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構復雜等特點，在勘探開發過程中比較容易造成嚴重的儲層損害。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、孔隙結構復雜、微裂縫發育以及黏土礦物含量高等特點，在鉆井、壓裂酸化以及生產作業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，造成嚴重的儲層損害，進而影響致密砂巖油藏的高效開發[1]。國內外對致密砂巖儲層敏感性評價實驗中通常采用行業標準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，對目標區塊基本儲層特征進行了研究[2]。并在此基礎之上，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巖石學特征

通過對研究區塊巖石薄片的觀察分析數據統計，依據砂巖成分—成因分類方法對研究區巖石類型進行研究。結果表明，研究區長6儲層以長石砂巖、長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖為主，但不同地區巖石類型有所差異。巖屑及組合對物源區母巖有良好的反映，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，本次研究對研究區巖屑成分也進行了統計分析。統計表明巖屑以是變質巖巖屑為主，相對含量占68.86%，其次為巖漿巖屑，占27.83%，二者和為96.69%，變質巖巖屑中以高變質巖巖屑含量最高，占21.83%，巖漿巖巖屑中以噴發巖巖屑含量最高，占17.74%。

常規物性測試表明長6儲層砂巖平均孔隙度較低，其值在10%左右，屬低孔儲層。依據鑄體薄片、陰極發光和電鏡觀察研究，研究區長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，常指砂巖中現今保存下來的、由沉積作用造成的顆粒支撐孔隙，由于常規壓實所用或膠結作用，原生粒間孔隙變小，現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上經過一系列的成巖作用的改造而形成的孔隙。

1.2儲層孔隙結構特征

常規壓汞無法把孔隙和喉道分別描繪出來，其參數是對儲層孔喉的總體反映，常規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，數值越大，說明儲層孔隙結構越好，儲層滲流能力越強，儲層質量越好。長6儲層孔喉分布范圍均較寬，故分選系數和變異系數都較大。

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生物理化學反應，造成的是間接反應。黏土礦物中的敏感性礦物存在是儲層產生敏感性的主要原因。在油田的開采過程中，由于作業中于地層不配伍的工作液造成儲層中黏土礦物發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儲層孔隙結構影響

儲層孔隙結構對儲層敏感性的影響在于外來流體使黏土礦物等自身結構發生變化。通過實驗數據可以看出，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，儲層物性和孔隙結構對敏感性程度有很大影響，這種規律更為明顯。

通過研究表明，對儲層敏感性起調控作用的是儲層的孔隙結構。而物性之所以能夠對敏感性起到一定的控制調節作用，就其原因主要是因為研究區物性的好壞與其孔隙結構的優劣具有一定的相關性。一般物性較差的儲層，其孔喉的大小、形態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，也可能產生較強的敏感性傷害，致使滲流能力下降較快。

2.3儲層敏感性分析

依據石油天然氣行業《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，地層水礦化度越高，水敏指數就越低。所以在油田開發過程中，當注入流體時，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。研究區三區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礦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，造成儲層損害的現象。實驗結果表明，研究區呈中等的鹽敏性，平均當礦化度降低到1/2～1/3倍地層水礦化度時，巖心滲透率發生了明顯降低，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。

三、結語

根據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.臨興區塊致密砂巖氣儲層損害機理及鉆井液優化[J].鉆井液與完井液，2018，35（6）：65-70.

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

[3] 黃維安，雷明，滕學清， 等.致密砂巖氣藏損害機理及低損害鉆井液優化[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，從事油田注水開發技術研究。