奈曼油田低滲透儲(chǔ)層潛在傷害因素分析*

李亞文，張 宏，閆玉玲，畢婉婷，于乃超，蔡樹(shù)威，董必文

（1.中國(guó)石油遼河油田分公司研究院，遼寧盤錦124010；2.遼寧石油化工大學(xué)，遼寧撫順113001；3.中國(guó)石油錦州石化分公司，遼寧錦州132001；4.中國(guó)石油遼河石化公司，遼寧盤錦124022；5.中國(guó)石油遼河油田公司興隆臺(tái)采油廠，遼寧盤錦124011）

奈曼油田低滲透儲(chǔ)層潛在傷害因素分析*

李亞文1，張 宏1，閆玉玲2，畢婉婷1，于乃超3，蔡樹(shù)威4，董必文5

（1.中國(guó)石油遼河油田分公司研究院，遼寧盤錦124010；2.遼寧石油化工大學(xué)，遼寧撫順113001；3.中國(guó)石油錦州石化分公司，遼寧錦州132001；4.中國(guó)石油遼河石化公司，遼寧盤錦124022；5.中國(guó)石油遼河油田公司興隆臺(tái)采油廠，遼寧盤錦124011）

通過(guò)對(duì)奈曼油田注入水各項(xiàng)流體的配伍指標(biāo)的篩選、敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果表明：該區(qū)儲(chǔ)集層呈弱速敏、強(qiáng)水敏、弱鹽敏。據(jù)此提出儲(chǔ)集層保護(hù)措施為：鉆井、試油、洗井時(shí)入井液的礦化度在2 500 mg/以上，考慮懸浮物濃度在1 mg/L，顆粒最大直徑確定為≯1.2μm，以＜0.6μm為宜，含油量為2.5 mg/L；建議在注水開(kāi)發(fā)時(shí)注入液中加入一些防膨劑，抑制粘土的膨脹性。

奈曼油田；低滲透儲(chǔ)層；注水開(kāi)發(fā)；懸浮物；敏感性

奈曼油田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)哲里木盟奈曼旗境內(nèi)，構(gòu)造上處于奈曼旗凹陷中央洼陷中北段的雙河背斜內(nèi)，主要含油目的層為中生界九佛堂組上段，儲(chǔ)層巖石性為長(zhǎng)石巖屑砂巖。儲(chǔ)層的滲流條件總體較差，儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)類型為中低孔特低滲特細(xì)吼道不均勻型。該塊具有典型的低滲透油藏特點(diǎn)，巖心分析孔隙只有14%，滲透率只有12.2×10-3μm2。滲透率主要分布在50×10-3μm2以下，平均12.2×10-3μm2；泥質(zhì)含量中等偏高，平均8.89%；碳酸鹽含量中等偏高，平均4.55%；粘土礦物以高嶺石和伊蒙混層含量相對(duì)較高。油藏工程研究結(jié)果表明：通過(guò)火燒、CO2驅(qū)、熱水驅(qū)3種方式的篩選標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比，綜合認(rèn)為，初期熱水較為合適，既能補(bǔ)充地層能量、保持油層溫度，下一步開(kāi)發(fā)方式接替的組合也較多，調(diào)整較靈活，因此確定初期采用注熱水開(kāi)發(fā)，后期采用多種方式組合開(kāi)發(fā)。雖然注水開(kāi)發(fā)有其有利的因素，儲(chǔ)層敏感性分析大部分指標(biāo)不利于注水開(kāi)發(fā)的要求，這就要求在注水開(kāi)發(fā)的同時(shí)要注意儲(chǔ)層保護(hù)，防止對(duì)地層的傷害。

1 儲(chǔ)層敏感性實(shí)驗(yàn)研究

儲(chǔ)層研究結(jié)果，該塊低滲儲(chǔ)層彈塑性比較突出，地層的壓力下降導(dǎo)致孔滲急劇下降，且很難恢復(fù)，滲透率損失70%～80%。即使壓力回升，滲透率也恢復(fù)不到20%～30%。因此要求此類油藏必須早期注水，保持地層壓力開(kāi)發(fā)。根據(jù)巖心分析化驗(yàn)測(cè)試資料，油藏潤(rùn)濕性為親水性，儲(chǔ)層有利于注水開(kāi)發(fā)。

1.1 速敏性

為了找出由于流速作用導(dǎo)致微粒運(yùn)移造成發(fā)生損害的臨界流速，以及找出由速敏敏感引起的油氣層損害程度，為其他敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)提供臨界流速[1]，對(duì)該儲(chǔ)層進(jìn)行速敏評(píng)價(jià)測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 速敏評(píng)價(jià)曲線Fig.1 Velocity sensitivity curve

從圖1看出，雖然該儲(chǔ)層的滲透率較低，但是油組連通性較好，在試驗(yàn)過(guò)程中大部分巖樣在增加流速后，滲透率雖然有暫短的降低，但是很快平穩(wěn)，下降的幅度也不大，說(shuō)明，低流速時(shí)產(chǎn)生了“堵橋”，但是細(xì)微顆粒不足以產(chǎn)生速敏，隨著流速的增大，流體把微粒沖開(kāi)或帶出，滲透率下降比較緩慢而趨于平穩(wěn)，因此流動(dòng)速度對(duì)巖石滲透率的影響不大，屬于中等偏弱速敏。

1.2 水敏性

美國(guó)學(xué)者摩爾指出[2]，一般油層中含有粘土1%～5%是最好的儲(chǔ)層，若粘土量達(dá)5%～20%則儲(chǔ)層性能較差，尤其若含水敏性粘土，則完全可能把油層孔道堵死。本研究使用的是非巖心驅(qū)替法來(lái)對(duì)兩區(qū)塊的水敏性程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，因?yàn)閹r石中水敏性礦物的類型和含量與它的水敏性程度有很大的關(guān)系，而且水敏性礦物主要指的就是粘土礦物，它們的含量高時(shí)，巖石的陽(yáng)離子交換容量及粘土膨脹率就大，水敏性就強(qiáng)，反之就小。

本區(qū)儲(chǔ)集層中粘土含量在8.11%～11.7%，其中伊蒙混層的相對(duì)含量在6.9%，通過(guò)對(duì)這些區(qū)塊巖石的陽(yáng)離子交換容量和粘土膨脹率試驗(yàn)，繪制成的水敏評(píng)價(jià)曲線圖,見(jiàn)圖2。由圖2可知，該區(qū)塊儲(chǔ)集層具有強(qiáng)水敏性。

圖2 水敏評(píng)價(jià)圖Fig.2 Water sensitivity samples

1.3 鹽敏性

儲(chǔ)層鹽敏性是儲(chǔ)層耐受低鹽度流體能力的量度。一般情況下，當(dāng)高于地層水礦化度的工作液濾液進(jìn)入油氣層后，可能引起粘土的收縮、失穩(wěn)、脫落；當(dāng)?shù)陀诘貙铀V化度的工作液濾液進(jìn)入油氣層后，則可能引起粘土的膨脹和分散[1]。因此，通過(guò)鹽敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)可以鹽敏發(fā)生的臨界礦化度，以確保施工液及注入水礦化度高于臨界礦化度，保護(hù)油層不受傷害。這里采用的是絮凝法評(píng)價(jià)鹽敏性，在不同鹽度的絮凝序列中存在著與臨界鹽度相對(duì)應(yīng)的臨界點(diǎn)，即臨界絮凝濃度。臨界絮凝濃度標(biāo)志著從慢絮凝過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)榭煨跄^(guò)程，圖3為該儲(chǔ)層鹽敏性評(píng)價(jià)結(jié)果。從圖3可以看出，當(dāng)注入水礦化度降到5 000 mg/L時(shí)，絮凝什明顯降低。因此，該區(qū)儲(chǔ)集層臨界鹽度為5 000 mg/L。

1.4 不同粒徑懸浮物的傷害分析

圖4為注入水中不同粒徑的懸浮物固體對(duì)巖心水相滲透率影響。從試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，濃度為1.0 mg/L、粒徑達(dá)到1.2 μm時(shí)，該滲透率的巖石心其累計(jì)傷害率達(dá)到64.06%，因此該區(qū)塊的懸浮物顆粒最大直徑確定為≯1.2 μm，以＜0.6 μm為宜（圖 4）。

圖3 鹽敏評(píng)價(jià)圖Fig.3 Salt sensitivity samples

圖4 注入水中不同粒徑的懸浮物固體對(duì)巖心水相滲透率影響Fig.4 Effect of different size suspended solids in injected water on core permeability

懸浮物固體顆粒粒徑是注水水質(zhì)的一個(gè)重要控制指標(biāo)，在顆粒的粒徑問(wèn)題上，一般認(rèn)為當(dāng)顆粒中值小于喉道直徑的15%，顆粒進(jìn)入地層，并造成深部傷害；當(dāng)顆粒粒徑大于喉道直徑的30%時(shí)，顆粒極易在喉道處“架橋”從而限制顆粒繼續(xù)進(jìn)入。導(dǎo)致顆粒在“橋塞”處堆積；當(dāng)顆粒尺寸接近于喉道直徑的30%～50%時(shí)，最容易堵塞；顆粒尺寸大于喉道直徑的73%時(shí)，顆粒不能進(jìn)入地層，不會(huì)造成堵塞。以往的研究認(rèn)為懸浮物固體顆粒中值的確定[3]：以顆粒直徑為橫坐標(biāo)，顆粒累積體積百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)作圖，在圖上顆粒累加體積50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的直徑為顆粒中值。但根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)[4]以及在室內(nèi)測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)，由于懸浮固體顆粒中值的測(cè)定結(jié)果受到水樣中顆粒數(shù)和粒徑分布的影響，應(yīng)用單一的顆粒直徑中值這一水質(zhì)指標(biāo)在反映水質(zhì)的優(yōu)劣時(shí)具有一定的局限性。因此在進(jìn)行流動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，首先進(jìn)行了懸浮物含量為1.0 mg/L的不同懸浮物粒徑的試驗(yàn)，此粒徑應(yīng)用不同開(kāi)口直徑的濾膜進(jìn)行控制。將奈1塊巖心依次通過(guò)的水質(zhì)為：①基礎(chǔ)用水；②粒徑最大為0.6 μm的試驗(yàn)用水；③粒徑最大為1.2 μm的試驗(yàn)用水；④粒徑最大為2.0 μm的試驗(yàn)用水。該過(guò)程能夠模擬地層依次受到注入水質(zhì)從較純凈到受到一定污染的歷程，也能比較出地層忍受這種累計(jì)傷害效應(yīng)的能力，從中選擇合適的粒徑。

2 低滲透儲(chǔ)層潛在傷害因素分析

2.1 不同懸浮物濃度的傷害分析

懸浮物含量是注入水中的又一個(gè)重要控制指標(biāo)，注入水中的懸浮物是指在水中的不溶性物質(zhì)，即通常所說(shuō)的機(jī)械雜質(zhì)，包括粘土顆粒、無(wú)機(jī)沉淀、有機(jī)沉淀、有機(jī)垢，腐蝕產(chǎn)物等，其危害有以下5個(gè)方面[5]：（1）在井筒表面形成濾餅；（2）細(xì)小微粒進(jìn)入地層，通過(guò)橋塞在內(nèi)部形成濾餅，堵塞地層孔隙和喉道，入侵半徑是流速、孔隙尺寸、喉道尺寸及微粒尺寸的函數(shù)；（3）沉積在射孔孔眼內(nèi)，局部堵塞水流通道；（4）懸浮物在重力作用下，沉積在井底，造成產(chǎn)層厚度減小；（5）懸浮物在注水管壁沉積，給細(xì)菌提供繁殖環(huán)境，懸浮物堵塞損害地層程度的大小直接與懸浮物濃度密切相關(guān)，是注水過(guò)程中主要的損害因素之一，是影響注水井吸水能力大小的重要指標(biāo)。確定適合具體儲(chǔ)層的懸浮物濃度的最好辦法是通過(guò)試驗(yàn)研究獲得。對(duì)奈1塊巖心采用的懸浮固體的顆粒粒徑為0.6 μm，把濃度分別為1.0，2.0，3.0 mg/L的該粒徑水質(zhì)依次通過(guò)此巖心，從中選擇合適的懸浮固體濃度。

圖5為注入水中不同濃度的懸浮物固體對(duì)水相滲透率影響。

圖5 注入水中不同濃度的懸浮物固體對(duì)水相滲透率影響Fig.5 Effect of different concentrations of suspended solids in injected water on core permeability

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，該區(qū)塊的顆粒濃度范圍在1～2 mg/L，最好在1 mg/L，因?yàn)殡S著濃度的增加，傷害程度也隨之變大。

2.2 不同含油量的傷害分析含油是指在酸性條件下，水中可以被汽油或石油醚萃取出的石油類物質(zhì)，稱為水中含油。國(guó)外對(duì)乳化油滴對(duì)地層的傷害進(jìn)行過(guò)大量研究，早期的研究者把油珠和固相顆粒對(duì)地層傷害的影響看成一樣，他們所依據(jù)的理論是廣泛引用的“深層過(guò)濾”理論（CMerui 1984，Lee 1988）[6]。事實(shí)上后來(lái)大量的研究表明，油珠和微粒對(duì)地層損害機(jī)理是不同的，乳化油滴與固相顆粒的顯著區(qū)別在于乳化油滴是可變形粒子，在某一壓力下油滴可能無(wú)法通過(guò)孔隙喉道，但當(dāng)流動(dòng)壓力增加時(shí)，油滴可借助自身良好的變形特點(diǎn)通過(guò)喉道，這一特點(diǎn)使得油珠比顆粒有著更深的侵入深度。

針對(duì)奈1塊巖心是將含油量分別為1.0，2.5，5.0 mg/L的試驗(yàn)用水依次通過(guò)此巖心，從中選擇合適的含油量。圖6為不同含油量對(duì)巖心水相滲透率的影響。從試驗(yàn)結(jié)果中可以看出（圖6），這3種濃度對(duì)巖心的傷害率分別為22.47%，32.95%，37.13%；由于目前對(duì)于水中含油的處理工藝比較成熟，現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際比較容易達(dá)到含油的指標(biāo)，因此確定該區(qū)塊允許含油量為2.5 mg/L，含油量越低為佳。

圖6 不同含油量對(duì)巖心水相滲透率影響Fig.6 Effect of different oil contents on core permeability

3 結(jié)論與建議

（1）油藏屬于強(qiáng)水敏性，不利于注水開(kāi)發(fā)。因此，在注入液中加入一些防膨劑，可抑制粘土的膨脹。流速的變化不會(huì)使該區(qū)塊儲(chǔ)層巖石中的顆粒產(chǎn)生運(yùn)移，而堵塞喉道，降低滲透率，屬于中等偏弱速敏；

（2）鹽敏性評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，該油藏的臨界鹽度在礦化度5 000 mg/L左右出現(xiàn)絮凝，因此控制注入水的鹽度高于臨界鹽度時(shí)，就可以減少鹽敏損害程度，注入水源井不能低于臨界鹽礦化度5 000 mg/L，注入水才能配伍。

（3）注入水質(zhì)指標(biāo)要求：注入水水質(zhì)顆粒濃度范在1～2 mg/L，最好在1 mg/L，因?yàn)殡S著濃度的增加，傷害程度也隨之變大。懸浮物顆粒最大直徑確定為≯1.2 μm，以＜0.6 μm為宜。允許含油量為2.5 mg/L，含油量越低為佳。

總之，儲(chǔ)層屬中低孔、特低孔、特細(xì)喉不均勻型為主，孔喉連通差，孔喉比1.72，配位數(shù)0.38；粘土含量高9.8%，高嶺石、伊蒙混層不利礦物相對(duì)含量高。低滲低孔不利于注水開(kāi)發(fā)，因此一定要使注入水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。另外采用壓裂措施，可提高儲(chǔ)層吸水能力。

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Analysis of Potential Damage Factors of Low-Permeability Reservoir in Naiman Oil Field

LI Ya-wen1，ZHANG Hong1，YAN Yu-ling2，BI Wan-ting1，YU Nai-chao3，CAI Shu-wei4，DONG Bi-wen5
（1.Exploration and Development Institute，Petro China Liaohe Oilfield Company，Liaoning Panjin 124010，China；2.Liaoning Shihua University，Liaoning Fushun 113001，China；3.Petro China Jinzhou Petrochemical Company，Liaoning Jinzhou 132001，China；4.Petro China Liaohe Petrochemical Company，Liaoning Panjin 124022，China；5.Xinlongtai oil production plant，Petro China Liaohe Petrochemical Company，Liaoning Panjin 124011，China）

Compatibility of injecting water and sensitivity evaluation in Naiman oilfield were studied.The results show that the reservoir of Naiman oilfield possesses weak velocity sensitivity，high water sensitivity and weak salt sensitivity.Based on the result，the reservoir protection measures were put forward as follows：during drilling，oil test and well washing，mineralization of working fluid is 2 500 mg/L or more，concentration of suspensions is 1 mg/L，maximum diameter of particles is not more than 1.2 μm，appropriate diameter is less than 0.6 microns，oil content is 2.5 mg/L.During water flooding development，some anti-swelling agents should be added to injected liquid to inhibit clay swelling.

Naiman oil field；Low-permeability reservoir；Water development；Suspensions；Sensitivity

TE 349

A

1671-0460（2010）05-0524-04

2010-05-14

李亞文（1965-），男，工程師，1987年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)在從事開(kāi)發(fā)試驗(yàn)工作。E-mail：Liyw7831189@163.com，電話：0428-7807576。