安塞油田坪橋地區(qū)長4+5、長6儲層敏感性評價

胡蕓冰，屈紅軍，董陽陽，上官靜雯

(西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069)

安塞油田坪橋地區(qū)長4+5、長6儲層敏感性評價

胡蕓冰，屈紅軍，董陽陽，上官靜雯

(西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069)

儲層的敏感性評價是研究儲層損害機(jī)理、保護(hù)儲層或減小儲層損害的依據(jù)，是搞好油田注水開發(fā)的基礎(chǔ)。研究區(qū)長4+5、長6儲層砂巖都以長石砂巖為主，填隙物主要有濁沸石、綠泥石、伊利石、方解石及硅質(zhì)，儲層物性差，均屬特低孔、特低滲儲層。為提高安塞油田坪橋地區(qū)油井產(chǎn)能，對該區(qū)長4+5、長6低滲儲層的速敏性、水敏性、鹽敏性、堿敏性、酸敏性和應(yīng)力敏感性特征進(jìn)行研究，并結(jié)合該區(qū)儲層巖石特征進(jìn)行敏感性分析評價。結(jié)果表明，該區(qū)長4+5儲層敏感性總體較弱，長6儲層主要表現(xiàn)為極強(qiáng)的酸敏性和較強(qiáng)的應(yīng)力敏感性。因此對長6儲層進(jìn)行酸化作業(yè)時應(yīng)慎重，同時應(yīng)控制油田的注入流體為中性或弱堿性溶液，同時在生產(chǎn)過程中，要重點(diǎn)監(jiān)測油藏地層壓力的變化，以免對油藏采收率產(chǎn)生不利影響。

儲層敏感性； 評價；長4+5；長6；坪橋；安塞油田

安塞油田坪橋油區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡中部，近年來，隨著石油勘探開發(fā)的進(jìn)一步深入，在延長組長4+5、長6油層探明了豐富的石油資源，該油層組分布范圍廣，含油面積大，砂體發(fā)育，但物性很差，均以低孔低滲為主，是典型的低滲透儲層。前人研究認(rèn)為低滲透儲層具有低啟動壓力、非達(dá)西流、敏感性強(qiáng)、開發(fā)難度大的特征[1,2]。儲層敏感性是指儲層與外來流體發(fā)生各種物理或化學(xué)作用而使儲層孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率發(fā)生變化的性質(zhì)[3-6]，包括速敏性、水敏性、鹽敏性、堿敏性、酸敏性和應(yīng)力敏感性等。儲層的敏感性在很大意義上制約著油藏的高效開發(fā)，安塞油田坪橋油區(qū)長4+5、長6儲層已經(jīng)入開發(fā)階段，進(jìn)行長4+5、長6儲層敏感性的研究對油田的合理開發(fā)具有重要指導(dǎo)意義。

1 儲層基本特征

安塞油田坪橋油區(qū)位于安塞縣坪橋鎮(zhèn)西，總體表現(xiàn)為一向西傾斜的平緩單斜，構(gòu)造簡單，地層相對平緩，傾角較小，面積約182 km2，其主要生產(chǎn)層位包長4+5、長6油層組，埋深1 000～1 600 m。

1.1 儲層巖石學(xué)特征

研究區(qū)長4+5段砂巖儲層以淺灰白色長石砂巖為主(見圖1)，砂巖組分中長石、石英、巖屑含量分別為34.0%～61.0%、16.0%～26.0%、6.0%～12.0%。長6段砂巖儲層以淺灰色長石砂巖為主，砂巖組分中長石、石英、巖屑含量分別為34.0%～62.0%、15.0%～27.0%、2.0%～11.0%。長4+5與長6儲層砂巖基本相似(見圖2)，石英以單晶石英為主，部分可見波狀消光；長石以斜長石為主，少量微斜長石；巖屑以變質(zhì)巖巖屑和火山巖巖屑為主，少量沉積巖巖屑，其他碎屑物主要為黑云母。砂巖碎屑為次棱角狀，以細(xì)砂為主；碎屑顆粒分選較好，一般呈線狀接觸，膠結(jié)類型以孔隙式膠結(jié)為主，其次為鑲嵌式膠結(jié)。

圖1 研究區(qū)區(qū)長4+5砂巖成分三角圖

圖2 研究區(qū)區(qū)長6砂巖成分三角圖

a濁沸石膠結(jié)物,P130-1井,長6. b濁沸石膠結(jié),P270井,長612,10×(+). c綠泥石膠結(jié)物,P130-1井,長6. d.伊利石膠結(jié)物,P290井,長6. e方解石連晶膠結(jié),P290井,長6,10(+). f伊蒙混層坪,P285-2,長6.

圖3 長4+5、長6儲層敏感性礦物特征

1.2 敏感性礦物特征

根據(jù)X衍射分析，研究區(qū)長4+5、長6儲層中影響儲層敏感性的礦物主要有方解石，濁沸石以及自生黏土礦物包括綠泥石、伊利石、伊蒙混層等(見圖3)。研究區(qū)儲層填隙物中方解石體積分?jǐn)?shù)平均2.26%，最高可達(dá)10%；濁沸石存在于近1/4樣品中，含量約1～6%最高可達(dá)11%；綠泥石約3.25%；伊利石約1.67%；長6含少量伊/蒙混層，蒙脫石不發(fā)育。

1.3 儲層物性特征

巖心物性分析顯示，長4+5儲層孔隙度分布范圍在6.3%～14.7%之間，平均值為10.7%，滲透率分布在0.09～5.43 mD之間，平均為0.81 mD，長6儲層孔隙度分布在4.0%～15.5%范圍內(nèi)，平均為10.5%，滲透率值大小分布范圍為0.05～7.92 mD，平均為0.78 mD，均屬特低孔、特低滲儲層，且其孔隙度與滲透率呈正相關(guān)關(guān)系(見圖4)。

圖4 研究區(qū)儲層孔隙度、滲透率交會圖

2 儲層敏感性評價

此次4+5、長6低滲透油藏儲層敏感性試驗(yàn)及評價嚴(yán)格執(zhí)行SY/T5385-2002行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[7]，砂巖儲層巖心傷害評價指標(biāo)見表1。

表1 砂巖儲層巖心傷害評價指標(biāo)

2.1 速敏性

速敏性是指因流體速度變化引起地層微粒運(yùn)移，堵塞喉道，導(dǎo)致滲透率下降，造成油層損害的現(xiàn)象[8]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表2)表明研究區(qū)長4+5儲層速敏損害率平均為24.85%，長6儲層速敏損害率在12.32%～38.29%之間，平均為22.71%，都屬于中等偏弱或弱速敏。說明儲層雜基中存在少量膠體泥質(zhì)微粒，包括固結(jié)疏松的微粒石英、長石以及結(jié)構(gòu)疏松的綠泥石、伊利石等，但含量較少。當(dāng)流體介質(zhì)流速、壓力發(fā)生變化時容易發(fā)生微粒運(yùn)移，形成輕微“橋堵”和“卡堵”現(xiàn)象。儲層速敏性不僅與巖石礦物、豁土礦物及膠結(jié)強(qiáng)度有關(guān)，還與儲層孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率有一定關(guān)系，滲透率越低、孔喉越細(xì)小造成的傷害性越大。

表2 坪橋油區(qū)長4+5、長6油層組速敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

2.2 水敏性

水敏性是指當(dāng)與儲層不配伍的外來流體進(jìn)入儲層后引起粘土膨脹、分散、運(yùn)移，從而引起滲透率下降的現(xiàn)象[9]。水敏性評價實(shí)驗(yàn)的目的是了解這一膨脹、分散運(yùn)移的過程及最終使儲層滲透率下降的程度儲層的水敏程度。研究區(qū)水敏性實(shí)驗(yàn)結(jié)果(見表3)表明：長4+5儲層水敏損害率平均為27.79%，屬于弱水敏；而長6儲層水敏程度平均為34.91%，為中等偏弱水敏。常見與儲層水敏性有關(guān)的黏土礦物有蒙脫石、伊/蒙混層等，遇水極易膨脹，影響儲層滲透率[10]。雖然長4+5、長6儲層鐘蒙脫石不發(fā)育，但儲層砂巖雜基中的細(xì)分散粘土、水化云母、長石表面的絹云母等均可形成水化膨脹，最終導(dǎo)致礦物結(jié)構(gòu)解體而發(fā)生顆粒分散運(yùn)移，此外長6儲層中少量的伊/蒙混層使其相較長4+5儲層水敏性更強(qiáng)。

表3 坪橋油區(qū)長4+5、長6油層組水敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

2.3 酸敏性

儲層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，使儲層滲透率下降的現(xiàn)象。進(jìn)行儲層酸敏性能夠確定油氣層對各種酸液的酸敏程度，從而為油氣層基質(zhì)酸化和酸化解堵設(shè)計(jì)提供依據(jù)[11]。此次選用15%的HCl對研究區(qū)長4+5、長6儲層砂巖巖樣進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果(表4)表明，長4+5段為中等偏弱或弱酸敏，而長6段為強(qiáng)或極強(qiáng)酸敏。分析認(rèn)為造成儲層強(qiáng)酸敏的主要原因是長4+5、長6儲層中綠泥石膠結(jié)物含量都比較高，與HCl反應(yīng)形成Fe(OH)2鐵，堵塞孔隙。另外儲層中的含F(xiàn)e碳酸鹽礦物也容易引起儲層HCl酸敏。成地層損害。此外，對于低孔低滲儲層，儲層連通孔徑小，酸化產(chǎn)物產(chǎn)生的微粒難以有效返排也會造成儲層酸敏性[12]。長6儲層綠泥石含量高于長4+5儲層，因此其儲層酸敏性強(qiáng)于長4+5儲層，此外長4+5、長6儲層自身孔隙結(jié)構(gòu)的差異間接導(dǎo)致了酸敏程度的差異。

表4 坪橋油區(qū)長4+5、長6油層組酸敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

2.4 堿敏性

堿敏性是指具有堿性的油田工作液進(jìn)人儲層，與儲層巖石或儲集層流體接觸后反應(yīng)生成不溶物，造成儲層滲透率降低的現(xiàn)象[13,14]。通常，存在于儲層中的堿性液體為pH值大于7的堿性工作液和化學(xué)驅(qū)中使用的堿液。高pH的外來工作液侵人油氣層時，與其中的堿敏礦物反應(yīng)造成分散、脫落、新的硅酸鹽沉淀和硅凝膠體生成，同時，大量OH—也會與某些二價陽離子發(fā)生反應(yīng)形成沉淀物，導(dǎo)致油層滲透率下降[15]。堿敏性評價的主要目的是為了確定儲層堿敏程度，為油田開發(fā)提供保護(hù)油層的依據(jù)。在PH分別為8.5、10、11.5、13條件下對研究區(qū)巖樣進(jìn)行堿敏性測試，結(jié)果(見表5)表明長4+5兩塊巖樣分別為無堿敏和弱堿敏，長6段巖樣堿敏程度為弱堿敏，在開發(fā)過程中應(yīng)注意堿液對儲層物性的影響。

圖5 長4+5應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn)曲線(樣號：1-3、6-5)

2.5 應(yīng)力敏感性

儲層應(yīng)力敏感性是指巖石所受圍壓改變時，孔喉發(fā)生變形、微裂縫張開或閉合，從而導(dǎo)致巖石滲流能力變化的性質(zhì)[16-18]。儲層壓敏性對低孔、低滲儲層有很大影響：(1)由于地層壓力的降低，原來開啟的微裂縫閉合同時喉道直徑縮小，導(dǎo)致儲層滲透率降低，從而致使油井的產(chǎn)能降低；(2)儲層滲透率受到損害后，其中部分的滲透率是不能恢復(fù)的。因此，在生產(chǎn)過程中，要重點(diǎn)監(jiān)測油藏地層壓力的變化，避免因注采比偏小、地層壓力減小、上覆壓力增加而產(chǎn)生應(yīng)力敏感，進(jìn)而對油氣藏采收率產(chǎn)生不利影響[19-22]。研究區(qū)應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，長4+5段應(yīng)力弱敏感，最終損害率分別為25.75%、37.01%，儲層巖石較致密，穩(wěn)定性較好，不易發(fā)生變形與破碎(見圖5)；長6儲層最終損害率分別為44.76%、75.61%、42.55%、81.41%、51.01%和69.88%，應(yīng)力敏感性較強(qiáng)(見圖6)。

表5 坪橋油區(qū)長4+5、長6油層組堿敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

圖6 長6應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn)曲線(樣號：44-2、66-3)

3 結(jié)語

(1)安塞油田坪橋油區(qū)長4+5、長6儲層砂巖都以長石砂巖為主，主要為細(xì)砂，次棱角狀，分選性好，顆粒之間線狀接觸，孔隙式膠結(jié)為主，其次為鑲嵌式膠結(jié)。儲層砂巖填隙物主要有濁沸石、綠泥石、伊利石、方解石及硅質(zhì)，長6儲層還有少量伊/蒙混層。物性差，均屬特低孔、特低滲儲層。

(2)研究區(qū)長4+5儲層速敏性弱-中等偏弱，水敏性弱，酸敏性弱-中等偏弱，堿敏性無-弱，應(yīng)力敏感性弱；長6儲層速敏性弱-中等偏弱，水敏性中等偏弱，酸敏性強(qiáng)-極強(qiáng)，堿敏性弱，應(yīng)力敏感性較強(qiáng)。

(3)長4+5儲層敏感性總體偏弱，長6儲層主要表現(xiàn)為極強(qiáng)的酸敏性和較強(qiáng)的應(yīng)力敏感性。因此對長6儲層進(jìn)行酸化作業(yè)時應(yīng)慎重，同時應(yīng)控制油田的注入流體為中性或弱堿性溶液，同時在生產(chǎn)過程中，要重點(diǎn)監(jiān)測油藏地層壓力的變化，避免因注采比偏小、地層壓力減小、上覆壓力增加而產(chǎn)生應(yīng)力敏感，進(jìn)而對油藏采收率產(chǎn)生不利影響。

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Sensitivity estimation of Chang4+5 and Chang 6 reservoir in Pingqiao area in Ansai Oilfield

HU Yun-bing，QU Hong-jun，DONG Yang-yang，SHANG Guan jing-wen

(State key Laboratory of Continental Dynamics and Department of Geology，Northwest University，Xi'an 710069，China)

The sensitivity evaluation of reservoir is the researching foundation of reservoir damage mechanism, reservoir protection and decreasing reservoir damage. It is also basis of oil field's flood development. The Chang4+5 and Chang6 in study area are both special low porosity and extra low permeability reservoir with the mainly component being feldspar sandstone and the mainly cements including laumontite, chlorite, illite, calcite and siliceous. Research on sensitivity characteristics of the Chang4+5 and Chang6 low permeability reservior has been made and the relationship between reservoir sensitivity and clay minerals characteristics has also been analysised in order to improve oil well productivity in Ansai oilfield Pingqiao area. The result shows that the reservoir sensitivity of Chang4 + 5 reservoir is weak on the whole, while the Chang 6 reservoir takes the extremely strong acid sensitivity and strong stress sensitivity. as a feature. So more attention should be paid on acidification operation that the fluid injected into the oilfield had better be neutral or alkaline and control the variation of reservoir formation pressure strictly in order to keep the reservoir recovery efficiency from bad influence.

Reservoir sensitivity；Evaluation；Chang4+5；Chang6 Pingqiao area；Ansai Oilfield

2016-10-17

由國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目(編號41390451)及延長油田股份有限公司科技項(xiàng)目“杏子川采油廠坪橋油區(qū)油藏地質(zhì)研究”聯(lián)合資助

胡蕓冰(1988-)，男，甘肅臨洮人，在讀碩士研究生，主攻方向：儲層沉積學(xué)。

P618.130.2+1

A

1004-1184(2017)01-0118-04