。所以，研究區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間為原生粒間孔和次生長(zhǎng)石溶孔，這些溶孔受后期的成巖作用影響較大，是改善儲(chǔ)層物性并形成有效儲(chǔ)集空間的關(guān)鍵。剩余粒間孔多數(shù)被綠泥石膜環(huán)包著，所以在綠泥石膜發(fā)育的地方，剩余粒間孔也比較發(fā)育，成巖作用相對(duì)較弱。而溶蝕粒間孔則受較強(qiáng)的成巖作用，主要是比較容易溶蝕的長(zhǎng)石溶蝕形成的，也是一些巖屑和粘土填隙物經(jīng)后期改造溶蝕形成(見(jiàn)圖3)。

圖3 姬塬地區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層顯微結(jié)構(gòu)特征圖

1.4 孔隙結(jié)構(gòu)特征

對(duì)42口井45個(gè)壓汞資料分析表明，研究區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層排驅(qū)壓力較大，平均為0.37 Mpa;反映儲(chǔ)層連通喉道的集中程度不高，中值壓力為2.58 Mpa;中值喉道半徑較小，為0.34 μm，;最大進(jìn)汞飽和度較高，為 70.48%;退汞效率較低，為23.80%。通過(guò)以上分析結(jié)合壓汞曲線(xiàn)可以得知:長(zhǎng)9曲線(xiàn)斜度大，沒(méi)有明顯的曲線(xiàn)平臺(tái)(見(jiàn)圖4)，研究區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層孔隙中微小孔隙發(fā)育，孔隙分選較差，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儲(chǔ)層滲透能力變差。

圖4 姬塬地區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層壓汞曲線(xiàn)特征圖

2 儲(chǔ)層敏感性分析

儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)包括兩部分內(nèi)容:1)從巖相學(xué)分析的角度，評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的敏感性礦物特征，研究?jī)?chǔ)層潛在的傷害因素;2)在巖相學(xué)分析的基礎(chǔ)上，選擇代表性的樣品，進(jìn)行敏感性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)定巖石與各種外來(lái)工作液接觸前后滲透率的變化，來(lái)評(píng)價(jià)工作液對(duì)儲(chǔ)層的傷害程度。下面對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層的敏感性進(jìn)行具體闡述。

2.1 速敏性

砂巖儲(chǔ)層的孔隙空間中分布著分散狀、襯層狀和搭橋狀的粘土礦物(也包括少量的膠結(jié)不緊的碎屑顆粒)，如高嶺石、毛發(fā)狀伊利石，微晶石英、長(zhǎng)石等，它們?cè)谕鈦?lái)液的作用下發(fā)生水化、膨脹和分散，然后以一定的流速進(jìn)行流動(dòng)運(yùn)移，使得儲(chǔ)層的儲(chǔ)集物性變差，即所謂的“速敏”[2，3]。進(jìn)行速敏試驗(yàn)的目的就是要通過(guò)流體流動(dòng)試驗(yàn)，確定最佳的注入水流動(dòng)速度(臨界流速)，以保證儲(chǔ)層內(nèi)部顆粒不發(fā)生移動(dòng)。它是整個(gè)敏感性及工作液損害評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)和起始點(diǎn)。姬塬地區(qū)長(zhǎng)9速敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1，儲(chǔ)層的速敏指數(shù)范圍在21%～35%，平均速敏指數(shù)為25.9%，總體表現(xiàn)為弱速敏。

表1 姬塬油田長(zhǎng)9儲(chǔ)層巖心速敏實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果

2.2 水敏性

儲(chǔ)層水敏性是指當(dāng)與地層不配伍的外來(lái)流體進(jìn)入地層后，引起粘土礦物水化、膨脹、分散、遷移，從而導(dǎo)致滲透率不同程度下降的現(xiàn)象[2，3]。儲(chǔ)層水敏程度一方面取決于儲(chǔ)層內(nèi)粘土礦物的類(lèi)型及含量;另一方面取決于外來(lái)流體的礦化度。水敏性試驗(yàn)的主要目的是研究水敏性礦物(蒙脫石等)的水敏特征，必須使驅(qū)替速度低于臨界流速，以保證沒(méi)有"橋堵"發(fā)生，從而認(rèn)為，這樣產(chǎn)生滲透率變化是由于粘土礦物水化膨脹所引起的，以便確定注入水的最佳水介質(zhì)性質(zhì)[4]。姬塬地區(qū)長(zhǎng)9水敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，儲(chǔ)層水敏指數(shù)范圍在18%～%19，平均水敏指數(shù)為18.5%，屬于弱水敏。

表2 姬塬油田長(zhǎng)9儲(chǔ)層巖心水敏實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果

2.3 酸敏性

砂巖儲(chǔ)層的壓裂、酸化改造是一項(xiàng)很有效益的增產(chǎn)措施，尤其對(duì)低滲儲(chǔ)層，通過(guò)注入酸液溶解巖石的某些基質(zhì)，可以使地層滲透率提高。但是，如果酸處理不當(dāng)，粘土礦物(包括部分碎屑顆粒)又會(huì)與酸發(fā)生反應(yīng)進(jìn)而產(chǎn)生大量沉淀物質(zhì)，如 Fe(OH)3，非晶質(zhì) SiO2、CaF2等，這些物質(zhì)在孔隙、喉道處分布以后，將會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率下降，即產(chǎn)生"酸敏"現(xiàn)象[2，3]。因此，通過(guò)酸敏試驗(yàn)，可以掌握注入酸對(duì)地層的改造程度，有效地改善儲(chǔ)層。對(duì)于砂巖儲(chǔ)層，酸化處理一般是土酸，即鹽酸(HCL)和氫氟酸(HF)的混合物，酸敏程度主要與巖石中含鐵礦物的多少有關(guān)(包括鐵白云石、鐵方解石、黃鐵礦、菱鐵礦、磁鐵礦、綠泥石等)，含鐵礦物含量越高，則儲(chǔ)層酸敏性越強(qiáng)，反之，則酸敏性越弱。姬塬地區(qū)長(zhǎng)9酸敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，儲(chǔ)層酸敏指數(shù)在13% ～39%之間，平均酸敏指數(shù)為24%，總體呈現(xiàn)為弱酸敏。

表3 姬塬油田長(zhǎng)9儲(chǔ)層巖心酸敏實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果

表4 姬塬油田長(zhǎng)9儲(chǔ)層巖心酸敏實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果

2.4 堿敏性

堿度敏感性是指堿性(pH ＞7)工作液進(jìn)人儲(chǔ)層后與儲(chǔ)層巖石或儲(chǔ)層液體接觸，使儲(chǔ)層滲透率下降的現(xiàn)象[2，3]。巖石中的礦物與注人的堿液反應(yīng)，一方面是氫氧根離子減少;另一方面產(chǎn)生新生礦物，造成地層結(jié)垢，使?jié)B透率降低。通過(guò)堿敏感性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)可以了解油層巖石與不同pH值鹽水接觸作用下巖石滲透率的變化過(guò)程，找出堿敏感性損害發(fā)生的條件(臨界pH值)以及由堿敏感性引起的油層損害程度，為各種入井工作液pH值的確定提供依據(jù)。姬塬地區(qū)長(zhǎng)9堿敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4，儲(chǔ)層堿敏指數(shù)在48% ～379%之間，平均堿敏指數(shù)為61%，總體呈現(xiàn)為中等堿敏。

表5 姬塬油田長(zhǎng)9儲(chǔ)層巖心鹽敏實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果

2.5 鹽敏性

當(dāng)砂巖儲(chǔ)層與外來(lái)流體接觸時(shí)，巖石中粘土礦物原來(lái)的離子環(huán)境被破壞，尤其是當(dāng)它與礦化度低的外來(lái)流體接觸時(shí)，粘土礦物發(fā)生水化和陽(yáng)離子交換，使粘土礦物的層間距離加大并開(kāi)始分散，隨著外來(lái)液體礦化度的逐漸下降，粘土礦物會(huì)在某一礦化度下發(fā)生明顯的膨脹分散，出現(xiàn)滲透率急劇下降的現(xiàn)象稱(chēng)為鹽敏性，而這個(gè)礦化度稱(chēng)為臨界礦化度[2，3]。臨界礦化度越小，地層與外來(lái)流體接觸時(shí)適應(yīng)低礦化度流體的能力越強(qiáng)(即鹽敏性越弱);而臨界礦化度越大，則地層的鹽敏性越強(qiáng)。鹽敏性試驗(yàn)的目的是評(píng)價(jià)膨脹性粘土礦物承受低鹽流體的能力，找出臨界礦化度，為現(xiàn)場(chǎng)施工，選擇注入液和調(diào)整礦化度提供依據(jù)。姬塬地區(qū)長(zhǎng)9鹽敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5，鹽敏程度總體呈現(xiàn)中等偏弱鹽敏。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)姬塬地區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層特征分析結(jié)果表明:儲(chǔ)層物性整體較差，孔隙細(xì)微，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儲(chǔ)層滲透能力變差，為低孔隙度低滲透率儲(chǔ)層。

(2)姬塬地區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層敏感性以弱傷害為主，少量樣品呈中等偏弱傷害程度。由于長(zhǎng)8儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)，孔隙細(xì)微，敏感性對(duì)儲(chǔ)層傷害有一定影響。

[1]歐陽(yáng)健，等.渤海灣地區(qū)低電阻油氣層測(cè)井技術(shù)與解釋方法[M].北京:石油工業(yè)出版社.2000.

[2]唐洪俊，崔凱華.油層物理.北京:石油工業(yè)出版社.2009.

[3]王小琳.注水開(kāi)發(fā)中儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù).[工程碩士論文].西安:西安石油大學(xué).2007.

[4]楊秋蓮，李?lèi)?ài)琴，孫燕妮，等.超低滲儲(chǔ)層分類(lèi)方法探討.巖性油氣藏.2007;19(4):51～56.