馬海東地區(qū)致密砂巖儲層敏感性評價(jià)

＊王建東 張學(xué)才 王軍 董臣強(qiáng) 周廣清 范治豪

（1.中國石化勝利油田分公司油氣勘探管理中心 山東 257000 2.中石化新疆新春石油開發(fā)有限責(zé)任公司 山東 257000 3.重慶大學(xué)資源與安全學(xué)院 重慶 400044）

引言

國內(nèi)已探明的低滲透地質(zhì)原油儲量目前占我國探明油氣資源地質(zhì)儲量1/3以上，且隨著探測的進(jìn)行，比例仍在增長。但由于低滲儲區(qū)所在地理環(huán)境一般復(fù)雜多樣，需要進(jìn)行儲層敏感性的分析評價(jià)，以提高油氣井的產(chǎn)能。雖然前人對其他地區(qū)致密儲層的敏感性相關(guān)問題進(jìn)行了大量研究，但儲層的敏感性會受到不同地區(qū)和層位條件的影響而產(chǎn)生差異，因此仍有必要對新地區(qū)儲層敏感性開展研究。本文利用X射線衍射、掃描電鏡和巖芯流體驅(qū)替實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行測試，從儲層的礦物成分和孔隙結(jié)構(gòu)特征分析敏感性的影響因素，以提供有效開發(fā)的依據(jù)和增產(chǎn)措施的指導(dǎo)。

1.區(qū)域地質(zhì)概況

柴達(dá)木盆地經(jīng)歷古生代、中生代和新生代3個(gè)成盆旋回，共發(fā)育上古生界、中生界和新生界等構(gòu)造層，晚第三紀(jì)至第四紀(jì)以來，盆地受到印度板塊強(qiáng)烈俯沖和阿爾金斷裂帶走滑影響，發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造變形，最終形成現(xiàn)今多隆多坳的構(gòu)造格局。馬海東構(gòu)造帶發(fā)育Pt、J2d、E1-2l、E3g下四套含油層系，具有“三層樓”復(fù)式成藏特征。平頂山斷裂上盤在20世紀(jì)50年代完成的各井內(nèi)均見油氣顯示，表明上構(gòu)造層仍有較大勘探潛力。作為新的勘探領(lǐng)域，下步一方面需加強(qiáng)圈閉識別、描述工作；另一方面，平頂山斷裂上盤的油氣成藏模式認(rèn)識不清，有待深化研究。

2.儲層基本特征

(1)礦物成分分析

使用X射線衍射分析技術(shù)對馬海東地區(qū)E3g下巖樣進(jìn)行定量檢測，結(jié)果顯示巖石類型以石英為主，平均占比58.33%；其次為斜長石與黏土礦物，分別占16%與10%；鉀長石、方解石與硬石膏占比為7%、6.33%和2.33%。黏土礦物主要有伊/蒙間層、伊利石、綠泥石和高嶺石，分別占57%、26.33%、8.33%和7.33%。伊/蒙間層平均相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)占比最高。按Basan等[3]的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)儲層黏土礦物含量為10%～15%時(shí)，屬于中黏土礦物儲層，因此馬海東地區(qū)E3g下儲層屬于中黏土礦物儲層，開發(fā)過程中可能會受到儲層的敏感性影響，致使開發(fā)效果下降。

(2)孔隙結(jié)構(gòu)特征

掃描電鏡資料如圖1(a)圖顯示儲集空間類型以粒間孔為主，粒間孔范圍在5～10μm之間，孔隙分布較均勻，連通性較好；(b)圖顯示粒間孔隙充填石英、方解石、片狀伊/蒙混層I/S及石英和方解石有溶蝕現(xiàn)象；(c)圖顯示粒間孔隙充填石英、方解石、鉀長石、片狀伊/蒙混層I/S及石英、方解石和鉀長石有溶蝕現(xiàn)象；總體而言，原生粒間孔大部分被伊利石、高嶺石或自生石英所充，巖石致密、粒間孔較發(fā)育，孔隙分布較均勻，連通性較好，最大孔隙大于0.15mm，一般分布于0.04～0.08mm之間，以不規(guī)則多邊形為主，次為近三角形、四邊形等；孔喉以縮頸喉為主，次為點(diǎn)狀喉，喉道寬度一般小于0.02mm，孔喉結(jié)構(gòu)差。具有中低孔、微喉道的特征。填隙物為泥質(zhì)雜基，方解石膠結(jié)整體含量較低。

圖1 研究區(qū)儲層掃描電鏡

(3)滲透性特征

馬海東地區(qū)E3g下層14塊巖心分析資料顯示，儲層滲透率范圍為2.5～26.2×10-3m2，平均滲透率7.14×10-3μm2；孔隙度主要在13.8%～17.6%之間，平均16.6%，屬于中孔低滲。滲透率與孔隙度無明顯對應(yīng)變化關(guān)系，即滲透率受孔隙度控制作用不明顯，表現(xiàn)出致密儲層的物性特征。引起此變化的主因在于研究區(qū)巖樣喉道半徑較小，且分布范圍較窄。

3.儲層敏感性評價(jià)

根據(jù)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5358-2010《儲層敏感性流動實(shí)驗(yàn)評價(jià)方法》對儲層巖樣進(jìn)行敏感性評價(jià)。實(shí)驗(yàn)所用巖樣均為馬海東地區(qū)E3g下層天然巖樣，所用流體均按照地層內(nèi)流體分析結(jié)果而設(shè)置。取深度為1926.27m、1927.37m、1928.95m的試樣進(jìn)行試驗(yàn)。

(1)速敏性

速敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，巖樣的速敏損害率在38.5%～56.3%之間，表現(xiàn)中等偏弱-中等偏強(qiáng)的速敏特征，本次速敏評價(jià)實(shí)驗(yàn)的臨界流速為15.04m/d。研究區(qū)儲層黏土礦物中伊利石含量較高，容易引起速敏，開發(fā)過程中可適當(dāng)降低注水速度以緩解。

圖2 速敏試驗(yàn)曲線 流速與地層水滲透率關(guān)系曲線

(2)水敏性

圖3 水敏試驗(yàn)曲線

實(shí)驗(yàn)水型為Na2SO4，試樣的水敏損害率在41.7%～45.3%之間，損害程度中等偏弱。造成儲層水敏的主要原因是研究區(qū)黏土礦物絕對體積分?jǐn)?shù)較高和伊/蒙間層相對體積分?jǐn)?shù)高，儲層孔喉半徑小，且片狀細(xì)喉道發(fā)育也容易造成儲層水敏，開采過程中需注意水流的礦化度。

(3)酸敏性

圖4 酸敏試驗(yàn)曲線 驅(qū)替孔隙體積倍數(shù)與pH值關(guān)系曲線

產(chǎn)生酸敏的原因一般有：儲層內(nèi)有較多含鐵礦物如綠泥石等，鐵離子產(chǎn)生不溶性氫氧化物沉淀，堵塞孔隙喉道；酸化釋放出的黏土顆粒發(fā)生膨脹運(yùn)移，也可降低酸化效果。注酸類型為12% HCl+3% HF，試件的酸敏損害率均小于0，無酸敏損害。這是由于研究區(qū)儲層內(nèi)酸敏性礦物極少，未見綠泥石及易產(chǎn)生沉淀的金屬礦物。

(4)堿敏性

堿敏性是指堿性液體進(jìn)入儲層后，與儲層巖石或流體接觸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，使儲層滲流能力下降的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)水型為Na2SO4，堿敏損害率均值為6.45%，屬于弱堿敏，無臨界pH值。堿液與石英、長石和黏土礦物發(fā)生溶解作用生成的膠體或沉淀物堵塞儲層孔隙喉道是儲層堿敏的主要原因。高pH值溶液與高嶺石黏土反應(yīng)最明顯，反應(yīng)物可堵塞地層孔喉，但研究區(qū)內(nèi)儲層高嶺石含量相對較少，所以該儲層的巖心表現(xiàn)為弱堿敏性。

圖5 堿敏試驗(yàn)曲線 堿溶液pH值與滲透率比值關(guān)系曲線

(5)鹽敏性

鹽敏傷害原理可類比水敏傷害，如蒙皂石、伊/蒙混層礦物與低礦化度流體接觸時(shí)發(fā)生膨脹。實(shí)驗(yàn)水型為Na2SO4，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，臨界鹽度為2684mg/L，灰色油斑粉砂巖儲層天然巖心鹽敏損害程度表現(xiàn)為弱敏特征，開采過程中注水礦化度應(yīng)盡量大于該值，否則將損害儲層，造成儲層滲透率下降。

圖6 鹽敏試驗(yàn)曲線 注入水礦化度與滲透率關(guān)系曲線

4.敏感性機(jī)理分析

測試地區(qū)儲層的敏感性主要表現(xiàn)為中等偏弱-中等偏強(qiáng)速敏、中等偏弱水敏、無酸敏損害、弱堿敏和弱鹽敏特征，這是黏土礦物以水敏性的伊/蒙間層為主的緣故；雖然測試區(qū)黏土礦物占比不高，但黏土礦物中伊/蒙間層占比較多，伊/蒙間層容易水化，有較強(qiáng)的水敏性，因此水敏性表現(xiàn)為中等偏弱；儲層巖石屬于中孔低滲，且研究區(qū)儲層黏土礦物中伊利石含量較高，伊利石被流體沖刷后微粒運(yùn)移能力較強(qiáng)，流體速度變化時(shí)，孔喉較易阻塞，因此速敏性表現(xiàn)為中等；綠泥石等酸敏礦物是引起儲層酸敏的主要礦物成分，而綠泥石比例較低，且主要成分為碳酸鈣的方解石的存在抵消了一部分酸敏儲層傷害，因表現(xiàn)出無酸敏特征；伊利石含量較高，高嶺石含量在7%左右，幾乎不含對堿敏感的蒙脫石，是地層弱堿敏的原因之一。

5.結(jié)論

（1）馬海東地區(qū)E3g下儲層巖石類型以石英為主，屬于中黏土礦物儲層，黏土種類以伊/蒙間層為主，儲集空間類型以粒間孔為主，孔隙分布較均勻，連通性較好，原生粒間孔大部分被伊利石、高嶺石或自生石英所充，有中孔低滲的特征。

（2）馬海東地區(qū)E3g下儲層的敏感性主要表現(xiàn)為中等偏弱-中等偏強(qiáng)速敏、中等偏弱水敏、無酸敏損害、弱堿敏和弱鹽敏特征，在儲層保護(hù)中應(yīng)將速敏和水敏重點(diǎn)考慮。