西峰油田儲層敏感性評價及影響機理分析

康萬東，宋 婷，張鑫君，陳力博

（西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065）

儲層敏感性是指油氣田鉆探與后期開發(fā)過程中儲集層受損害的難易程度（敏感性程度）[1]。儲層中黏土、碳酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽等敏感性礦物與外來流體接觸，造成儲層中黏土礦物水化膨脹、微粒遷移或產生沉淀并堵塞孔道導致儲層滲流能力及產能下降[2]。儲層敏感性研究是為了防止開發(fā)生產過程中各種敏感性的發(fā)生[3]，更好的保護油氣儲層。本文以西峰油田白馬中區(qū)為研究對象，對其敏感性特征進行評價，提出儲層保護措施，提高油田采收率。

1 儲層巖性特征

已有巖石薄片分析結果表明，研究區(qū)儲層主要為黑色、灰黑色細-中粒巖屑長石砂巖，少量為長石質巖屑砂巖。石英、長石和巖屑的平均含量分別為28.39%（范圍 16%～38%）、32.25%（10%～47.5%）、24.00%（4.26%～37%）。巖屑含量高且含量差異較大，以火成巖和變質巖屑為主，兩者所占比例為95%。

黏土礦物主要為伊利石和綠泥石，次為高嶺石和伊/蒙混層，平均含量分別為：伊利石10.3%、綠泥石8.3%、高嶺石5.1%，伊/蒙混層2.1%。儲層孔隙類型以粒間孔為主，次為溶孔。溶孔主要為長石、巖屑溶孔，孔隙組合以溶孔～粒間孔為主，面孔率為5.1%；粒間孔含量3.9%、占總面孔率的75.9%，粒內溶孔含量1.1%、占總面孔率的22.1%。儲層具有最大孔喉半徑?。?.63 μm），中值半徑?。?.21 μm），排驅壓力高（0.62 MPa）的特點。喉道分選系數(shù)2.47，變異系數(shù)0.23，分選較差；最大進汞量80.1%，退汞效率平均為27.3%。表明，儲層以中孔中細喉和小孔細喉型為主，并可見少量大孔中細喉型，喉道分選較差[4]。

2 儲層敏感性分析

2.1 速敏實驗結果

本次實驗分別選取研究區(qū)長8儲層三口井三塊巖心進行室內實驗。由實驗結果看出，西峰研究區(qū)長8儲層臨界流量在0.25 mL/min～3.0 mL/min，平均1.6 mL/min，臨界流速在14.5 m/d～102.0 m/d，平均58.2 m/d。速敏引起的傷害率在19.8%～37.1%，平均27.6%，屬弱速敏。

2.2 速敏傷害機理分析

研究區(qū)儲層中雖存在能引起流速性敏感的非黏土性敏感礦物石英與長石，但該儲層巖石的粒度分選和膠結物膠結程度都相對較好，故不易引起地層微粒運移。且黏土礦物中易于引起速敏效應的伊利石和高嶺石相對含量分別僅占10.3%與5.1%，伊利石，高嶺石的運移并不強，因此儲層表現(xiàn)為弱速敏性。

2.3 水敏及鹽敏實驗結果

圖1 西峰油田白馬中區(qū)長8油層水敏及鹽敏實驗結果

選取研究區(qū)長8儲層兩塊巖心進行水敏及鹽敏傷害實驗，實驗結果（見圖1）。從實驗結果可見，當注入水的礦化度由3 084.4 mg/L降低到0時，巖樣滲透率大幅度降低，研究區(qū)長8儲層水敏傷害率為48.9%～86.8%，平均67.9%。水敏程度中偏弱～強，平均為中偏強。

2.4 水敏及鹽敏傷害機理分析

伊/蒙混層礦物為研究區(qū)儲層中典型的水敏性黏土礦物。且伊/蒙混層（2.1%）主要呈片狀薄膜附著于碎屑顆粒表面，當?shù)V化度較低的外來流體進入巖石孔隙時，伊/蒙混層的晶層吸附大量水分子，發(fā)生水敏膨脹。此外，高嶺石、伊利石等黏土礦物，在與水接觸時，使原有的絮凝平衡發(fā)生破壞，產生的黏土顆粒碎片，在以中孔中細喉和小孔細喉型為主，喉道分選較差的巖石孔隙運移過程中易堵塞滲流通道，前面分析研究區(qū)長8區(qū)儲層注入水礦化度1 000 mg/L左右，注入水礦化度小于臨界礦化度，可以判斷注入水對長8儲層有鹽敏傷害[5]，因此形成水敏及鹽敏傷害。

2.5 酸敏實驗結果

本次實驗分別選取研究區(qū)長8儲層兩口井各一塊巖心，進行鹽酸酸敏與土酸酸敏實驗，實驗結果（見圖2）。酸敏實驗結果表明，研究區(qū)長8儲層遇鹽酸和土酸后，1號巖心與2號巖心的酸敏損害率分別為33.5%與21.8%，滲透率均下降。

2.6 酸敏傷害機理分析

研究區(qū)儲層酸敏性礦物綠泥石、鐵方解石、鐵泥質、灰泥質等礦物的含鐵含鋁量較高，在儲層中分布具有極強非均質性特征。儲層孔隙中存在的含鐵含鋁礦物，在酸化過程中分解成二價的亞鐵離子、亞鋁離子，進入地層水后，在氧化條件下形成Fe（OH）3、Al（OH）3等沉淀，且鐵泥質、灰泥質等雜基泥質，在酸化過程中溶解了雜基泥質中的灰泥，解放出大量游離泥質，由于沉淀和泥質雜基的運移和沉淀，堵塞孔隙喉道，導致儲層滲透率下降，造成酸敏傷害。

2.7 堿敏實驗結果

分別選取研究區(qū)長8儲層3口井的3塊巖心，室內進行了堿敏實驗，堿敏實驗結果表明，隨著pH的增加，研究區(qū)長8儲層3塊巖心滲透率變化均不大，堿敏損害率為9.8%～19.9%，平均13.1%，屬于弱堿敏。

2.8 堿敏傷害機理分析

研究區(qū)儲層中的硅酸鹽礦物（長石類礦物）和氧化硅礦物（石英類礦物）等，在堿性環(huán)境下可能生成沉積物。在強堿性環(huán)境黏土礦物將產生新的硅酸鹽沉淀物和硅凝膠體堵塞孔喉。但研究區(qū)儲層不含蒙脫石，且高嶺石含量相對較少，總體形成的硅酸鹽沉淀物和硅凝膠體較少，所以該儲層的巖心表現(xiàn)為弱堿敏性。

2.9 應力敏實驗結果

分別選取研究區(qū)中長8儲層兩口井的兩塊巖心室內進行應力敏感性實驗，實驗結果（見圖3）。從實驗結果可以看出，隨著儲層巖樣圍壓逐漸增加，巖樣滲透率下降，圍壓逐步減小，巖樣滲透率有一定恢復，但沒有恢復到原始滲透率值，兩塊巖樣的不可逆損害率分別是54.6%，11.2%，不可逆?zhèn)Τ潭萚6]為弱～中等偏強。

2.10 應力敏傷害機理分析

巖石滲透率、黏土礦物含量及孔隙類型是影響應力敏感性評價結果的主要依據(jù)，圍壓的增加導致巖石的平均孔喉半徑減小，由于巖石的滲透率與平均孔喉半徑呈正相關，因此，導致巖石滲透率呈下降趨勢。且研究區(qū)儲層黏土類礦物在外力作用下，容易變形或破碎，產生微粒運移而堵塞孔隙和喉道，使儲層滲透率明顯降低。這是研究區(qū)儲層存在應力敏感傷害的原因。

3 結論

圖2 西峰油田白馬中區(qū)長8儲層酸敏實驗結果

研究區(qū)儲層主要為黑色、灰黑色細-中粒巖屑長石砂巖，少量為長石質巖屑砂巖。黏土礦物主要為伊利石和綠泥石，次為高嶺石和伊/蒙混層。通過對研究區(qū)長8儲層敏感性室內評價實驗，結果表明儲層表現(xiàn)為弱速敏、中等-強水敏、中等鹽敏、中偏弱-中偏強酸敏、弱堿敏、弱-中等應力敏感。引起儲層傷害的各類敏感性機理具體分析如下：

圖3 西峰油田白馬中區(qū)長8儲層巖樣覆壓實驗結果圖

（1）巖石的粒度分選和膠結物膠結程度都相對較好。且黏土礦物中易于引起速敏效應的伊利石和高嶺石相對含量低，運移并不強，故儲層表現(xiàn)為弱速敏性。

（2）伊/蒙混層礦物為研究區(qū)儲層中典型的水敏性黏土礦物。且高嶺石、伊利石等黏土礦物，與水接觸時，絮凝平衡發(fā)生破壞，產生的黏土顆粒碎片，在運移過程中易堵塞滲流通道，造成水敏，鹽敏傷害。

（3）酸敏性礦物綠泥石、鐵方解石、鐵泥質、灰泥質等礦物，在儲層中分布具有極強非均質性特征，在酸化過程中分解成游離態(tài)離子，在氧化條件下形成沉淀，運移過程中堵塞孔隙喉道，導致儲層滲透率下降，造成酸敏傷害。

（4）研究區(qū)儲層不含蒙脫石，且高嶺石含量相對較少，總體形成的硅酸鹽沉淀物和硅凝膠體較少，所以該儲層的巖心表現(xiàn)為弱堿敏性。

（5）圍壓的加多致使巖石平均孔喉半徑縮小，造成了巖石滲透率下降。儲層黏土類礦物在外力作用下，容易變形或碎裂，微粒運移過程中易堵塞孔隙和喉道，使儲層滲透率明顯下降。