腰灘油田銀集區塊阜三段儲層敏感性評價實驗

陳 佳，聶 軍，劉玉霞，李 珊，葉建國

（中國石化華東分公司石油勘探開發研究院，江蘇揚州225007）

腰灘油田銀集區塊位于蘇北盆地東臺坳陷金湖凹陷和龍港、三河、汜水次凹之間的隆起帶上，是油氣運移、聚集的有利部位。該區塊由多套含油層系組成，主要含油層位為阜三段。2010年以來，一批勘探井均在該區塊見到良好油氣顯示。

由于儲層中存在著某些敏感性礦物，在油氣田開發過程中，儲層與外來流體的不配伍或儲層原始條件的改變可能會造成儲層傷害，從而導致儲層滲透率降低［1］。因此，對銀集區塊儲層巖樣進行了敏感性評價實驗，以掌握該儲層敏感性特征，以便在今后的石油開采過程中，及時采取相應措施，減小外來流體對儲層可能造成的傷害，實現該區塊石油的高效開采。

1 儲層特征

1.1 巖石學特征

儲層以細粒長石砂巖為主。陸源碎屑礦物中，石英占65%～74%，長石占10%～28%，巖屑僅占2%～20%，成分成熟度中等。填隙物占全巖18%，以泥質為主，其次為碳酸鹽礦物，其中，泥質含量0～25%，局部較高；碳酸鹽礦物以方解石、白云石為主，方解石含量為0～18%，白云石含量為0～2%。砂巖分選性好～中等，磨圓度呈次棱～次圓狀。顆粒支撐，以點和點－線接觸為主。膠結類型以孔隙式膠結為主，結構成熟度中等。

X－衍射礦物組成測試結果顯示，該區塊儲層粘土礦物占全巖含量較高，在9.0%～14.6%，平均12.2%，主要由伊／蒙混層、伊利石、高嶺石、綠泥石構成，但Y1井與Y1－1井粘土礦物相對含量差異較大（表1）。Y1井以伊－蒙混層為主，其次為高嶺石、綠泥石和伊利石。Y1－1井則以高嶺石為主，其次為綠泥石、伊／蒙混層，伊利石最低。

表1 Y1井、Y1－1井粘土礦物相對含量 %

1.2 孔喉結構特征

銀集區塊阜三段為中高孔中低滲儲層，孔隙度在16%～28%，主要分布在18%～26%。滲透率在（0.34～373）×10－3μm2，主要分布區間（1～100）×10－3μm2。

孔隙類型以粒間溶孔為主，溶蝕加大孔、長石溶孔次之，少量剩余粒間孔、巖屑溶孔及晶間微孔。孔隙大小以小孔－中孔為主，平均孔徑在37.94～95.55μm不等，均值為54.62μm。喉道以縮頸型喉和孔隙縮小型喉為主，填充物主要為粘土礦物，少量碳酸鹽礦物，連通性為好－中。

毛細管壓力曲線分析顯示：主要流通喉道半徑均值為0.08～2.56μm，喉道中值半徑為0.02～0.66μm，主要為細喉類；排驅壓力為0.07～2.0 MPa，飽和中值毛管壓力1.12～12.55 MPa。進汞曲線較傾斜，反映該儲層的非均質性較強。

1.3 地層水性質

阜三段地層水的pH值是7.82，水型為NaHCO3型，20℃時，密度為1.012 g／cm3，總礦化度為19 246 mg／L。

2 儲層敏感性評價

2.1 速敏性評價

實驗驅替介質為模擬地層水，實驗結果表明，該區塊的速敏損害率均大于70%，損害程度為強速敏，臨界流速為1.212～1.325 m／d（圖1）。

圖1 銀集區塊阜三段速敏曲線

隨著注入速度的增大，滲透率呈增大趨勢。這說明隨著流速的增加，地層中的微粒發生明顯運移，但未造成喉道堵塞。造成該現象的主要原因是易引起速敏的高嶺石、伊／蒙混層粘土礦物相對含量大于70%，它們會隨流速的增加脫落、分散、運移。在實驗過程中，由于巖心長度有限，顆粒運移時不易發生橋堵，但在實際生產中，移動的顆粒可能會被運移到地層深處，造成堵塞或在生產井中造成出砂傷害問題。另外由于該儲層非均質性較強，從較粗喉道沖出的移動顆粒會堵塞在孔喉狹小處，使水驅油過程變的更為復雜。

2.2 水敏性評價［2－4］

水敏實驗所用的驅替介質依次為模擬地層水（礦化度19 246 mg／L）、模擬次地層水（礦化度9 623 mg／L）和蒸餾水。

實驗結果表明，Y1井與Y1－1井的水敏損害結果差異較大，其結果見圖2。Y1井的水敏損害率達到76%，屬強水敏型；而Y1－1井水敏損害率小于10%，屬弱水敏型。影響儲層水敏的重要原因是粘土礦物的類型、含量和產狀。比較粘土礦物水化膨脹的能力大小，蒙脫石膨脹能力最強，可膨脹至原體積的6～10倍，其次為伊／蒙和綠／蒙混層礦物，伊利石較弱，高嶺石則無膨脹性。水敏礦物在接觸較低礦化度流體時，經水化膨脹，體積要擴大許多倍，占據孔隙空間、堵塞喉道，最終導致滲透率降低。從X－衍射分析結果可知，Y1井伊／蒙混層相對含量接近50%，伊利石平均占10%左右，而Y1－1井的伊／蒙混層、伊利石含量均不足10%。所以，Y1井的水敏要明顯強于Y1－1井。

圖2 銀集區塊阜三段水敏曲線

2.3 鹽敏性評價

通常，高于地層水礦化度的外來流體進入儲層后引起粘土礦物收縮、脫落，而低于地層水礦化度的流體進入儲層后易引起粘土礦物膨脹、分散和運移。因此，通過鹽敏性評價實驗，可以確定導致儲層滲透率明顯變化的臨界礦化度，以確保施工液及注入水礦化度高于臨界礦化度，以保護油層不受傷害。

選擇模擬地層水、3／4模擬地層水、1／2模擬地層水、1／4模擬地層水和蒸餾水依次進行鹽敏驅替實驗（圖3）。從中可看出，當注入3／4地層水（礦化度14 434 mg／L）時，滲透率就開始下降，雖損害率沒有達到20%，但隨著注入水礦化度的不斷降低，鹽敏損害率不斷增大，最終，當注入蒸餾水的損害率達到了90%以上時，屬于極強鹽敏型。

圖3 銀集區塊阜三段鹽敏曲線

2.4 酸敏性評價

儲層的酸敏性是指酸液進入儲層后與儲集層中的酸敏性礦物發生反應，產生凝膠或沉淀，也可能產生微粒，致使儲層滲透率下降的現象［5－6］。

實驗先用模擬地層水驅替測試巖心，再以15%鹽酸溶液處理巖心，將處理前后的滲透率變化結果進行對比可知（圖4），該區塊對酸不敏感的石英平均含量達50%以上，而酸敏礦物方解石、菱鐵礦和綠泥石絕對含量平均在8%左右，所以酸敏感性程度不強，為弱酸敏型。

2.5 堿敏性評價

堿敏實驗驅替流體是與地層水礦化度相同的KCl溶液，其pH 值依次為7、8.5、10、11.5和13。實驗結果見圖5，該區塊堿敏損害率在34%左右，屬于中等偏弱堿敏型，其臨界pH值是10。

對堿敏性影響最大的礦物是高嶺石和石膏，其次是白云石、蒙脫石和伊利石，對堿－巖反應活性影響較小的是綠泥石、長石和細粒石英，方解石與堿幾乎沒有反應［7－8］。研究區礦物主要由堿敏反應活性弱的石英、長石組成，但粘土礦物中高嶺石的相對含量占半數以上，所以綜合分析看，該區塊有堿敏感性表現。

圖4 銀集區塊阜三段酸敏曲線

圖5 銀集區塊阜三段堿敏曲線

3 結論和建議

（1）銀集地區阜三段儲層屬于強速敏，臨界流速為1.212～1.325 m／d。在生產中要減少細小顆粒進入儲層，小心控制采排速度，否則極易引起速敏傷害。

（2）該區存在不同程度的水敏、鹽敏，水敏損害率弱～強，臨界鹽度14 434 mg／L。在注水采油及油田改造等過程中，避免低礦化度流體入井，并須加入適量的防膨劑。

（3）該儲層為弱酸敏，適合采用酸化措施來提高油井產量或解除污染。酸化壓裂過程中，應使用合理的酸液濃度劑，防止地層出砂或產生化學沉淀。同時，要注意避免殘液在油層中停留時間過長，引起二次沉淀、堵塞儲層。

（4）銀集區塊阜三段儲層屬中等偏弱堿敏，建議在實施鉆井作業時，鉆井完井液應控制pH值小于10，同時嚴格控制其他入井液的pH值。

［1］ 楊勝來，魏俊之.油層物理學［M］.北京：石油工業出版社，2004：159－170.

［2］ 鄧杰，李彥婧，梁立平，等.鄂爾多斯盆地定邊張韓地區長2儲層敏感性特征［J］.石油地質與工程，2011，25（2）：65－66.

［3］ 魏立萍，王新海.L10塊儲層敏感性評價［J］.石油天然氣學報（江漢石油學院學報），2006，28（6）：71－75.

［4］ 李永剛.秦家屯油田儲層的敏感性評價［J］.吉林大學學報（地球科學版），2004，34（1）：51－54.

［5］ 郭艷東，趙英杰，李治平.大慶油田薩零組砂巖儲層敏感性研究［J］.石油地質與工程，2008，22（1）：58－60.

［6］ 賀凱，曾良雄，職文棟，等.準噶爾盆地三臺油氣田侏羅系中－上統儲層敏感性評價［J］.世界地質，2008，27（2）：204－209.

［7］ 許書堂，楊玉娥，顧勤，等.東濮凹陷橋口氣藏儲層敏感性分析［J］.油氣地質與采收率，2010，17（3）：91－92.

［8］ 趙峰.潿洲地區低滲透儲層損害機理與保護措施研究［D］.四川成都：西南石油學院，2005：52－53.