高青油田低滲儲層酸化改造研究及增產效果

滕建彬，張守鵬，方正偉，朱麗鵬

(中國石化勝利油田分公司地質科學研究院，山東東營 257015)

高青油田低滲儲層酸化改造研究及增產效果

滕建彬，張守鵬，方正偉，朱麗鵬

(中國石化勝利油田分公司地質科學研究院，山東東營 257015)

根據碎屑顆粒的接觸關系、填隙物類型和分布狀態特征，將低滲透砂巖儲層分為4大類10小類，高青油田高54塊低滲灘壩砂儲層屬于“半充填型”儲層，蒙脫石和碳酸鹽膠結物是儲層傷害的兩大類礦物，蒙脫石礦物遇水膨脹造成強水敏，方解石和白云石礦物產生中等土酸酸敏。在巖石學特征分析基礎上，根據巖心酸化驅替實驗，敏感礦物分析和酸溶模擬實驗結果，制定了高54塊的酸化改造方案，該方案實施后使已停產油井高54-x4井低滲透油層重新獲得產能，達到了增油增效的目的。

高青油田；高54塊；架構礦物；敏感性礦物；儲層改造

1 油田概況

高青油田地處東營凹陷的西南邊緣，東連博興洼陷，北接里則鎮洼陷，西臨惠民洼陷。高54塊位于高青斷裂帶的高青大斷層上升盤，該塊1993年上報地質儲量176×104t，目前采收率僅為4.1%。該塊沙一段地層劃分為3個砂層組7個小層。其主力油層Ⅰ砂組1小層屬于濱淺湖灘壩沉積微相，砂巖中見小型交錯層理、波狀層理、平行層理和水平層理。巖性以粗粉砂巖和細砂巖為主，粒徑一般介于0.08～0.25 mm，分選中等，顆粒支撐結構，孔隙-接觸式膠結。儲集空間類型主要為殘余粒間孔，少量白云石晶間孔和泥質微孔，孔隙度為24.5%～32.0%，滲透率為(10～20)×10-3μm2。目前高54塊冷采投產井共13口，普遍產液量低，平均單井日產油1.4 t，主要采用沖砂作業和注水井增注的增產方式。2009年以來該塊開發遇到諸多難題，諸如：注水井注水不進、沖砂后無增產效果、對產油層的常規土酸酸化后油層出現嚴重水敏和土酸敏，儲層不出液。這些生產現狀表明，目前對其巖石組構和敏感性礦物特點缺乏準確的把握，以致酸液類型選取難、酸液的疏通效果差。

2 碎屑巖低滲儲層架構分類方法

碎屑巖儲層主要由石英、長石和巖屑等剛塑性顆粒作為架構礦物“搭建”儲層儲集空間，儲集空間包括裂縫、孔隙和喉道?？缀黹g充填的礦物稱為填隙物，主要包括碳酸鹽礦物和硅酸鹽礦物。填隙物的類型、含量和賦存狀態不但決定了儲集空間的大小，而且影響了喉道的曲折度、連通性等與滲流能力直接相關的參數，是儲層改造成功與否的關鍵因素[1-6]。筆者根據對砂巖儲層骨架顆粒的接觸方式、喉道大小及內壁附著礦物的特點、膠結物賦存狀態等因素的分析，將低滲砂巖儲層劃分為4大類10小類，指導油層增產改造。

A類“暢通型”儲層的特點是：骨架顆粒間呈點或線-點狀接觸為主，喉道內壁無附著物。孔隙被少許(含量小于5%)膠結物填充。可分為2小類：潔凈-暢通型儲層、少許填隙物-暢通型儲層。該類儲層喉道潔凈，一般具備較好的自然產能，由于填隙物含量較少，酸化改造對其無明顯增產效果，建議采用壓裂增產方式獲得高產油氣。

B類“半充填型”儲層的特點是：骨架顆粒間呈薄膜式或線狀接觸為主，被填隙物間隔，或孔隙內碳酸鹽膠結物較A類明顯增多(含量5%～12%)，常見碳酸鹽膠結物呈隱晶-微晶結構。根據架構礦物接觸關系和碳酸鹽膠結物的產出狀態，又可細分為2小類：堵塞喉道型和充填孔隙型。由于填隙物含量適中，選擇合適的酸液對其進行溶蝕，可起到增喉擴孔的作用，增大近井帶滲流半徑，酸化增產效果顯著。在同等初始滲流能力條件下，堵塞喉道型的酸化增液效果要明顯優于充填孔隙型。

C類“布滿型”儲層的特點是：骨架顆粒間接觸關系復雜，基底式、線接觸、連晶式等單一或多種方式共存，孔隙與喉道內填隙物類型多樣、產出狀態復雜。根據填隙物類型及賦存狀態分為4小類：中-連晶碳酸鹽膠結型、泥質膠結型、塑性組分充填型、次生石英膠結型。該類儲層受控于多重成巖作用改造，有復雜的低滲或超低滲系統，僅憑單一的酸化或壓裂，增產效果不理想，建議選擇清除敏感性礦物針對性強的酸液，采用“酸壓并舉”方式進行增產。

D類“壓嵌彌合型”儲層的特點是：骨架顆粒間壓嵌緊密，呈凹凸接觸，造成喉道細小，加之少許自生黏土礦物賦存，滲透率極低。根據填隙物類型及賦存狀態，進一步分為2小類：硅質沉淀-壓嵌彌合型、自生黏土-壓嵌彌合型。該類儲層一般為超低滲儲層，含油性一般較差，如遇較好油層，硅質沉淀-壓嵌彌合型儲層可借助大型壓裂或水平井開采，自生黏土-壓嵌彌合型儲層可利用壓裂和土酸酸化相配合的方式求產。

3 儲層增產改造應用[7-10]

3.1 高54塊低滲透儲層碎屑巖特點及類型

高54-x4井2004年常規試油獲4.1 t/d的工業油流，產量遞減快，2007年日產油不足1 t。目前正常生產時，日產液0.6 t，日產油0.3 t，動液面865 m，油層段埋深1 086.90～1110.9 m，原油密度為0.973 g/cm3，黏度2 850 mPa·s，油質較好。溫度變化范圍為48～55 ℃。壓力9.3～10.31 MPa，壓力系數為0.97，屬于正常溫壓系統。

井壁取心樣品的x-衍射全巖分析數據表明：石英含量為40%～69%、平均值為52.5%，長石含量為17%～28%、平均值為19.2%。填隙物主要為黏土礦物、白云石和方解石，其中方解石含量1%～13%、平均值為3.6%，白云石含量為3%～9%、平均值為5.0%，泥質雜基含量4%～35%、平均為18.9%。x-衍射黏土分析其伊/蒙混層比為80%，儲層內蒙脫石平均含量為15.1%。

根據對巖石架構、填隙物成分及賦存狀態分析，高54塊低滲砂巖儲層屬于分類中的“半充填型”儲層，石英等剛性顆粒架構較好，泥質雜基含量較高，骨架顆粒間呈薄膜式-線狀接觸為主。碳酸鹽膠結物主要為微晶-細晶結構的方解石，部分呈斑塊狀膠結，見櫛節狀白云石膠結物環繞顆粒邊緣生長，混含黏土礦物。碳酸鹽膠結物比表面積大，分布于粒間孔的孔隙和喉道處，若加以酸溶處理，可以形成良好的滲流通道，提高近井帶儲層的滲流能力。

3.2 高54塊低滲透儲層敏感性礦物分析

儲層架構以砂質顆粒為主，碳酸鹽膠結物局部富集，孔隙大多為方解石致密膠結充填，發育部分殘余粒間孔，敏感性礦物主要為蒙脫石、方解石和白云石。滲透性潛在傷害主要來自：一是蒙脫石遇水膨脹造成強水敏；二是方解石和白云石礦物對氫氟酸的酸敏傷害(表1)。此外，由于生物碎屑、砂心鮞和泥膜普遍發育，碎屑顆粒接觸處的泥膜脫落和顯微晶碳酸鹽微粒剝離運移也是造成儲層多敏的因素。

表1 高54-x2井敏感性礦物

敏感性礦物的類型、含量及產狀決定了高54塊低滲透儲層具有強水敏、中等氫氟酸敏、弱速敏的特性。在酸化改造作業中應注重對蒙脫石礦物的有效防膨，并規避氫氟酸酸敏傷害。

3.3 高54塊巖心驅替模擬實驗

酸化改造的可行性論證不僅要進行巖石學特征靜態分析和敏感性機理診斷，更要進行實驗室巖心酸化試驗。利用模擬地層溫壓條件的驅替實驗裝置，成功模擬了溫度50℃、壓力10 MPa條件下，巖心的自然滲流能力和經過輕配氯基酸溶液改造后的提高幅度(圖1)。通過ICP離子濃度動態監測表明：輕配氯基酸(CHCl2+CHClF+NH4Cl)驅替巖心過程中，緩慢釋放HCl，溶蝕碳酸鹽礦物?；钚运?NH4Cl)溶液有效抑制蒙脫石礦物膨脹。反應過程中Ca2+和Mg2+濃度升高，填充孔隙和喉道的方解石、白云石礦物均被清除掉，滲流能力提高為原來的3倍，證實該儲層適合酸化增產改造。

3.4 高54塊酸化改造方案及現場應用效果

圖1 高54-x2井砂巖巖心驅替實驗與ICP離子濃度分析

根據對高54塊巖石架構及組分特征剖析和歸類，結合酸化模擬實驗結果，制定了高54-x4井19.5 m產油段的酸化改造方案，側重三方面：①低濃度酸化，全過程防膨；②低注入低返排；③先溶碳酸鹽，后溶黏土。采用CHCl2+CHClF+NH4Cl配合緩溶劑(聚二烯丁基二甲基氯化銨)緩速溶解白云石和方解石，防產層出砂。酸化施工過程中充分利用輕配氯基酸中NH4Cl的防膨作用，在前置液、后置液及頂替液中再伴注NH4Cl，全過程防膨，有效抑制了蒙脫石的水敏特性。此外，利用輕配氯基酸的緩釋作用也解決了儲層黏土礦物和碳酸鹽礦物含量高、遇土酸反應速度快、有效穿透距離小的難題。考慮到儲層非均質性，設計酸化用液50 t，對儲層的酸溶半徑可達0.88～2.0 m，保證近井帶儲層溶蝕后的有效滲透半徑。

2013年5月10號酸化施工后，該井初期日產液8.3 t、較酸壓前增加7.3 t，日產油4.2 t、較酸壓前增加3.9 t，動液面570 m、回升295 m，增產穩產效果顯著。四個月累增油超500 t，單井改造費用僅16萬元，經濟效益明顯。該井的成功酸化處理有望解決高54塊低滲儲量的有效開發，提高該塊的整體采收率。

4 結論

(1)依據碎屑巖儲層中石英、長石和巖屑等剛塑性顆粒的接觸關系、填隙物類型、賦存狀態，可將碎屑巖儲層劃分為“暢通型”、“半充填型”、“布滿型”和“壓嵌彌合型”四種儲層類型。

(2)對高54塊儲層巖石學分析表明，其油層段的灘壩砂儲層屬于“半充填型”儲層，具有剛性顆粒架構好、泥質雜基含量高、骨架顆粒間呈薄膜式或線狀接觸的特點，主要填隙物類型為方解石、白云石和蒙脫石，櫛節狀白云石和斑塊狀方解石填充孔隙和喉道。敏感性傷害有兩點：一是蒙脫石礦物遇水膨脹后造成強水敏；二是方解石和白云石對氫氟酸具有中等酸敏。

(3)地層溫壓條件下的巖心酸化模擬實驗證實：輕配氯基酸對該類儲層的疏通改造效果十分理想，Ca2+和Mg2+濃度升高，方解石和白云石膠結物被溶蝕，活性水(NH4Cl)有效防止蒙脫石水敏膨脹，巖心滲流能力提高為原來的3倍。

(4)根據低滲透油層酸化可行性論證，制定了高54-x4老井低滲透油層的增油改造方案，現場酸化作業取得成功，并獲得較好的經濟效益。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)04-0150-03

2015-02-06

滕建彬,工程師，1980年生，2004年畢業于中國地質大學(武漢)石油工程專業，2007年碩士畢業于中科院石油地質專業，現主要從事石油儲層綜合研究工作。

中國石化科技重點攻關項目“臨南洼陷沙河街組碎屑巖低滲儲層成因與評價(P10012)”和“斷陷湖盆碎屑巖儲層成巖演化與評價(P06010)”聯合資助。

TE357

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