致密特低滲油藏?cái)U(kuò)孔增喉藥劑體系研究與評(píng)價(jià)

斯 容

（中國(guó)石油化工股份有限公司華北油氣分公司，河南鄭州 450006）

鄂南致密特低滲/超低滲油藏進(jìn)行天然能量開(kāi)發(fā)普遍存在產(chǎn)量遞減快的問(wèn)題，為提高儲(chǔ)層原油產(chǎn)量需要進(jìn)行能量補(bǔ)充。目前應(yīng)用較多的能量補(bǔ)充技術(shù)為注水開(kāi)發(fā)。經(jīng)驗(yàn)顯示，儲(chǔ)層主流喉道半徑小于1 μm 時(shí)，注水難度將大幅度增加，而鄂南油田儲(chǔ)量大多分布在主流喉道半徑小于1 μm 的油藏中?，F(xiàn)場(chǎng)注水開(kāi)發(fā)結(jié)果顯示，鄂南油田儲(chǔ)層裂縫發(fā)育，儲(chǔ)層裂縫重張壓力往往低于注入水進(jìn)入基質(zhì)儲(chǔ)層的啟動(dòng)壓力，現(xiàn)有常規(guī)注水開(kāi)發(fā)注入水難以進(jìn)入基質(zhì)儲(chǔ)層，基質(zhì)儲(chǔ)層原油難以有效動(dòng)用。為改善開(kāi)發(fā)效果，重新優(yōu)選注入性更好的注入介質(zhì)如注CO2、空氣等是一個(gè)重要方向；另一方面能否從儲(chǔ)層本身出發(fā)，通過(guò)改善儲(chǔ)層本身的物性來(lái)改善注入介質(zhì)的注入性也是研究的一個(gè)新方向。對(duì)于一個(gè)既定的油藏，要改變儲(chǔ)層的物性可以從改變巖石骨架顆粒及減少儲(chǔ)層孔隙中的填隙物含量等方面入手。改變巖石骨架顆粒易造成微粒運(yùn)移及儲(chǔ)層垮塌進(jìn)而造成二次傷害，而填隙物主要充填在巖石孔隙中，減少填隙物含量即可增大孔隙及喉道半徑，因此，本文旨在通過(guò)擴(kuò)孔增喉藥劑體系研究與評(píng)價(jià)，來(lái)減少致密特低滲油藏中的填隙物含量，增大儲(chǔ)層孔隙及喉道半徑，改善儲(chǔ)層物性，為提高鄂南油藏原油開(kāi)發(fā)效果提供技術(shù)支撐。

1 概況

1.1 紅河油田長(zhǎng)9 油藏生產(chǎn)現(xiàn)狀

紅河長(zhǎng)9 目前開(kāi)井生產(chǎn)的油井有25 口，平均單井日產(chǎn)液8.57 t、平均日產(chǎn)油1.61 t、平均含水81.21 %，年累計(jì)產(chǎn)液84 719.2 t、年累計(jì)產(chǎn)油14 390 t；開(kāi)注井有10 口，平均單井日注水20.6 m3、平均注水壓力8.1 MPa，年累計(jì)注水48 257.2 m3。

1.2 紅河油田長(zhǎng)9 油藏儲(chǔ)層物性特征

紅河油田長(zhǎng)9 油藏孔隙度6.3 %～18.6 %，平均14.1 %；滲透率0.14×10-3μm2～51.8×10-3μm2，平均1.98×10-3μm2，屬于低孔特低滲儲(chǔ)層。

1.3 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

紅河長(zhǎng)9 砂巖孔隙類(lèi)型主要為粒間孔，其次為粒內(nèi)溶孔、泥質(zhì)內(nèi)微孔、長(zhǎng)石溶孔、鑄?？准拔⒘严兜?。孔喉中值半徑0.14 μm，平均最大孔喉半徑1.94 μm，為小孔微細(xì)喉。

1.4 紅河油田長(zhǎng)9 油藏巖石礦物特征

紅河長(zhǎng)9 油藏巖石礦物組成為：石英28.4 %、長(zhǎng)石28.8 %、巖屑38 %、填隙物4.8 %，以石英、長(zhǎng)石、巖屑為主。填隙物以方解石及黏土礦物為主，其中方解石占比3.4 %、黏土礦物占比超過(guò)1 %，膠結(jié)類(lèi)型以孔隙式和鑲嵌式為主。黏土礦物中伊利石占比13.8 %、高嶺石占比25.9 %、綠泥石占比28.5 %、伊/蒙間層占比31.8 %，以高嶺石、綠泥石、伊/蒙間層為主。

2 擴(kuò)孔增喉藥劑體系配方確定

為達(dá)到擴(kuò)孔增喉、降壓增注的目的，本文主要通過(guò)擴(kuò)孔增喉藥劑體系來(lái)溶蝕儲(chǔ)層孔隙中的部分黏土礦物，同時(shí)確保巖石骨架完整避免二次傷害。在擴(kuò)孔增喉藥劑體系配方的確定過(guò)程中主要以溶蝕率為指標(biāo)，通過(guò)測(cè)量巖屑在藥劑體系中反應(yīng)前后的質(zhì)量變化、溶蝕殘液性狀，綜合經(jīng)濟(jì)性確定擴(kuò)孔增喉藥劑體系配方。

2.1 藥劑種類(lèi)的確定

ZYF、NFS、YFS、DPS+氟化氫銨對(duì)紅河長(zhǎng)9 巖屑的溶蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，就溶蝕率而言，ZYF 對(duì)紅河長(zhǎng)9 巖屑的溶蝕效果最好，但會(huì)產(chǎn)生沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因分析為ZYF 溶解了部分綠泥石釋放出了部分鐵離子，生成Fe（OH）3沉淀所致；NFS 及YFS 對(duì)紅河長(zhǎng)9 巖屑的溶蝕效果較ZYF 弱，但不會(huì)產(chǎn)生沉淀，分析是由于NFS 及YFS 能有效絡(luò)合因溶蝕產(chǎn)生的鐵離子。由于NFS 及YFS 成本較高而ZYF 成本較低，因此，綜合溶蝕效果及成本因素，將紅河長(zhǎng)9 藥劑體系種類(lèi)確定為ZYF 及具有絡(luò)合鐵離子作用的NFS 和YFS（見(jiàn)表1）。

2.2 藥劑濃度的確定

2.2.1 ZYF 濃度的確定 綜合不同濃度ZYF 對(duì)紅河長(zhǎng)9 巖屑的溶蝕率及溶蝕濾液鐵離子含量，將ZYF 的含量?jī)?yōu)化為7 %（見(jiàn)圖1）。

2.2.2 NFS 與YFS 總濃度確定 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，NFS與YFS 共同存在時(shí)對(duì)鐵離子的穩(wěn)定能力要遠(yuǎn)大于其單獨(dú)使用時(shí)的穩(wěn)定能力。在ZYF 濃度為7 %、NFS 與YFS 比例為1：1 的情況下，綜合NFS 與YFS 不同總濃度對(duì)紅河長(zhǎng)9 巖屑的溶蝕率及鐵離子含量，將NFS 與YFS 的總含量?jī)?yōu)化為3 %（見(jiàn)圖2）。

表1 不同藥劑體系對(duì)紅河長(zhǎng)9 巖屑的溶蝕結(jié)果

圖1 不同濃度ZYF 下紅河長(zhǎng)9 巖屑的溶蝕率及溶蝕濾液鐵離子含量

圖2 不同NFS 與YFS 總濃度下紅河長(zhǎng)9 巖屑的溶蝕率及溶蝕濾液鐵離子含量

圖3 NFS 與YFS 在不同比例下紅河長(zhǎng)9 巖屑的溶蝕率及溶蝕濾液鐵離子含量

2.2.3 NFS 與YFS 比例的確定 在ZYF 用量為7 %、NFS 與YFS 總用量為3 %的情況下，綜合NFS 與YFS在不同比例下的溶蝕速率及鐵離子穩(wěn)定能力，將NFS與YFS 的用量比確定為4：1（見(jiàn)圖3）。

2.3 藥劑配方的確定

綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終將紅河長(zhǎng)9 擴(kuò)孔增喉藥劑體系的配方確定為ZYF7 %+NFS2.4 %+YFS0.6 %。

3 擴(kuò)孔增喉藥劑體系性能評(píng)價(jià)

3.1 溶蝕產(chǎn)物分析

藥劑體系對(duì)紅河長(zhǎng)9 巖屑的溶蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，藥劑體系主要溶蝕對(duì)象為儲(chǔ)層中的方解石及黏土礦物，對(duì)巖石主體骨架幾乎沒(méi)有影響；黏土礦物中主要溶蝕對(duì)象是高嶺石及綠泥石。

孔隙內(nèi)表面能譜分析結(jié)果顯示，反應(yīng)后孔隙內(nèi)表面的C、Ca、Fe、Al、K 離子含量減少明顯，孔隙內(nèi)的黏土礦物得到了有效溶蝕（見(jiàn)表2、表3、圖4）。

3.2 孔隙結(jié)構(gòu)變化分析

巖石薄片及壓汞曲線(xiàn)結(jié)果顯示，藥劑體系對(duì)紅河長(zhǎng)9 巖樣溶蝕后巖樣不同部位的孔隙喉道都有不同程度的增大，有效改善了孔隙連通性（見(jiàn)圖5～圖7）。

表2 藥劑體系溶蝕紅河長(zhǎng)9 巖屑前后巖樣全組分分析結(jié)果，%

表3 藥劑體系溶蝕紅河長(zhǎng)9 巖屑前后黏土礦物組分分析結(jié)果，%

圖4 孔隙內(nèi)表面EDS 能譜圖

圖5 藥劑體系對(duì)紅河長(zhǎng)9 巖樣不同部位的溶蝕薄片圖

圖6 藥劑體系處理前后紅河長(zhǎng)9 巖心壓汞曲線(xiàn)圖

3.3 穩(wěn)定離子能力分析

圖7 反應(yīng)前后紅河長(zhǎng)9 巖心孔隙半徑分布頻率

藥劑體系對(duì)紅河長(zhǎng)9 巖樣進(jìn)行溶蝕后的殘液在不同pH 值下，不同離子隨時(shí)間的變化實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，藥劑體系在不同pH 值環(huán)境中放置不同時(shí)間下的Ca2+、Mg2+、Si4+、Al3+、Fe3+基本維持不變，說(shuō)明殘液體系對(duì)溶蝕產(chǎn)生的Ca2+、Mg2+、Si4+、Al3+、Fe3+具有良好的絡(luò)合穩(wěn)定作用，不會(huì)隨著pH 值的改變及時(shí)間的增加而產(chǎn)生沉淀，有效防止了二次污染的發(fā)生（見(jiàn)圖8）。

圖8 殘液體系中不同陽(yáng)離子濃度在不同pH 值下隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)

3.4 增滲率分析

紅河長(zhǎng)9 巖心藥劑體系巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，藥劑體系對(duì)紅河長(zhǎng)9 巖心的增滲率在34 %以上，具有良好的增滲效果。

4 結(jié)論

（1）紅河長(zhǎng)9 擴(kuò)孔增喉藥劑體系配方確定為ZYF 7 %+NFS2.4 %+YFS0.6 %。

（2）藥劑體系能有效溶解巖石中的方解石、黏土礦物中的高嶺石及綠泥石，未對(duì)巖石骨架造成傷害。

（3）殘液體系對(duì)Ca2+、Mg2+、Si4+、Al3+、Fe3+有很好的穩(wěn)定作用，能有效避免對(duì)儲(chǔ)層造成二次傷害。

（4）藥劑體系能有效增大儲(chǔ)層巖心滲透率，適合紅河長(zhǎng)9 油藏用來(lái)擴(kuò)孔增喉，能有效改善紅河長(zhǎng)9 儲(chǔ)層物性。