王莊油田鄭 408 塊油藏潛在敏感性評(píng)價(jià)

李偉忠，李迎春，李 輝，吳兆徽

（1. 中國石化勝利油田勘探開發(fā)研究院， 山東 東營 257015； 2. 中國石化勝利油田東勝公司，山東 東營 257000）

王莊油田鄭 408 塊油藏潛在敏感性評(píng)價(jià)

李偉忠1，李迎春2，李 輝1，吳兆徽1

（1. 中國石化勝利油田勘探開發(fā)研究院， 山東 東營 257015； 2. 中國石化勝利油田東勝公司，山東 東營 257000）

王莊油田是億噸級(jí)敏感性稠油油藏，但對(duì)于潛在敏感性評(píng)價(jià)和影響因素的深入試驗(yàn)研究仍不足。為此，以王莊油田鄭 408 塊為例，通過組分試驗(yàn)分析和流體流動(dòng)性試驗(yàn)測試，對(duì)稠油油田油藏的粘土成分、微觀特點(diǎn)及成巖作用等物理化學(xué)特征和變化規(guī)律進(jìn)行分析，認(rèn)為研究區(qū)油藏具有中－強(qiáng)水敏、中等酸敏、鹽敏、速敏和各種程度堿敏，明晰了該稠油油區(qū)敏感性的主要影響因素，為指導(dǎo)后期開發(fā)過程中油層保護(hù)提供了依據(jù)。

王莊油田；流動(dòng)性試驗(yàn)；儲(chǔ)層敏感性；非均質(zhì)性；油氣保護(hù)

敏感性指外界流體流入油藏后，發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，因損害油藏而使產(chǎn)量不及預(yù)期的現(xiàn)象［1-3］。勝利油氣區(qū)屬陸相復(fù)合式沉積儲(chǔ)集區(qū)，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，粘土礦物含量差異大，普遍有一定敏感性。王莊油田鄭 408 塊沙三段由于強(qiáng)敏感性，導(dǎo)致油藏一直無法得到良好動(dòng)用，是勝利油田強(qiáng)敏感性油藏的典型單元。

通過敏感性流動(dòng)試驗(yàn)對(duì)鄭 408 塊敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)，綜合利用薄片、壓汞、X衍射、物性分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)引起敏感性的主要因素進(jìn)行分析，綜合剖析了敏感性形成機(jī)理，以指導(dǎo)后期開發(fā)油層保護(hù)措施的篩選。

1 工區(qū)概況

王莊油田主要是沙三段上部的普通稠油油藏，油藏邊底水不活躍，地層能量不足，儲(chǔ)層的“五敏”比較顯著，使得該塊注水、熱采效果一般，壓力補(bǔ)充不及時(shí)，僅憑天然能量油井產(chǎn)能遞減較快。敏感性是制約該塊開發(fā)的關(guān)鍵。

1.1 巖性特征

王莊油田沙三上油藏主要是厚層砂礫巖。微觀薄片分析石英占 33.4%，長石占 36.6%，巖屑 30.1%，以變質(zhì)巖為主，反映成份成熟度中等。粒度分析表明，該塊粒度中值平均 0.28 mm，自上而下粒度增大，分選平均 2.39，泥質(zhì)含量平均為 7.8%，也反映了中等的成熟度。

1.2 儲(chǔ)層物性及潤濕性特征

據(jù)鄭 408 砂礫巖體 7 口取心井 1220 塊樣品分析，1砂體滲透率均值 200×10-3μm2，中部主力 2砂體滲透率均值 720×10-3μm2，為高滲透率油層。

據(jù) 4 口井 45 塊樣品潤濕性分析，巖石潤濕性以中性為主，占 67.7%，親水占 17.5%，親油占 15.6%。鄭 408－1井潤濕性縱向上表現(xiàn)為：下部為親水級(jí)別，中部、上部則主要表現(xiàn)為中性到親油。

1.3 粘土礦物特征

據(jù)取心井樣品統(tǒng)計(jì)（表 1），油層粘土比例平均12.2%，主要是遇水體積會(huì)顯著增大的伊蒙間層和能漂浮搬運(yùn)的高嶺土，伊蒙間層占 44.4%，混層比為 76.7%，蒙脫石含量占 7.7%，油層中部蒙脫石含量最高。高嶺石百分含量占 29.1%，其中 3 砂體含量達(dá)到 50.7%，伊利石百分含量占 19.2%，綠泥石百分含量占 7.3%。

表 1 鄭408塊不同層位粘土礦物含量Table 1Clay mineral content in different layers of Zheng 408 Block %

2 敏感性評(píng)價(jià)

儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)是評(píng)估油層化學(xué)物理變化情況的重要工作，主要包括五項(xiàng)常規(guī)敏感性［4-8］以及溫度和壓力等特定敏感性［9-12］試驗(yàn)。為了評(píng)價(jià)典型稠油區(qū)塊鄭 408 塊的敏感性特征，室內(nèi)進(jìn)行了大量的敏感性評(píng)價(jià)試驗(yàn)，為評(píng)價(jià)敏感性程度及差異提供了基礎(chǔ)。

2.1 水敏性流動(dòng)試驗(yàn)

鄭 408 塊共做 4 口井 29 塊水敏樣品，分不同水質(zhì)，按次序完成試驗(yàn)。化驗(yàn)顯示滲透率變化比例Kj/Kws平均 46.4%，以中等—強(qiáng)水敏為主。孔滲較小時(shí)，水敏問題尤為凸顯。據(jù) 408－1井水敏試驗(yàn)分析，巖心分析滲透率在 100～600×10-3μm2時(shí)，滲透率損失在 40%～80%之間；滲透率 700～1400×10-3μm2時(shí)，水敏感分析滲透率損失 10%～30%，由此可見儲(chǔ)層水敏程度與儲(chǔ)層原始滲透率有關(guān)，不同層位儲(chǔ)層的水敏程度不同（圖 1-2）。根據(jù)分析結(jié)果，建立了物性變化 Kj/Kws與氣測試驗(yàn)值 K 的關(guān)系：

圖1 各注入倍數(shù)下水敏流動(dòng)試驗(yàn)情況Fig.1Water sensitive flow test of different injection volumes

圖2 水敏程度與物性關(guān)系Fig.2 Relationship of water sensitive extent andphysical conditions

2.2 鹽敏性流動(dòng)試驗(yàn)

鹽敏性是儲(chǔ)層能承受有一定鹽度流體能力的程度。該試驗(yàn)可得到物性突變時(shí)的鹽度，以保證低于該值，避免鹽敏。工區(qū)做了水基泥漿取心井3口，共12塊樣品，注鹽水后物性值降低，鹽度臨界值主要為 25 000 mg/L。

2.3 速敏性流動(dòng)試驗(yàn)

速敏是指水驅(qū)過程中，流體沖走顆粒物后堵住孔隙，使得物理性質(zhì)變差的情況。鄭 408 塊含有不等量的粘土，高嶺土易運(yùn)移，疏松長石在流體的沖刷下散落。若孔隙大于顆粒直徑時(shí)，顆粒被沖出使物性變好，而當(dāng)孔隙直徑較小時(shí)，更容易出現(xiàn)速敏的情況。

該塊共做3口井 18塊樣品，該區(qū)速敏性存在2種情況：（1）氣測滲透率大于 100×10-3μm2樣品，速敏可造成滲透率下降平均為 13.17%，有弱速敏，流速應(yīng)低于 7.3 m/d，這是由于部分顆粒小于孔隙直徑的 1/3，部分封堵使物性略差；（2）氣測滲透率小于 40×10-3μm2樣品，速敏可造成滲透率下降平均則為 60.4%，臨界速度只有 0.66 m/d，說明速敏較強(qiáng)，有明顯臨界流速，可見速敏更易出現(xiàn)在物性本身較差的層位。

2.4 堿敏性流動(dòng)試驗(yàn)

該稠油油田的油田水大多為中性，而注入液多呈堿性，因此需要進(jìn)行堿敏評(píng)價(jià)。研究區(qū)共對(duì)4口井進(jìn)行樣品試驗(yàn)，其中 1/3 不敏感，2/3 為中等-弱敏感性，共同點(diǎn)是從pH 值 8.75 之后，物性變差，減小 35.8%。圖 3 是堿敏流動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果，堿敏分為三個(gè)部分：油層上部的 4 塊樣品滲透率減小 55.6%～68.1%，平均 61.2%；中部 4 塊樣品表現(xiàn)非堿敏；油層下部的7塊樣品物性變差比較明顯，表現(xiàn)為中等堿敏。

圖3 不同pH值下堿敏流動(dòng)試驗(yàn)情況Fig.3 Alkali sensitive flow test at differentpH value

2.5 酸敏性流動(dòng)試驗(yàn)

酸敏性取決于具體組分情況，該區(qū)不同程度地含有綠泥石，pH 降低能出現(xiàn)非晶質(zhì) SiO2凝膠堵塞。通過對(duì) 3口井 22塊酸敏樣品分析，結(jié)果可分為 3種情況：

（1）6塊樣品為非酸敏感性，酸處理使?jié)B透率升高，滲透率提高幅度平均為 22%。

（2）巖心酸處理后，12 塊樣品滲透率比原數(shù)值降低，滲透率損失率平均 48.6%，呈中等酸敏性。成因是巖石遇酸產(chǎn)生的物理破碎碎屑，或生成的硅酸鹽沉淀堵住孔隙。

（3）巖心酸處理后，4塊樣品滲透率先降低后升高，且升高幅度比降低幅度要小。鄭 408-1井酸化早期開始反應(yīng)產(chǎn)生硅鋁鹽沉淀堵住孔隙，滲透率下降 50%～75%；后期隨注入倍數(shù)增大，使注入酸與碳酸鹽溶解使物性變好，增幅為 20%～60%（圖 4）。

3 敏感性主控因素分析

區(qū)域研究表明，工區(qū)沙三段儲(chǔ)層為湖盆邊緣扇三角洲，巖性及儲(chǔ)層物性橫向變化大，泥質(zhì)含量高，非均質(zhì)性嚴(yán)重。通過對(duì)取心井各種資料綜合分析，儲(chǔ)層強(qiáng)敏感性主要受以下幾個(gè)因素控制。

圖4 不同流入倍數(shù)下酸敏流動(dòng)試驗(yàn)情況Fig.4 Acid sensitive flow test of different inflow ratio

3.1 粘土礦物百分含量

研究表明，沙三段粘土礦物含量平均 12.2%，其中蒙脫石含量平均 7.7%。儲(chǔ)層滲透率差異大，1砂組滲透度平均只有 200×10-3μm2，主力 2 砂體滲透率平均僅 720×10-3μm2。對(duì)于滲透率高的儲(chǔ)層，粘土遇水膨脹導(dǎo)致的滲透率損失對(duì)開發(fā)影響較小，而對(duì)于滲透率本身偏低儲(chǔ)層，即使較小的滲透率損失，也可能導(dǎo)致注水、注汽開發(fā)困難。

3.2 粘土微觀特征

工區(qū)填隙物以泥質(zhì)雜基為主，含量 6%～20.9%，平均為 12.4%，膠結(jié)物以鐵白云石、黃鐵礦膠結(jié)為主，平均 1.4%。自生粘土礦物中伊蒙混層上部含量中等，下部較少，雜基顆粒多為片狀伊蒙混層，因該類粘土帶負(fù)電，強(qiáng)親水使粘土膨脹出現(xiàn)水敏現(xiàn)象；高嶺石含量中等，以蟲狀充填式高嶺石為主，是導(dǎo)致速敏的主要因素；伊利石含量較少且多為絲狀搭橋式，堵塞孔喉增加儲(chǔ)層非均質(zhì)程度。

3.3 儲(chǔ)層微觀特征

據(jù)鄭 408－1井掃描電鏡資料分析，顆粒呈次棱角狀，長石風(fēng)化程度中－深，最大顆粒粒徑多在 0.5～4 mm 之間，點(diǎn)接觸的占 81.3%，線點(diǎn)式接觸占 14.8%。孔隙膠結(jié)最多，占 55.3%。儲(chǔ)集空間以粒間孔和微孔為主，粒間孔分布不均，連通性大多較差，喉道連通性中－差。填隙物以雜基為主，填隙物中微孔隙比較發(fā)育，長石顆粒多見中等溶蝕特征，下部孔隙中見石英次生加大現(xiàn)象；泥質(zhì)多呈鱗片狀或纖維狀，部分井纖維間和鱗片間微孔隙為主要的儲(chǔ)油空間。

據(jù) 16 塊樣品毛管壓力曲線分析，曲線無平直段，區(qū)塊非均質(zhì)性明顯，孔喉半徑 1.67～9.36μm，平均為 5.50μm；變異系數(shù) 0.83～1.23，平均為 1.05；均質(zhì)系數(shù) 0.19～0.35，平均為 0.25。

3.4 沉積和成巖作用

沉積和成巖作用是引起油藏敏感性的兩大最重要影響因素。

3.4.1 沉積作用決定原始孔隙度數(shù)量與大小

（1）不同環(huán)境對(duì)其物性影響差異較大。扇端往往沉積粉砂層，碳酸鹽結(jié)晶使物性變差；扇中砂體原生孔保護(hù)得好，因而自身物性較好；扇根因近物源，泥質(zhì)蝕變物來不及淘洗，和粗碎屑物一同沉積，使儲(chǔ)層空間易受傷害，孔隙粒徑較大但滲透性較差。

（2）不同物性狀況的油藏，粘土發(fā)生敏感性程度也不同。對(duì)于低滲儲(chǔ)層僅 5%蒙脫石就易水敏堵塞，對(duì)于高孔滲儲(chǔ)層，蒙脫石占 10%仍對(duì)儲(chǔ)層影響很小。滲透率 1～10×10-3μm2巖心壓敏滲透率損失＜50%，滲透率＜1×10-3μm2時(shí)損失率則大于一半。

3.4.2 成巖作用對(duì)物性變化有重要影響

（1）壓實(shí)使孔隙變小，顆粒堆積方式由點(diǎn)變?yōu)榫€接觸，物性整體變差。研究區(qū)儲(chǔ)層線點(diǎn)式接觸占14.8%，反映儲(chǔ)層經(jīng)過一定程度壓實(shí)。

（2）除壓實(shí)作用外，膠結(jié)作用可能使儲(chǔ)層變?yōu)橹旅軐樱?3］。工區(qū)儲(chǔ)層以孔隙式泥質(zhì)膠結(jié)為主，但樣品中多見等晚期碳酸鹽產(chǎn)物，鐵白云石多為微－隱晶，部分呈櫛殼式膠結(jié)，菱鐵礦呈球粒狀，另多見凝塊狀黃鐵礦，從而使物性參數(shù)降低。

（3）自生粘土礦物形成轉(zhuǎn)換多發(fā)生在儲(chǔ)層孔隙內(nèi)，占據(jù)了有限儲(chǔ)集空間［14］。粘土中伊蒙混層含量大于七成，可視為蒙脫石帶。高嶺石在鏡下表現(xiàn)為蠕蟲狀，為典型的自生高嶺石。鄭 102 井鏡下多見塑性的泥屑，鄭 408－1井底部出現(xiàn)弱石英次生加大現(xiàn)象，反映成巖作用較弱，有利于粘土礦物的自生長。

（4）溶蝕和交代作用有助提高油藏的物性。該稠油區(qū)塊泥質(zhì)鏡下多呈鱗片或纖維狀，纖維間和鱗片間微孔隙發(fā)育，部分長石及礫石具溶蝕孔，可作為儲(chǔ)油空間。然而溶蝕作用也會(huì)起到相反作用［15］，使油田水礦化度升高，形成硫酸鹽、鐵化合物、碳酸鹽沉淀。

4 結(jié)束語

從理論上來講，油藏敏感性的負(fù)面作用，比增產(chǎn)改善效果要大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，可見其重要性更高。王莊油田稠油油藏的粘土含量高，使得物性不佳，是引起敏感性的主要因素。針對(duì)該類油藏的油層保護(hù)，必須通過油田化學(xué)、流體力學(xué)等多學(xué)科綜合運(yùn)用，結(jié)合“五敏”試驗(yàn)，認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層敏感性影響因素，探索對(duì)應(yīng)的油層保護(hù)方法，能夠大大提高決策的目的性。

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Evaluation ofpotential Reservoir Sensitivity in Zheng 408 Block, Wangzhuang Oilfield

LI Wei-zhong1, LI Ying-chun2, LI Hui1, WU Zhao-hui1
（1. Sinopec Shengli Oilfield Exploration and Development Research Institute, Shandong Dongying 257015, China；2. Sinopec Shengli Oilfield Dongsheng Company, Shandong Dongying 257000, China）

Wangzhuang oilfield consists of sensitive heavy oil reservoirs with hundred-million-ton reserves, but extensive experimental research onpotential sensitivity mechanism is still lacked. In thispaper, taking Zheng 408 block in Wangzhuang oilfield as a study case, with experimental methods of composition analysis and fluid flow test,physicochemical characteristics ( clay composition, microscopic characteristics and diagenesis) and change rules of heavy oil reservoirs were analyzed. The results show that the study area is apparently water sensitive, constant velocity sensitive, acid sensitive, salt sensitive and alkali sensitive. Major control factors of reservoir sensitivity have been clarified, which canprovide basis for reservoirprotection in the late development stage.

Wangzhuang oilfield; Fluid flow experiment; Reservoir sensitivity; Heterogeneity; Oil&gasprotection

TQ 013

： A

： 1671-0460（2017）02-0253-04

國家重大油氣專項(xiàng)，項(xiàng)目號(hào)：2011ZX05011。

2016-09-05

李偉忠（1970-），男，山東省招遠(yuǎn)市人，高級(jí)工程師，1992 年畢業(yè)于成都地質(zhì)學(xué)院石油地質(zhì)專業(yè)，2003 年工程碩士畢業(yè)于中國地質(zhì)大 學(xué) （ 北 京 ） 石 油 與 天 然 氣 工 程 專 業(yè) ， 長 期 從 事 稠 油 油 藏 開 發(fā) 地 質(zhì) 方 面 的 科 研 工 作 。 電 話 :0546-8715807 ， E-mail：liweizhong867.slyt@sinopec.com。

吳兆徽（1985-），男，博士，2010 年碩士畢業(yè)于中國石油大學(xué)礦普專業(yè)油氣地球化學(xué)專業(yè)，2016 年在職博士畢業(yè)于中國石油大學(xué)石油地質(zhì)專業(yè)，現(xiàn)主要從事稠油油藏方面的科研工作。E-mail：a668866886688@vip.qq.com。