鄂爾多斯盆地子長地區(qū)盒8段儲層敏感性研究

尚 婷，韓小琴，喬向陽，曹紅霞，侯雪英，吳海燕

(1.延長石油(集團)有限責任公司研究院 ，陜西西安 710069；2.中國石化河南油田分公司石油勘探開發(fā)研究院)

鄂爾多斯盆地子長地區(qū)盒8段儲層敏感性研究

尚 婷1，韓小琴1，喬向陽1，曹紅霞1，侯雪英2，吳海燕1

(1.延長石油(集團)有限責任公司研究院 ，陜西西安 710069；2.中國石化河南油田分公司石油勘探開發(fā)研究院)

在野外露頭及巖心觀察的基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)敏感性實驗，結(jié)合鑄體薄片、物性測試、掃描電鏡、壓汞等大量測試資料的綜合分析，對子長地區(qū)盒8段儲層的敏感性特征及形成機理進行了研究。研究結(jié)果表明，研究區(qū)盒8儲層具有中等偏弱速敏，弱水敏，弱酸敏，弱鹽敏，中等偏弱堿敏的特征。敏感性的形成不僅受儲層中黏土礦物的類型及存在形態(tài)影響，同時與復雜的孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)。

鄂爾多斯盆地；子長地區(qū)；儲層敏感性；盒8儲層

儲層敏感性通常會造成滲透率降低，從而使油氣產(chǎn)量下降，是影響油氣田開發(fā)的重要因素[1-2]，研究其儲層敏感性對于高效開發(fā)油氣藏具有重要的意義[3-5]。

子長地區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡中部偏東地區(qū)，研究區(qū)北起何家集，南抵甘谷驛，西自子長，東至延川，面積約2 400 km2，區(qū)域構(gòu)造總體為一東高西低的單斜，地層傾角小于1°，局部僅發(fā)育小的鼻狀隆起。自2006年以來，隨著延長氣田一大批井的試氣成功，并且在子長區(qū)塊盒8層位試氣無阻流量平均達到1.0×104m3/d以上，展現(xiàn)了良好的天然氣勘探開發(fā)前景[6]。

在儲層巖石成分、物性特征和孔隙結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，對研究區(qū)盒8儲層敏感性進行了深入研究，分析了儲層敏感性形成機理，為氣田開發(fā)方案的調(diào)整和改善開發(fā)效果提供依據(jù)。

1 儲層特征

據(jù)研究區(qū)盒8儲層308個樣品薄片資料分析，巖性為巖屑砂巖、巖屑石英砂巖和石英砂巖，其中，石英含量20%～89%，平均60.70%，燧石含量0%～9%，平均1.28%；長石含量較少，為0%～11%，平均1.38%；巖屑含量4%～66%，平均25.36%。巖屑中，變質(zhì)巖巖屑含量最多，為0%～55%，平均為13.88%；火山巖和沉積巖巖屑含量較少，火山巖巖屑0%～29%，平均3.60%，沉積巖巖屑0%～33%，平均2.18%。

填隙物類型較多，且總含量變化較大，為2%～32%，平均3.53%。成分以水云母(4.47%)、綠泥石(2.48%)和泥質(zhì)(3.93%)為主，其次為方解石、硅質(zhì)和高嶺石，另外還含有少量的白云石和鐵礦物(圖1)。

圖1 盒8儲層主要填隙物含量分布

砂巖粒徑區(qū)間為0.1～0.6 mm，以中-粗粒結(jié)構(gòu)為主，還有少量細粒、中-細粒。顆粒分選中-好為主；磨圓度主要為次棱狀，其次為次棱-次圓狀；顆粒間以點-線、凹凸接觸為主，支撐方式為顆粒支撐；膠結(jié)類型以孔隙式、孔隙-再生式為主，還有少量基底式和孔隙-薄膜式膠結(jié)。

對研究區(qū)物性統(tǒng)計資料結(jié)果表明，儲層孔隙度絕大多數(shù)集中在3%～7%，滲透率絕大多數(shù)集中在(0.01～0.5)×10-3μm2，總體屬低孔-低滲儲集層。

據(jù)鑄體薄片和掃描電鏡資料分析，子長地區(qū)盒8儲層孔隙類型以次生溶孔和晶間孔為主，其中，次生溶孔為長石、巖屑和一些雜基溶孔，晶間孔和微裂隙在研究區(qū)有一定的發(fā)育，但分布相對局限，且孔徑較小，對儲層砂巖孔隙性能的貢獻較小。鑄體薄片圖像分析結(jié)果表明，盒8儲層的孔隙面孔率多數(shù)為0.33%～6.51%，平均面孔率約為2.39%，平均孔隙半徑為37.50 μm，平均喉道直徑為17.77 μm。

據(jù)研究區(qū)盒8段砂巖儲層145個樣品的壓汞資料統(tǒng)計表明，排驅(qū)壓力為0.02～12 MPa，中值壓力為0.11～138.38 MPa，吼道中值半徑0.01～7.00 μm，分選系數(shù)介于0.02～5.83，歪度系數(shù)介于-1.32～3.71，退汞效率介于9.52%～94.8%。

綜上所述，研究區(qū)盒8儲層具有成分成熟度高，結(jié)構(gòu)成熟度一般，填隙物類型復雜且含量變化大，孔喉微觀非均質(zhì)性強等特點。

2 儲層敏感性評價

儲層敏感性評價是通過一系列的巖心流動實驗，對實驗前后滲透率的變化進行對比得出[7-11]。本文根據(jù)SY/T5358-2002《儲層敏感性流動實驗評價方法》進行了盒8砂巖儲層敏感性評價。

2.1 速敏性

速敏性評價的目的在于了解儲層滲透率變化與流體流速之間的關(guān)系，找到一個臨界流速，為今后注水作業(yè)確定合理的注水速度。

利用礦化度為73924.93 mg/L的模擬地層水進行速敏性實驗，分析實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)兩塊樣品速敏指數(shù)分別為0.43、0.41。根據(jù)石油天然氣行業(yè)標準儲層速敏實驗評價指標，屬中等偏弱敏性(表1)。 已有研究結(jié)果表明研究區(qū)儲層經(jīng)歷了較強的成巖作用，巖石致密，因此對儲層速敏性影響不大。通過鑄體薄片、掃描電鏡分析可知，盒8儲層中膠結(jié)物水云母、綠泥石含量較高，高嶺石含量相對較少，雜基中富含泥質(zhì)，其中水云母呈卷曲片狀、毛發(fā)狀或圍繞顆粒呈薄膜狀、搭橋狀產(chǎn)出，綠泥石呈葉片狀、玫瑰花狀垂直于或平行于碎屑顆粒表面產(chǎn)出，高嶺石呈書頁狀、蠕蟲狀產(chǎn)出，黏土礦物由于顆粒微小，易沿晶層方向裂成鱗片狀的微粒分散、運移，從而損害儲層滲透性[`5]。由于這些黏土礦物的存在，研究區(qū)表現(xiàn)為中等偏弱速敏。

表1 速敏性實驗結(jié)果及評價

2.2 水敏性

分別利用礦化度為13 767.82 mg/L的模擬地層水、6 883.91 mg/L的1/2模擬地層水和蒸餾水作為驅(qū)替介質(zhì)，在恒定流量0.1 cm3/min下進行水敏實驗。實驗結(jié)果表明(圖2)，隨著驅(qū)替介質(zhì)礦化度的降低，樣品P12-1、P20-1的滲透率整體上均略有下降，并且它們的水敏損害率分別為23%和11%，均屬弱水敏性。

圖2 子長地區(qū)水敏實驗曲線

不同類型的黏土礦物由于結(jié)構(gòu)不同，其膨脹性也相差較大，蒙脫石膨脹能力最強，其次為伊/蒙混層和綠/蒙混層，水云母較弱，綠泥石膨脹性不明顯，高嶺石無膨脹性[1113]。由前文填隙物分析可知，盒8段填隙物中水云母、綠泥石含量最多，高嶺石含量較少，因而總體表現(xiàn)為弱水敏。

2.3 酸敏性

本次采用濃度為15%的鹽酸進行酸敏性實驗，實驗結(jié)果和酸敏性評價指標見表2，可以看出，酸化后滲透率有所下降，根據(jù)酸敏性評價標準，儲層酸敏程度屬于弱酸敏。

已有研究結(jié)果表明，酸敏性的強弱與儲層中含有鐵礦物、硅酸鹽礦物和碳酸鹽礦物有關(guān)[14-15]。酸液與地層中的的含鐵礦物(如綠泥石)反應(yīng)生成Fe(OH)3沉淀，堵塞孔道，造成地層損害，從而使?jié)B透率降低；而碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕可以一定程度上彌補Fe(OH)3沉淀對儲層所產(chǎn)生的傷害[10]。儲層填隙物中綠泥石含量為2.48%，方解石含量為1.90%，因此表現(xiàn)為弱酸敏。

2.4 鹽敏性

選擇模擬地層水、1/2模擬地層水、1/4模擬地層水、1/8模擬地層水和蒸餾水依次進行鹽敏驅(qū)替實驗(圖3)。從圖3可以看出，隨著注入水礦化度的降低，P12-1樣品滲透率逐漸減小；而P20-1樣品滲透率在模擬地層水至1/8模擬地層水之間逐漸升高后，在蒸餾水時降到最小，但整體上滲透率變化不大，無明顯臨界礦化度；屬于弱鹽敏。

表2 酸敏性評價實驗結(jié)果

圖3 子長地區(qū)鹽敏實驗曲線

當工作液低于地層水礦化度時，可引起黏土的膨脹和分散，導致儲層孔隙、吼道變形或堵塞，使?jié)B透率下降，從而損害油氣層。本區(qū)水敏性較弱，一般鹽敏實驗是在水敏實驗基礎(chǔ)上進行的。

2.5 堿敏性

本次實驗利用1.37%KCl溶液，其pH值依次為7、8.5、10、11.5和13，進行堿敏實驗。實驗結(jié)果表明(圖4)，隨著pH值的增大，滲透率減小，其臨界pH值為10。根據(jù)堿敏評價標準，屬于中等偏弱堿敏。

圖4 子長地區(qū)堿敏實驗曲線

當堿性工作液注入油氣層后，與油氣層中的黏土礦物、硅酸鹽礦物(長石)、石英、硫酸鹽和碳酸鹽等發(fā)生表面離子交換形成沉淀，堵塞喉道，導致滲透率降低[16]。因此，堿敏性的強弱既與黏土礦物有關(guān)，也受巖石成分的影響。

3 結(jié)論

(1)由于鄂爾多斯盆地子長地區(qū)盒8儲層的低孔、低滲透特征及該儲層中黏土礦物的產(chǎn)狀差異，使得該區(qū)盒8儲層具有中等偏弱速敏，弱水敏，弱酸敏，弱鹽敏，中等偏弱堿敏的特征。

(2)弱速敏與盒8儲層致密的巖性、復雜的孔隙結(jié)構(gòu)、黏土礦物類型緊密相關(guān)；弱水敏、弱鹽敏與盒8儲層黏土礦物中膨脹性較弱的水云母和膨脹性不明顯的綠泥石含量較高、而無膨脹性的高嶺石含量較少有關(guān)；弱酸敏與碳酸鹽膠結(jié)物溶蝕量一定程度上彌補了Fe(OH)3沉淀對儲層的傷害有關(guān)；中等偏弱堿敏與氣層中的黏土礦物、硅酸鹽礦物和碳酸鹽礦物含量有關(guān)。

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)02-0101-04

2014-09-12

尚婷，工程師，博士，1981年生，2012年畢業(yè)于西北大學礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，現(xiàn)從事天然氣儲層評價等研究工作。

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(2011ZX05044;2011ZX05001-004)。

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