鄂爾多斯盆地東緣C-P煤系致密砂巖儲(chǔ)層敏感性分析

江 濤，韋 濤，范 旭，許衛(wèi)凱，李 勇*

1.中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務(wù)分公司，天津300450；

2.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京100083

儲(chǔ)層敏感性分析是判別油氣儲(chǔ)層損害程度的重要手段之一，可以揭示孔滲結(jié)構(gòu)變化的影響因素，為油氣資源的經(jīng)濟(jì)性開發(fā)提供指導(dǎo)（王玉霞等，2018；邵東波和陳建文，2017）。中國致密氣資源豐富，但是氣藏儲(chǔ)量豐度低，產(chǎn)能遞減快（戴金星等，2012）。油氣藏投入生產(chǎn)開發(fā)之后，致密砂巖儲(chǔ)層因其低孔低滲的儲(chǔ)層物性、復(fù)雜多樣的孔隙結(jié)構(gòu)以及分布不均的礦物組成，外來流體或地質(zhì)條件的改變極易引發(fā)孔隙度和滲透率的儲(chǔ)層敏感性，從而使油氣產(chǎn)量不同程度的受到損害（李群等，2009；盛帥英等，2016；崔璀等，2018）。儲(chǔ)層敏感性主要包括速敏、水敏、鹽敏、酸敏和堿敏等。不同沉積體系的砂巖對(duì)應(yīng)的敏感性存在明顯的差異（邱隆偉等，2009；邵東波和陳建文，2017；李勇等，2020），已有工作尚未系統(tǒng)研究儲(chǔ)層敏感性，尤其是對(duì)特定層位、特定沉積環(huán)境下的儲(chǔ)層敏感性差異認(rèn)識(shí)較少，對(duì)儲(chǔ)層敏感性控制特征尚不明確。因此，查清不同層位、不同類型儲(chǔ)層敏感性對(duì)指導(dǎo)氣藏高效開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

鄂爾多斯盆地東北緣臨興地區(qū)是國內(nèi)致密氣和煤系氣勘探開發(fā)的熱點(diǎn)地區(qū)，其主要開發(fā)層位包括石炭系—二疊系的太原組、山西組和下石盒子組（趙達(dá)等，2016）。其中，太原組屬于海陸過渡相沉積，山西組為陸相河流—三角洲—湖泊相沉積，下石盒子組則主體為河流相沉積（李勇等，2017；Li et al., 2019）?；诖耍疚耐ㄟ^開展臨興地區(qū)石炭系—二疊系致密砂巖的物質(zhì)組成和五敏實(shí)驗(yàn)測(cè)試，系統(tǒng)分析不同層位的巖礦組成及孔滲結(jié)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)層敏感性的影響，進(jìn)而明確不同層位物質(zhì)組成差異對(duì)儲(chǔ)層敏感性的控制機(jī)理。本研究成果可為后續(xù)鉆井和壓裂工程的施工及排采管理工作提供地質(zhì)保障和理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于晉西撓褶帶和伊陜斜坡交接之處（圖1），構(gòu)造較為平緩，總體為向西傾斜的單斜構(gòu)造，由南向北構(gòu)造發(fā)育程度逐漸增大，鼻隆幅度逐漸升高（謝英剛等，2016；趙達(dá)等，2016）。受早白堊世紫金山巖體侵入的影響，局部隆起，使得研究區(qū)東部斷裂呈放射狀。研究區(qū)上古生界地層自下而上分別發(fā)育本溪組、太原組、山西組、石盒子組和石千峰組，其中山西組的5（4+5）號(hào)煤層和太原組9（8+9）號(hào)煤層是區(qū)內(nèi)主要含煤和含氣地層（謝英剛等，2016；李勇等，2017；Li et al.,2019）。

2 巖石學(xué)和礦物學(xué)特征

2.1 巖石類型

X衍射全巖分析表明，研究區(qū)礦物組分主要以石英、長石和巖屑為主，方解石含量高。其中下石盒子組石英含量44.1%～90.3%，平均70.3%；長石含量0～27.2%，平均9.0%；巖屑含量9.7%～45%，平均20.7%。含有少量菱鐵礦等酸敏礦物，平均1.6%，不含鐵白云石，黏土礦物平均含量為11.4%。主要巖石類型以長石巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主，長石砂巖等不發(fā)育（圖2a；圖3a）。

山西組石英含量1.4%～92.7%，平均66.6%；長石含量0～12.2%，平均0.8%；巖屑含量7.3%～98.7%，平均32.6%，鐵白云石平均含量3.1%，另外還有少量的菱鐵礦和黃鐵礦，黏土礦物平均含量17.6%。以巖屑石英砂巖和巖屑砂巖為主，發(fā)育少量長石巖屑砂巖和石英砂巖（圖2b；圖3b）。

太原組石英含量0～93.2%，平均65.0%；長石含量0～47.6%，平均8.2%；巖屑含量6.1%～62%，平均26.8%，鐵白云石平均含量4.7%，菱鐵礦平均含量4.8%，還有少量黃鐵礦，黏土礦物平均含量14.9%。巖性以巖屑砂巖、巖屑石英砂巖為主，其次是長石巖屑砂巖和石英砂巖，偶見巖屑長石砂巖（圖2c；圖3c）。

總體而言，研究區(qū)下石盒子組、山西組和太原組以細(xì)粒、細(xì)—中粒和中粒砂巖為主，碎屑成分主要為石英、長石和巖屑。填隙物主要是黏土雜基和自生膠結(jié)物，以硅質(zhì)膠結(jié)和泥質(zhì)膠結(jié)為主，其次是碳酸鹽膠結(jié)，接觸方式主要為凹凸接觸和線—凹凸接觸。

圖1 臨興地區(qū)區(qū)域位置圖Fig.1 Structural setting of the Linxing area

圖2 砂巖類型三角圖Fig.2 Triangle plots showing the types of sandstones

2.2 黏土礦物組分

研究區(qū)黏土礦物主要包括高嶺石、伊利石、綠泥石、伊/蒙混層以及少量的綠/蒙混層。伊利石主要呈片絲狀產(chǎn)出，充填孔隙，易水化膨脹和遷移（黃思靜等，2009；孟萬斌等，2011）。高嶺石多呈書頁狀和蠕蟲狀，產(chǎn)狀主要為充填式，多由長石蝕變而來，結(jié)構(gòu)松散。綠泥石多呈針葉狀，其產(chǎn)狀主要為薄膜狀充填孔隙，易酸蝕，不易水化膨脹。伊/蒙混層多呈片狀，遇水易膨脹（高翔，2017;Boles et al.,1979）。

下石盒子組中伊利石相對(duì)含量5%～84%，平均49.6%；高嶺石相對(duì)含量3%～40%，平均19%；綠泥石相對(duì)含量3%～43%，平均17.5%；伊/蒙混層相對(duì)含量3%～32%，平均13.7%。山西組中伊利石相對(duì)含量0.59%～86%，平均26.0%；高嶺石相對(duì)含量0～56%，平均10.8%；綠泥石相對(duì)含量0～58%，平均10.7%；伊/蒙混層相對(duì)含量0～21%，平均5.6%。太原組伊利石相對(duì)含量5%～100%，平均69.7%；高嶺石相對(duì)含量0～92%，平均15.1%；綠泥石相對(duì)含量1%～74%，平均10.5%；伊/蒙混層相對(duì)含量0～18%，平均4.7%（圖3d，e，f）。

2.3 孔滲結(jié)構(gòu)特征

儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能和產(chǎn)能在很大程度上由儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率影響，儲(chǔ)層物性是儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的宏觀反映，孔隙結(jié)構(gòu)則在微觀尺度上控制著儲(chǔ)層物性（王峰等，2009；郭艷琴等，2019）。氣測(cè)孔滲結(jié)果表明，研究區(qū)下石盒子組孔隙度主要分布在2.47%～13.14%，平均5.00%；滲透率則分布在0.00～1.46 mD，平均0.14 mD。山西組孔隙度在0.59%～8.67%，平均為4.79%；滲透率在0.00～0.39 mD，平均為0.11 mD，孔隙度和滲透率都最低。太原組孔隙度在0.66%～11.59%，平均5.34%；滲透率一般小于1 mD，平均為0.18 mD，相對(duì)山西組物性較好，比下石盒子組較差（圖4）。

圖3 全巖礦物含量及黏土礦物相對(duì)含量分布柱狀圖Fig.3 Histograms of minerals content in bulk rocks and relative contents of clay minerals

根據(jù)壓汞法毛細(xì)管壓力曲線測(cè)定（表1），結(jié)果表明，下石盒子組儲(chǔ)層排驅(qū)壓力大，為0.034～6.893 MPa，平均1.046 MPa。儲(chǔ)層最大連通孔喉半徑較小，滲透性較差，歪度平均-0.208，屬細(xì)歪度，峰態(tài)平均0.842，表現(xiàn)為低緩峰，孔喉分布不均勻。山西組排驅(qū)壓力更大，平均1.888 MPa；歪度為-0.185（細(xì)歪度），峰態(tài)為0.765（低緩峰），半徑均值為0.115 μm。太原組砂巖的排驅(qū)壓力為1.342 MPa，介于下石盒子和山西組之間，其他壓汞曲線參數(shù)也表現(xiàn)出相應(yīng)的特征，這與孔隙度和滲透率表現(xiàn)出很好的一致性（圖5）。

圖4 孔隙度和滲透率分布散點(diǎn)圖Fig.4 Scatter plots of porosity and permeability

表1 基于壓汞測(cè)試的致密砂巖孔隙結(jié)構(gòu)特征Table 1 Characteristic of pore structure of tight sandstones revealed by mercury porosimetry

圖5 典型樣品毛管壓力曲線Fig.5 Capillary pressure curves of typical samples

3 敏感性特征

根據(jù)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5358-2010（油氣田開發(fā)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)，2010），儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法對(duì)儲(chǔ)層巖樣進(jìn)行敏感性評(píng)價(jià)，本文引入滲透率比值的概念，并依次定義速敏、水敏、鹽敏、酸敏及堿敏滲透率比值為Kvs、Kws、Kss、Kacs 及Kals。在五敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，計(jì)算得到敏感指數(shù)和滲透率比值，主要得到以下參數(shù)（圖6）。

Ks—滲透率比值；

Kis—(i 依次表示：v, velocity; w, water; s, salt;ac,acid;al,alkali)

Ds—滲透率損害率；

Kn—當(dāng)前實(shí)驗(yàn)條件下的滲透率的值；

Ki—地層原始滲透率。

3.1 速敏性

速敏性是因流體流動(dòng)速度變化引起儲(chǔ)層內(nèi)礦物遷移，堵塞孔喉而造成的滲透率下降的現(xiàn)象（張振成等，2004；邵東波和陳建文，2017；王玉霞等，2018）。分析發(fā)現(xiàn)，下石盒子組速敏指數(shù)0.15～0.44，滲透率損害率15.38%～44.12%，表現(xiàn)為弱、中等偏弱速敏，注入流體儲(chǔ)層損害程度較低。山西組速敏指數(shù)0.16～0.31，滲透率損害率15.56%～31.11%，表現(xiàn)為弱、中等偏弱速敏，注入流體對(duì)儲(chǔ)層損害程度較低。太原組速敏指數(shù)0.17～0.79，滲透率損害率21.0%～79.42%，表現(xiàn)為弱、中等偏弱和強(qiáng)速敏，注入流體對(duì)儲(chǔ)層影響相對(duì)下石盒子組和山西組較強(qiáng)，三個(gè)層位的速敏性總體較弱。

3.2 水敏性

水敏性是指當(dāng)有與儲(chǔ)層不匹配即礦化度低的外來流體進(jìn)入后，引起黏土礦物的水化、膨脹、分散及遷移堵塞孔喉而導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率下降的現(xiàn)象（宮清順等，2012；廖紀(jì)佳等，2012）。水敏實(shí)驗(yàn)分析表明，下石盒子組水敏指數(shù)0.38～0.83，滲透率損害率38.46%～82.67%，表現(xiàn)為中等偏強(qiáng)、強(qiáng)水敏，表明儲(chǔ)層水敏性較強(qiáng)。山西組水敏指數(shù)0.64～0.71，滲透率損害率63.51%～72.76%，表現(xiàn)為強(qiáng)水敏，表明儲(chǔ)層水敏性更強(qiáng)。而太原組相對(duì)來說水敏指數(shù)0.32～0.89，滲透率損害率31.71%～89.40%，表現(xiàn)為中等偏弱、強(qiáng)水敏。儲(chǔ)層水敏性差別較大，表明儲(chǔ)層黏土礦物分布不均。

3.3 鹽敏性

鹽敏性是指當(dāng)外來流體與地層水礦化度不匹配時(shí)，引起的黏土礦物水化、膨脹以及分散運(yùn)移堵塞孔喉而造成儲(chǔ)層滲透率下降（高波等，2005；Yin et al.，2017）。通過實(shí)驗(yàn)分析臨界鹽度的分布可知，下石盒子組臨界鹽度12.5～50 g/L，表現(xiàn)為弱、中等偏弱鹽敏，表明注入流體對(duì)儲(chǔ)層的損害程度較低。而山西組臨界鹽度24.19～40 g/L，表現(xiàn)為弱、中等偏弱鹽敏，表明注入流體對(duì)儲(chǔ)層的損害程度較低。太原組臨界鹽度10.8～40 g/L，表現(xiàn)為弱、中等偏弱鹽敏，表明注入流體對(duì)儲(chǔ)層的損害程度較低?？傮w而言，研究區(qū)三個(gè)層組鹽敏偏弱，注入流體對(duì)儲(chǔ)層影響較弱。

3.4 酸敏性

酸敏性是指儲(chǔ)層注入酸液后，與礦物發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生沉淀或使礦物顆粒脫落，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率發(fā)生變化（楊建等，2006；柳娜等，2008）。由實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果知，下石盒子組酸敏程度0.06～0.8，滲透率損害率5.88%～80.15%，表現(xiàn)為弱、中等和強(qiáng)酸敏，以弱酸敏為主，表明酸液進(jìn)入儲(chǔ)層后對(duì)儲(chǔ)層的損害程度由較高到低。山西組酸敏程度0.35～0.54，滲透率損害率36.24%～54.14%，表現(xiàn)為中等酸敏，表明酸液對(duì)儲(chǔ)層的損害程度適中。太原組酸敏程度0.30～0.89，滲透率損害率30.03%～89.43%，表現(xiàn)為中等酸敏、強(qiáng)酸敏，以中等酸敏為主，表明酸液對(duì)儲(chǔ)層的損害程度適中。

3.5 堿敏性

堿敏性是指高PH值流體注入儲(chǔ)層與巖石和流體接觸發(fā)生反應(yīng)，地層巖石脫落遷移或產(chǎn)生沉淀堵塞孔喉導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率下降（李云等，2014；王玉霞等，2018）。下石盒子組堿敏程度-0.20～0.68，滲透率損害率-20.10%～68.13%，表現(xiàn)為無堿敏、弱堿敏、中等偏弱和中等堿敏，表明堿液對(duì)儲(chǔ)層的損害程度較弱。山西組堿敏程度0.27～0.42，滲透率損害率27.0%～42.10%，表現(xiàn)為弱、中等偏弱堿敏，表明堿液對(duì)儲(chǔ)層損害程度較弱，較下石盒子組較強(qiáng)。太原組0～0.39，滲透率損害率0～38.66%，表現(xiàn)為無堿敏、弱堿敏，表明堿液對(duì)儲(chǔ)層損害程度較弱。

4 影響因素討論

造成儲(chǔ)層敏感性的原因主要包括儲(chǔ)層巖石礦物組成、孔喉結(jié)構(gòu)以及自身流體性質(zhì)等（尹昕，2005；李芳芳等，2012；李云等，2014）。本文在巖礦特征的基礎(chǔ)上，分析儲(chǔ)層敏感性與巖礦特征之間的耦合關(guān)系，以期為研究區(qū)油氣資源后續(xù)開發(fā)提供指導(dǎo)。

4.1 巖石學(xué)特征與敏感性的相關(guān)性

通過前文研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)巖石中不穩(wěn)定組分較高，外來流體進(jìn)入儲(chǔ)層更容易發(fā)生物理化學(xué)作用，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率損害（盛帥英等，2016；康遜等，2017；王玉霞等，2018；崔璀等，2018）。通過圖3（a）和圖6 可以看出，山西組剛性的石英顆粒和碎屑組分含量最高，而下石盒子組和太原組含量相對(duì)較低，剛性的石英骨架顆粒支撐原有孔隙結(jié)構(gòu)，外來流體的介入不易造成礦物顆粒的脫落而堵塞孔喉（趙梓彤，2015）。因此，山西組表現(xiàn)出較弱的速敏和水敏指數(shù)。儲(chǔ)層長石含量較高時(shí)，酸性介質(zhì)易與長石作用形成含鈣沉積或者非晶質(zhì)SiO2凝膠體，從而堵塞孔隙，或者在強(qiáng)堿介質(zhì)下，容易產(chǎn)生新的硅酸鹽沉淀物或硅膠凝聚物（張紹槐，1994；田永東和武杰等，2014），所以，山西組相對(duì)于下石盒子組和太原組由于長石含量較高，在酸性或者堿性介質(zhì)的作用下更容易產(chǎn)生沉淀進(jìn)而堵塞孔喉，因而表現(xiàn)出更強(qiáng)的酸敏和堿敏程度。

4.2 礦物學(xué)特征與敏感性的相關(guān)性

成巖礦物與儲(chǔ)層敏感性存在著千絲萬縷的聯(lián)系，本文從儲(chǔ)層基本特征出發(fā)，結(jié)合敏感性評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果，分析其相關(guān)性（圖7）。

4.2.1 速敏相關(guān)性

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，儲(chǔ)層速敏性與伊利石+綠泥石含量和高嶺石含量存在較好的相關(guān)性。其中，伊利石+綠泥石與速敏指數(shù)弱正相關(guān)（圖7a），高嶺石與速敏指數(shù)弱負(fù)相關(guān)（圖7b）。高嶺石平均相對(duì)含量在下石盒子組為19%，山西組為10.8%，太原組為15.1%。伊利石平均相對(duì)含量下石盒子組為49.6%，山西組為26.0%，太原組為69.7%，伊利石含量太原組最高，山西組最低，與速敏指數(shù)存在較好的正相關(guān)性。進(jìn)一步分析認(rèn)為，高嶺石粒徑較小，小于孔喉直徑，微粒被流體沖出形成“出砂”，高嶺石不會(huì)堵塞孔喉，不是主要的速敏性因素。而伊利石和綠泥石含量較高，且伊利石主要呈片絲狀產(chǎn)出，流速變化容易引起礦物顆粒脫落，在喉道處堆積，造成“橋堵”引起儲(chǔ)層滲透率損害，是主要的速敏因素（李芳芳等，2012；盛帥英等，2016）。因此，太原組砂巖的高伊利石含量是影響速敏性最主要的因素。

圖7 五敏指數(shù)與黏土礦物相關(guān)性曲線Fig.7 Correlation curves between“five-sensitivity”proxies and clay mineral contents

4.2.2 與水敏和鹽敏相關(guān)性

現(xiàn)有研究中，黏土礦物遇水膨脹能力由強(qiáng)到弱依次為：蒙脫石、伊/蒙混層、綠/蒙混層、伊利石和綠泥石，高嶺石遇水不膨脹（盛帥英等，2016；高翔，2017）。通過對(duì)研究區(qū)巖礦組成特征和相關(guān)性分析可以發(fā)現(xiàn)，綠泥石+伊利石含量與水敏和鹽敏指數(shù)基本無相關(guān)性（圖7c），伊利石和綠泥石遇水基本不膨脹，不是引起水敏和鹽敏的主要因素；水敏和鹽敏與伊/蒙混層含量表現(xiàn)出很強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系（圖7d，e），說明伊/蒙混層由于水的介入，極易發(fā)生膨脹進(jìn)而堵塞孔喉，另外礦化度的改變也會(huì)引起礦物顆粒遷移。因此，鹽敏指數(shù)與伊/蒙混層含量相關(guān)性略高于水敏；水敏與高嶺石含量弱負(fù)相關(guān)甚至沒有相關(guān)性（圖7f），這與高嶺石的遇水穩(wěn)定性是密不可分的。

4.2.3 與酸敏相關(guān)性

鐵白云石和綠泥石會(huì)與酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生沉淀或膠體，堵塞孔喉，產(chǎn)生酸敏效應(yīng)（柳娜等，2008）。下石盒子組幾乎不含鐵白云石，山西組鐵白云石含量為3.1%，太原組為4.7%。結(jié)合圖4d可知，鐵白云石是造成酸敏的主要碎屑組分。黏土礦物中，綠泥石含量與酸敏指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，可知綠泥石與酸敏指數(shù)表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系（圖7g）。

鐵白云石與酸反應(yīng)主要表現(xiàn)為，氫氟酸與含鈣礦物（這里指鐵白云石）生成氟化鈣沉淀，從而堵塞孔喉，降低儲(chǔ)層滲透率。綠泥石的酸敏性表現(xiàn)在含鐵礦物與酸作用，會(huì)膨脹遷移，生成氫氧化鐵膠體，進(jìn)而堵塞孔喉，降低儲(chǔ)層滲透率（邵東波和陳建文，2017）。實(shí)驗(yàn)樣品中山西組發(fā)現(xiàn)局部高含量的方解石，判定為方解石脈，但是方解石與酸反應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生沉淀。

4.2.4 與堿敏相關(guān)性

本文4.1節(jié)已經(jīng)指出石英、長石類礦物的堿敏性，這里主要研究黏土礦物的堿敏性。高嶺石與堿敏指數(shù)表現(xiàn)出很好的正相關(guān)性（圖7h），而伊利石+綠泥石和伊/蒙混層與堿敏指數(shù)基本沒有相關(guān)性，說明黏土礦物中主要的堿敏礦物是高嶺石，與堿發(fā)生反應(yīng)堵塞孔喉，對(duì)儲(chǔ)層造成傷害。有學(xué)者認(rèn)為，強(qiáng)堿進(jìn)入儲(chǔ)層后會(huì)影響?zhàn)ね恋V物顆粒表面電荷分布，發(fā)生物理反應(yīng)，導(dǎo)致顆粒分散運(yùn)移堵塞孔喉（Mohnot et al.,1987），從伊利石+綠泥石與堿敏指數(shù)的相關(guān)性可以看出來，兩者之間僅僅是表現(xiàn)出微弱的負(fù)相關(guān)性，并沒有產(chǎn)生儲(chǔ)層堿敏性。

4.3 不同層位的差異

通過前文研究，本文從研究區(qū)下石盒子組、山西組和太原組的巖礦組成特征入手，結(jié)合儲(chǔ)層敏感性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析了巖石學(xué)特征和礦物學(xué)特征與儲(chǔ)層敏感性之間的相關(guān)性，但是研究區(qū)不同層位間其儲(chǔ)層敏感性因巖礦組成和地質(zhì)環(huán)境的不同也會(huì)存在一定的差異。

4.3.1 速敏性

通過敏感性實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，分析在不同驅(qū)替速度下研究層組不同層位間滲透率比值的差異（圖8a），結(jié)果發(fā)現(xiàn)山西組＞下石盒子組＞太原組，說明相比較而言，太原組滲透率損害值更大，相對(duì)更加敏感。結(jié)合三個(gè)層組相關(guān)性分析結(jié)果及巖礦組分含量，太原組由于有更高含量的伊利石，流速的改變會(huì)使伊利石礦物顆粒脫落，當(dāng)孔喉較小時(shí)，會(huì)在孔喉處發(fā)生堵塞，使得滲透率下降，具有更強(qiáng)烈的速敏性。下石盒子組和山西組伊利石含量相對(duì)較低，滲透率比值均高于太原組，速敏性略低。

4.3.2 水敏性

在不同礦化度注入條件下，不同層位樣品滲透率比值的變化（圖9a），可以看出下石盒子組滲透率損害率最大，太原組最小。結(jié)合相關(guān)性分析結(jié)果及巖礦組分含量可知，水敏性與伊/蒙混層含量正相關(guān)，下石盒子組具有更高含量的伊/蒙混層礦物，遇水易膨脹或遷移，在孔喉處堆積發(fā)生堵塞產(chǎn)生水敏性，導(dǎo)致下石盒子組水敏性最強(qiáng)，山西組和太原組相對(duì)較弱。對(duì)于選取不同樣品，其結(jié)果略有偏差，說明了儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)。

圖8 不同層組滲透率比值變化規(guī)律曲線Fig.8 The variation curves of permeability ratio from different layers

圖9 不同層組滲透率比值變化規(guī)律柱狀圖Fig.9 Histogram showing variations of permeability ratio from different layers

4.3.3 鹽敏性

分析不同層位樣品注入不同礦化度地層水，滲透率比值的變化曲線，可以定性分析其儲(chǔ)層水敏性（圖8b），其中下石盒子組最低，太原組滲透率比值最高，說明滲透率損害率依次降低。與水敏類似，下石盒子組有更高含量的伊/蒙混層，一方面遇水膨脹，堵塞孔喉；另一方面，礦化度的改變會(huì)使伊/蒙混層發(fā)生遷移，在孔喉處堆積發(fā)生堵塞，因此，下石盒子組鹽敏性最強(qiáng)，相應(yīng)的山西組和太原組相對(duì)較弱。對(duì)于不同樣品的選擇，其結(jié)果略有偏差。

4.3.4 酸敏性

儲(chǔ)層酸敏性研究，一般采用注酸前后滲透率比值的變化來反映儲(chǔ)層酸敏性。通過酸敏性實(shí)驗(yàn)分析（圖9b），山西組注酸后滲透率比值最低，說明山西組滲透率損害最多，儲(chǔ)層酸敏性最強(qiáng)。同理，下石盒子組注酸后滲透率比值最高，滲透率損害最少，儲(chǔ)層酸敏性最弱。前文指出，酸性介質(zhì)與綠泥石或鐵白云石反應(yīng)產(chǎn)生沉淀或膠體堵塞孔喉產(chǎn)生酸敏效應(yīng)。山西組綠泥石含量并非最高，鐵白云石含量雖然相對(duì)較高，但與太原組相差不大，說明儲(chǔ)層酸敏性除了與綠泥石和鐵白云石有關(guān)外，必然存在其他的影響因素，在下文具體指出。

4.3.5 堿敏性

采用不同PH堿液注入樣品的方法可以研究儲(chǔ)層堿敏性（朱華銀等，2012）。山西組滲透率比值最低，說明儲(chǔ)層堿敏性最強(qiáng)，相應(yīng)的太原組最弱。堿敏性主要是石英、長石等堿敏礦物與堿液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀堵塞孔喉，對(duì)滲透率造成損害，或者含鐵礦物反應(yīng)產(chǎn)生鐵質(zhì)膠體堵塞孔喉。結(jié)合相關(guān)性分析及巖礦組成研究，山西組長石和石英含量略低于下石盒子組，高嶺石也略低，鐵白云石含量較高，這也說明堿敏酸敏類似受其他因素控制（圖8c）。同樣的，不同樣品之間實(shí)驗(yàn)結(jié)果略有差異，均表明儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)。

4.4 孔滲特征與儲(chǔ)層敏感性

山西組孔隙度和滲透率相對(duì)于下石盒子組和太原組擁有更差的儲(chǔ)層物性和孔隙結(jié)構(gòu)。而儲(chǔ)層敏感性中，無論是速敏、水敏、鹽敏、酸敏和堿敏，都是由于外界條件的變化，引起礦物顆粒脫落或是產(chǎn)生沉淀進(jìn)而堵塞孔喉，從而產(chǎn)生所謂的儲(chǔ)層敏感性。由此可知，如果儲(chǔ)層物性越差，孔隙結(jié)構(gòu)以細(xì)孔喉為主，礦物顆粒脫落或是產(chǎn)生沉淀更容易堵塞小孔，進(jìn)而引發(fā)儲(chǔ)層敏感性。

在儲(chǔ)層孔滲特征和孔隙結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同組儲(chǔ)層敏感性的研究。結(jié)果表明，山西組砂巖具有更差的孔隙度和滲透率，較細(xì)的孔喉結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的儲(chǔ)層敏感性也會(huì)受其控制。也就是說，由于外界的條件的改變，礦物顆粒的脫落或是沉淀更容易堵塞孔喉，產(chǎn)生儲(chǔ)層敏感性。相應(yīng)的下石盒子組和太原組砂巖因?yàn)榭诐B特征和孔隙結(jié)構(gòu)相對(duì)山西組較好，因而相對(duì)于山西組儲(chǔ)層敏感性也相對(duì)較弱。

其中，速敏、水敏和鹽敏受儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)影響較弱，酸敏和堿敏受儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)影響較強(qiáng)。山西組酸敏和堿敏相對(duì)于下石盒子組和太原組敏感性最強(qiáng)，機(jī)理上與敏感性礦物反應(yīng)導(dǎo)致礦物顆粒脫落或是沉淀堵塞孔喉有關(guān)。山西組敏感性礦物含量并非最高，孔隙結(jié)構(gòu)是最差的，酸性或堿性介質(zhì)反應(yīng)后，會(huì)產(chǎn)生沉淀或膠體，使得窄喉道更容易被堵塞，酸敏和堿敏最強(qiáng)。不同層位對(duì)于儲(chǔ)層敏感性的影響，是一個(gè)受多因素影響的結(jié)果，需要進(jìn)一步定量化不同尺度下敏感性的控制因素，在未來的研究中將展開更深入的分析。

通過儲(chǔ)層敏感性實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，利用臨界滲透率與初始滲透率的比值計(jì)算其儲(chǔ)層敏感指數(shù)，分析其敏感性強(qiáng)弱，然后引入滲透率比值的參數(shù)，比較不同層位間儲(chǔ)層敏感性的差異，得到如上結(jié)果，其結(jié)果雖然略有偏差，但是與儲(chǔ)層敏感性及與巖礦特征和孔隙結(jié)構(gòu)特征的相關(guān)性研究結(jié)果基本相吻合，說明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可信度較高，能夠較好地反映不同層位由于巖礦組成和水巖相互作用的差異而導(dǎo)致的儲(chǔ)層敏感性的差異。

5 結(jié)論

（1）臨興地區(qū)上古生界下石盒子組、山西組和太原組主要巖石類型以巖屑砂巖、巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖和長石砂巖為主，以細(xì)粒和中粒為主。黏土礦物主要為伊利石、高嶺石、綠泥石和伊/蒙混層，綠/蒙混層幾乎不發(fā)育。具有低孔低滲的特征，孔隙結(jié)構(gòu)較差，窄喉道占優(yōu)勢(shì)。

（2）致密砂巖速敏總體表現(xiàn)為弱—中等偏弱；水敏總體表現(xiàn)為中等偏弱—中等偏強(qiáng)以及強(qiáng)水敏；鹽敏表現(xiàn)為弱—中等偏弱；酸敏總體表現(xiàn)為中等、中等偏弱以及弱酸敏；堿敏則總體表現(xiàn)為中等偏弱—弱。

（3）不同層位間不穩(wěn)定礦物和黏土礦物含量的差異造成不同層位敏感性差異。速敏性太原組最強(qiáng)，山西組最弱，與伊利石+綠泥石和高嶺石含量表現(xiàn)出相應(yīng)的相關(guān)性。水敏性下石盒子組最強(qiáng)，太原組水敏性最弱，與伊/蒙混層含量正相關(guān)。鹽敏性與水敏性類似，與伊/蒙混層含量表現(xiàn)出正相關(guān)性，略有起伏，與礦物顆粒脫落相關(guān)。酸敏性以山西組最強(qiáng)，下石盒子組最弱，與綠泥石和鐵白云石礦物正相關(guān)，也與較差的孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)。堿敏性以山西組最強(qiáng)，太原組最弱，受長石、石英和高嶺石含量影響，主要與較差的孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)。