冷湖地區新生界致密砂巖儲層敏感性研究

王妍芝，許永勃，袁海莉，毛建英

(1.中國石油青海油田公司勘探開發研究院，甘肅敦煌 736202；2.西安石油大學石油工程學院)

冷湖地區新生界致密砂巖儲層敏感性研究

王妍芝1，許永勃2，袁海莉1，毛建英1

(1.中國石油青海油田公司勘探開發研究院，甘肅敦煌 736202；2.西安石油大學石油工程學院)

為了提高產能，減少柴達木盆地北緣冷湖地區油氣開采過程中對砂巖儲層造成的傷害,采用巖心流動實驗，對該區致密儲層的敏感性特征進行了研究，定量評價了儲層敏感程度。實驗結果表明：受巖石組成、黏土礦物、孔隙結構、成巖作用等因素影響，該區儲層整體表現為較強的速敏性、水敏性和鹽敏性，堿敏損害變化大，從無堿敏到強堿敏，弱酸敏性。此研究對該區的油氣藏開發及油層保護具有一定的指導作用。

冷湖地區；新生界；儲層敏感性；致密砂巖

儲層敏感性評價主要是通過巖心流動實驗，考察油氣層巖心與各種外來流體接觸后或環境條件改變后所發生的各種物理化學作用對巖石滲透率的影響程度[1]。柴達木盆地北緣勘探始于1969年，已發現油田4個，氣田2個。冷湖地區作為重點油氣勘探區域具有很好的勘探開發潛力，但儲層致密，容易造成儲層傷害，制約著該區塊油氣的高效開采。本文對該區塊新生界致密砂巖儲層敏感性評價，其目的是對儲層潛在的傷害因素進行分析，掌握該儲層敏感性特征，確定外來流體對儲層可能造成的傷害程度，以便在今后的油氣開發中采取有效的改造措施，保護油層，提高采收率[2]。受取心井條件限制，本文只對研究區N1、E32、E1+2致密砂巖儲層敏感性進行了對比研究。

1 區域地質概況

冷湖構造帶位于柴達木盆地北緣，沿祁連山走向由一系列雁行排列的背斜構成，冷湖構造帶為一個典型的正花狀構造，背斜兩翼斷層傾向相反，控制著背斜的構造形態，多條淺層的斷層在深部合并在一起[3]。E1+2、E32沉積以沖積扇-扇三角洲沉積為主，在N1—N21沉積時期，柴達木盆地處于以干旱為主的古氣候條件，受阿爾金和賽什騰山兩大物源體系影響，形成了扇三角洲—濱淺湖沉積體系[4]。總之，在中生代—新生代，柴北緣周緣以沖積扇-扇三角洲沉積為主，沉積物粒度粗，分選差，磨圓差，沉積相帶變化快。

2 儲層基礎特征

研究區N1儲層粒度細，以粉砂巖為主，巖屑含量低，長石砂巖占相當比例；E32儲層以粉砂-細粒砂為主，顆粒分選性較差；E1+2儲層巖石粒度粗，以中-粗粒砂巖為主，巖石分選差。E32、E1+2儲層以長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖為主，巖石成分成熟度較低。填隙物以方解石、泥質為主，含個別硬石膏、白云石、黃鐵礦等，其中E1+2地層沉積相以沖積扇為主，雜基含量高，填隙物總量和泥質含量均高于其他地層。

X衍射全巖分析顯示，研究區巖石礦物成分以石英、長石、碳酸鹽、黏土礦物為主，N1儲層碳酸鹽礦物含量較其他地層高，黏土礦物以伊利石、伊蒙混層、綠泥石為主；E32和E1+2地層黏土礦物類型相似，以蒙脫石、伊蒙混層、伊利石為主，少量綠泥石，E32蒙脫石明顯多于E1+2儲層。

新生界致密砂巖埋深一般為2 000～3 000 m，壓實作用中等，儲層孔隙以原生孔為主，次生孔隙不發育，E1+2儲層部分井段發育有微裂縫，滲透率以小于1×10-3μm2為主，E1+2儲層滲透率好于其他儲層；孔隙度以5%～10%為主，E32儲層孔隙度好于其他儲層。

3 儲層敏感性實驗分析

研究區的儲層敏感性評價參照行業標準SY/T5358-2010《儲層敏感性流動實驗評價方法》[5]，儲層傷害評價標準如表1,本文共完成68塊次儲層傷害評價實驗。

表1 儲層敏感性損害程度評價指標

注：D表示各種敏感性損害率，%。

3.1 速敏性實驗

速敏傷害是指在完井及生產過程中，當流體在儲層中流動時引起儲層中微粒的移動，堵塞孔喉，造成儲層滲透率下降。速敏傷害的機理是，流體流動速度逐漸增大，當水動力超過微粒的重力和范氏力后，微粒開始移動，逐漸在喉道狹窄處堵塞喉道，造成滲透率下降[6]。

從實驗結果看(表2)，研究區E1+2儲層速敏傷害程度強，一是因為該套儲層為砂礫巖儲層，巖石中泥質雜基含量高，巖石固結程度弱，黏土礦物微粒易從巖石顆粒剝離分散而發生運移，產生速敏傷害；二是因為該儲層黏土礦物以蒙脫石、伊蒙混層、伊利石為主，伊利石主要表現為速敏性，該礦物具有片狀、絲狀結構，易從巖石顆粒剝離分散而發生運移，產生速敏傷害[7]。研究區E32儲層速敏傷害相對較弱，傷害程度為弱-中等偏強，儲層以方解石膠結為主，巖石固結程度高，粒間自由微粒少，不易形成微粒運移。因此，研究區E1+2儲層在生產作業過程中應注意控制儲層中流體速度，盡量避免速敏傷害。

3.2 水敏性實驗

黏土礦物的膨脹及其擴散運移是引起儲層水敏傷害的主要原因。儲層內黏土礦物含量的高低、黏土礦物的成分及其產狀、分布，儲層孔隙結構特征等均會對水敏產生直接的影響，是水敏的內因，而外來流體鹽度的改變是誘發水敏傷害的外因[6]。

表2 研究區儲層速敏實驗評價結果

水敏性最強的黏土礦物是蒙脫石，其次是伊/蒙混層，而綠泥石、伊利石的膨脹性很弱；膨脹性黏土含量越高，水敏性損害越強；巖石平均喉道半徑越小，喉道迂曲度越大，則巖石的水敏性越強。致密砂巖儲層滲透率很低，孔喉極其細小，易被堵塞，引起水敏性損害[8]。共完成13塊樣號的水敏實驗，由實驗結果知(表3)，研究區儲層巖石整體表現為較強的水敏感性，這與儲層巖石中黏土礦物含量普遍偏高有關。X衍射分析顯示，研究區N1地層中黏土礦物以伊利石、伊蒙混層、綠泥石為主，E32和E1+2地層以蒙脫石、伊蒙混層、伊利石為主，少量綠泥石，E32儲層蒙脫石明顯多于E1+2儲層。因此，研究致密砂巖儲層在生產作業過程中要特別注意水敏傷害的保護。

3.3 鹽敏性實驗

鹽敏傷害是指不同礦化度流體進入地層后引起黏土礦物膨脹或者分散、運移，使得儲層巖石滲透率發生變化的現象。儲層產生鹽度敏感性的根本原因是儲層黏土礦物對于注入水的成分、離子強度及離子類型很敏感，會引起黏土礦物的膨脹、分散及運移等[6]。

實驗結果表明(表4)，研究區儲層巖石臨界礦化度為8 111～80 000 mg/L，臨界礦化度普遍較高，臨界礦化度在某種程度上也反映了水敏傷害程度，水敏性越強，臨界礦化度也越高。隨著注入流體礦化度的下降，巖石滲透率逐漸降低，說明儲層內黏土礦物發生膨脹、分散運移，堵塞了滲流喉道，滲透率下降。對于研究區低滲透儲集層而言，由于儲集層物性較差、孔喉較細，儲集層對礦化度是非常敏感的。在生產過程中特別要注意入井流體的礦化度，避免鹽敏傷害。

3.4 酸敏性實驗

儲層酸處理后，由于膠結物的溶解，儲層會釋放出大量微粒，礦物溶解釋放出的離子還可能再次沉淀，這些微粒或者沉淀將堵塞儲層的滲流通道，削弱酸化效果，甚至導致酸化失敗，引起地層酸敏傷害[6]。

實驗結果表明(圖1)，研究區酸敏傷害程度總體表現為酸敏性不強，部分樣品出現滲透率下降現象，表現為弱酸敏。酸敏實驗中所用巖心樣品均為除油后的干凈巖心，而實際油藏巖石存在油水流體，加之實驗本身也存在一些不確定因素，因此酸敏實驗結果與實際油藏往往有一定的偏差。綠泥石等含鐵礦物是酸敏性礦物，遇酸將會形成氫氧化鐵膠體沉積，堵塞孔喉。X衍射分析顯示，研究區儲層含有少量綠泥石，對酸敏損害程度小。分析認為引起研究區酸敏傷害的主要原因為巖石中膠結物與酸溶解釋放微粒，微粒在運移過程中堵塞喉道。

表3 研究區儲層水敏實驗評價結果

表4 研究區儲層鹽敏實驗評價結果

圖1 研究區儲層酸敏實驗結果

酸敏實驗結果表明，研究區儲層巖石為無酸敏或弱酸敏，因此在生產作業過程中不必過多考慮酸敏傷害。

3.5 堿敏性實驗

地層流體一般為中性介質，如果進入儲層的外來流體的pH值過高，會引起外來流體與儲層的不配伍性，造成儲層傷害，通常稱為堿敏性傷害。儲層中的堿敏性礦物主要有隱晶質石英、碳酸鹽、高嶺石及蒙脫石等。堿敏性傷害主要表現為堿敏性礦物的分散、脫落或生成新的硅酸鹽沉淀，堵塞孔隙喉道[7-8]。

從實驗結果看(表5)，研究區儲層巖石堿敏損害變化大，從無堿敏到強堿敏，堿敏傷害與巖石中所含堿敏礦物種類、含量有直接關系，也與巖石固結程度，孔喉大小等有關。研究區儲層巖石堿敏損害變化很大，因此，在生產作業過程中要針對不同井區、不同井段進行具體分析，針對性做好地層堿敏傷害保護。

4 結論

(1)柴達木盆地北緣冷湖地區N1儲層粒度細，以粉砂巖為主；E32儲層以粉砂-細砂為主，顆粒分選性較差；E1+2儲層巖石粒度粗，以中-粗砂巖為主，巖石分選差，填隙物以方解石、泥質為主，含個別硬石膏、白云石、黃鐵礦等。

表5 研究區儲層堿敏性實驗評價

(2)X衍射分析顯示，研究區以石英、長石、碳酸鹽、黏土礦物為主，N1儲層碳酸鹽礦物含量較其他地層高，黏土礦物以伊利石、伊蒙混層、綠泥石為主；E32和E1+2儲層以蒙脫石、伊蒙混層、伊利石為主，有少量綠泥石。

(3)巖心流動實驗結果表明，研究區E1+2儲層速敏傷害程度強，E32儲層速敏傷害相對較弱，傷害程度為弱-中等偏強；整體表現為較強的水敏感性和鹽敏感性；無酸敏或弱酸敏；堿敏損害變化大，從無堿敏到強堿敏。在生產作業過程中要注意控制儲層中流體速度，盡量避免速敏傷害，注意水敏傷害和鹽敏傷害的保護，針對性做好地層堿敏傷害保護。

[1] 萬仁溥.采油工程手冊[M].北京:石油工業出版社,2003:1-9.

[2] 雷鑫,張士誠,張勁,等.巴麥地區泥盆系超低滲儲層敏感性評價實驗[J].西安石油大學學報(自然科學版),2013,28(2):54-57.

[3] 魏國齊,李本亮,肖安成，等.柴達木盆地北緣走滑-沖斷構造特征及其油氣勘探思路[J].地學前緣,2005,12(4):397-402.

[4] 陳吉,史基安,龍國徽,等.柴北緣古近系-新近系沉積相特征及沉積模式[J].沉積與特提斯地質,2013,33(3):16-26.

[5] 儲層敏感性流動實驗評價方法(SY/T5358-2010)[S].北京:石油工業出版社, 2010:1-15.

[6] 于興河.油氣儲層地址學基礎[M].北京:石油工業出版社,2010:6-16.

[7] 陳佳,聶軍,劉玉霞,等.腰灘油田銀集區塊阜三段儲層敏感性評價實驗[J].石油地質與工程,2014,28(3):127-129.

[8] 尚婷,韓小琴,喬向陽,等.鄂爾多斯盆地子長地區盒8段儲層敏感性研究[J].石油地質與工程, 2015, 29(2):101-103.

編輯：王金旗

1673-8217(2017)01-0088-04

2016-10-10

王妍芝，助理工程師，碩士，1985年生，2014年畢業于西安石油大學，現從事石油地質研究工作。

TE258

A