致密砂巖儲層敏感性分析及損害機理

朱國政　孫錦飛　張旭　孫連爽

摘 要：致密砂巖儲層因其具有低孔、低滲、黏土礦物多樣以及孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點，在勘探開發(fā)過程中比較容易造成嚴(yán)重的儲層損害。利用掃描電鏡、鑄體薄片、X-衍射黏土礦物等實驗方法，分析研究區(qū)儲層特征，分析儲層敏感性及損傷機理。伊/蒙混層和蒙脫石的含量較高是形成強水敏和強鹽敏的最主要因素，高嶺石的存在是引起速敏的主要因素，綠泥石的存在使部分巖樣呈弱酸敏性，石英顆粒及鋁硅酸鹽礦物的溶蝕是造成堿敏的最主要原因。

關(guān)鍵詞：低滲油藏;致密砂巖;儲層特征;儲層損害

致密砂巖儲層孔隙度低、滲透率低、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、微裂縫發(fā)育以及黏土礦物含量高等特點，在鉆井、壓裂酸化以及生產(chǎn)作業(yè)過程中外來流體與儲層相互作用下，極容易引起儲層敏感性變化，造成嚴(yán)重的儲層損害，進而影響致密砂巖油藏的高效開發(fā)[1]。國內(nèi)外對致密砂巖儲層敏感性評價實驗中通常采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的巖心流動實驗評價方法。本文以鄂爾多斯盆地某油田致密砂巖儲層段為研究對象，通過薄片鑒定、X射線衍射、掃描電鏡分析以及壓汞測試實驗等手段，對目標(biāo)區(qū)塊基本儲層特征進行了研究[2]。并在此基礎(chǔ)之上，通過大量的天然巖心流動實驗評價，開展了儲層敏感性的研究工作，分析了儲層敏感性損害形成的機理。

一、儲層特征

1.1巖石學(xué)特征

通過對研究區(qū)塊巖石薄片的觀察分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計，依據(jù)砂巖成分—成因分類方法對研究區(qū)巖石類型進行研究。結(jié)果表明，研究區(qū)長6儲層以長石砂巖、長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖為主，但不同地區(qū)巖石類型有所差異。巖屑及組合對物源區(qū)母巖有良好的反映，同時對成巖作用具有一定的影響和控制，特別是對粘土礦物的生成有很大的作用，本次研究對研究區(qū)巖屑成分也進行了統(tǒng)計分析。統(tǒng)計表明巖屑以是變質(zhì)巖巖屑為主，相對含量占68.86%，其次為巖漿巖屑，占27.83%，二者和為96.69%，變質(zhì)巖巖屑中以高變質(zhì)巖巖屑含量最高，占21.83%，巖漿巖巖屑中以噴發(fā)巖巖屑含量最高，占17.74%。

常規(guī)物性測試表明長6儲層砂巖平均孔隙度較低，其值在10%左右，屬低孔儲層。依據(jù)鑄體薄片、陰極發(fā)光和電鏡觀察研究，研究區(qū)長6儲層砂巖孔隙按成因可分為原生孔隙、次生孔隙兩大類。原生孔隙，常指砂巖中現(xiàn)今保存下來的、由沉積作用造成的顆粒支撐孔隙，由于常規(guī)壓實所用或膠結(jié)作用，原生粒間孔隙變小，現(xiàn)存的原生孔隙稱為殘余粒間孔隙，該類孔隙邊界圓滑清晰。次生孔隙：主要指在原生孔隙的基礎(chǔ)上經(jīng)過一系列的成巖作用的改造而形成的孔隙。

1.2儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征

常規(guī)壓汞無法把孔隙和喉道分別描繪出來，其參數(shù)是對儲層孔喉的總體反映，常規(guī)壓汞分析中得到中值孔喉半徑是反映儲層孔喉大小特征的有效參數(shù)，數(shù)值越大，說明儲層孔隙結(jié)構(gòu)越好，儲層滲流能力越強，儲層質(zhì)量越好。長6儲層孔喉分布范圍均較寬，故分選系數(shù)和變異系數(shù)都較大。

二、儲層敏感性分析

2.1儲層敏感性礦物

對儲層造成損害的主要是礦物中的黏土礦物，其損害具體表現(xiàn)在兩個方面，不同黏土礦物有著不同的敏感性特征，在這方面上，對儲層造成的是直接傷害;第二方面是外來流體中不同的溶液與黏土礦物發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，造成的是間接反應(yīng)。黏土礦物中的敏感性礦物存在是儲層產(chǎn)生敏感性的主要原因。在油田的開采過程中，由于作業(yè)中于地層不配伍的工作液造成儲層中黏土礦物發(fā)生水化膨脹分散運移，使儲層的滲透率變差造成儲層受到損害。

2.2儲層孔隙結(jié)構(gòu)影響

儲層孔隙結(jié)構(gòu)對儲層敏感性的影響在于外來流體使黏土礦物等自身結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。通過實驗數(shù)據(jù)可以看出，物性較好的儲層，一般敏感性所造成的損害都相對較低，反之儲層敏感性造成的損害指數(shù)高的儲層，其物性也相對較差，尤其類似如水敏、速敏及鹽敏等，儲層物性和孔隙結(jié)構(gòu)對敏感性程度有很大影響，這種規(guī)律更為明顯。

通過研究表明，對儲層敏感性起調(diào)控作用的是儲層的孔隙結(jié)構(gòu)。而物性之所以能夠?qū)γ舾行云鸬揭欢ǖ目刂普{(diào)節(jié)作用，就其原因主要是因為研究區(qū)物性的好壞與其孔隙結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣具有一定的相關(guān)性。一般物性較差的儲層，其孔喉的大小、形態(tài)及連通性也相對較差。如在滲透率低，孔喉半徑小、連通性差的儲集層中，即使只含有少量的敏感性礦物，也可能產(chǎn)生較強的敏感性傷害，致使?jié)B流能力下降較快。

2.3儲層敏感性分析

依據(jù)石油天然氣行業(yè)《儲層敏感性流動實驗評價方法SY/T5358-2010》實驗分析表明[3-4]：（1）12塊巖樣統(tǒng)計水敏損害率平均值率Dw為56.21%，其水敏損害程度為中等偏強。儲層水敏性與地層水礦化度有關(guān)，地層水礦化度越高，水敏指數(shù)就越低。所以在油田開發(fā)過程中，當(dāng)注入流體時，在保證低于臨界流速時要盡可能使用礦化度低的液體。（2）14塊巖樣統(tǒng)計速敏損害率平均值率Dv為19.98%，其速敏損害程度為弱。研究區(qū)三區(qū)塊速敏損害程度都為弱，低孔超低滲儲層，流體在儲層中流速較低。在油田注水過程中應(yīng)注意流速不要超過臨界流速。（3）實驗采用的酸液為15%的HCl溶液，9塊巖樣統(tǒng)計酸敏損害率平均值率Dac為60.31%，其酸敏損害程度為中等偏強。（4）在堿敏實驗中，在測定空氣滲透率和地層水滲透率后，注入pH值由低到高的堿性溶液，11塊巖樣統(tǒng)計堿敏損害率平均值率Dal為31.38%，其堿敏損害程度為中等偏弱。（5）儲層的鹽敏性是指當(dāng)?shù)V化度不同的外來流體進入底層后，造成儲層的黏土礦物水化膨脹，同時伴隨著黏土礦物顆粒分散體運移，造成儲層損害的現(xiàn)象。實驗結(jié)果表明，研究區(qū)呈中等的鹽敏性，平均當(dāng)?shù)V化度降低到1/2～1/3倍地層水礦化度時，巖心滲透率發(fā)生了明顯降低，因此建議入井液流體的礦化要控制在1/2～1/3倍地層水以內(nèi)即12080mg/L～6040mg/L之前。除此之外鹽敏性損害仍與伊/蒙混層和高嶺石有關(guān)。

三、結(jié)語

根據(jù)儲層敏感性控制因素表明，長6儲層的主要敏感性礦物是黏土礦物。黏土礦物主要有綠泥石、高嶺石、伊利石和伊蒙混層。

參考文獻

[1] 董兵強，邱正松，陸朝暉， 等.臨興區(qū)塊致密砂巖氣儲層損害機理及鉆井液優(yōu)化[J].鉆井液與完井液，2018，35（6）：65-70.

[2] 趙金，崔軍平，陳彥武， 等.賀陽山地區(qū)延長組長4+5儲層敏感性研究[J].石化技術(shù)，2020，27（2）：121-123.

[3] 黃維安，雷明，滕學(xué)清， 等.致密砂巖氣藏?fù)p害機理及低損害鉆井液優(yōu)化[J].鉆井液與完井液，2018，35（4）：33-38.

[4] 盧二付，沈延偉，李福軍， 等.特低滲砂巖儲層敏感性實驗研究[J].石油化工應(yīng)用，2014，33（12）：22-24，32.

作者簡介：朱國政（1970-），男，漢族，陜西榆林市靖邊縣人，工程師，碩士，從事油田注水開發(fā)技術(shù)研究。