致密特低滲油藏擴孔增喉藥劑體系研究與評價

斯 容

（中國石油化工股份有限公司華北油氣分公司，河南鄭州 450006）

鄂南致密特低滲/超低滲油藏進行天然能量開發普遍存在產量遞減快的問題，為提高儲層原油產量需要進行能量補充。目前應用較多的能量補充技術為注水開發。經驗顯示，儲層主流喉道半徑小于1 μm 時，注水難度將大幅度增加，而鄂南油田儲量大多分布在主流喉道半徑小于1 μm 的油藏中。現場注水開發結果顯示，鄂南油田儲層裂縫發育，儲層裂縫重張壓力往往低于注入水進入基質儲層的啟動壓力，現有常規注水開發注入水難以進入基質儲層，基質儲層原油難以有效動用。為改善開發效果，重新優選注入性更好的注入介質如注CO2、空氣等是一個重要方向；另一方面能否從儲層本身出發，通過改善儲層本身的物性來改善注入介質的注入性也是研究的一個新方向。對于一個既定的油藏，要改變儲層的物性可以從改變巖石骨架顆粒及減少儲層孔隙中的填隙物含量等方面入手。改變巖石骨架顆粒易造成微粒運移及儲層垮塌進而造成二次傷害，而填隙物主要充填在巖石孔隙中，減少填隙物含量即可增大孔隙及喉道半徑，因此，本文旨在通過擴孔增喉藥劑體系研究與評價，來減少致密特低滲油藏中的填隙物含量，增大儲層孔隙及喉道半徑，改善儲層物性，為提高鄂南油藏原油開發效果提供技術支撐。

1 概況

1.1 紅河油田長9 油藏生產現狀

紅河長9 目前開井生產的油井有25 口，平均單井日產液8.57 t、平均日產油1.61 t、平均含水81.21 %，年累計產液84 719.2 t、年累計產油14 390 t；開注井有10 口，平均單井日注水20.6 m3、平均注水壓力8.1 MPa，年累計注水48 257.2 m3。

1.2 紅河油田長9 油藏儲層物性特征

紅河油田長9 油藏孔隙度6.3 %～18.6 %，平均14.1 %；滲透率0.14×10-3μm2～51.8×10-3μm2，平均1.98×10-3μm2，屬于低孔特低滲儲層。

1.3 儲層孔隙結構特征

紅河長9 砂巖孔隙類型主要為粒間孔，其次為粒內溶孔、泥質內微孔、長石溶孔、鑄模孔及微裂隙等。孔喉中值半徑0.14 μm，平均最大孔喉半徑1.94 μm，為小孔微細喉。

1.4 紅河油田長9 油藏巖石礦物特征

紅河長9 油藏巖石礦物組成為：石英28.4 %、長石28.8 %、巖屑38 %、填隙物4.8 %，以石英、長石、巖屑為主。填隙物以方解石及黏土礦物為主，其中方解石占比3.4 %、黏土礦物占比超過1 %，膠結類型以孔隙式和鑲嵌式為主。黏土礦物中伊利石占比13.8 %、高嶺石占比25.9 %、綠泥石占比28.5 %、伊/蒙間層占比31.8 %，以高嶺石、綠泥石、伊/蒙間層為主。

2 擴孔增喉藥劑體系配方確定

為達到擴孔增喉、降壓增注的目的，本文主要通過擴孔增喉藥劑體系來溶蝕儲層孔隙中的部分黏土礦物，同時確保巖石骨架完整避免二次傷害。在擴孔增喉藥劑體系配方的確定過程中主要以溶蝕率為指標，通過測量巖屑在藥劑體系中反應前后的質量變化、溶蝕殘液性狀，綜合經濟性確定擴孔增喉藥劑體系配方。

2.1 藥劑種類的確定

ZYF、NFS、YFS、DPS+氟化氫銨對紅河長9 巖屑的溶蝕實驗結果顯示，就溶蝕率而言，ZYF 對紅河長9 巖屑的溶蝕效果最好，但會產生沉淀，產生沉淀的原因分析為ZYF 溶解了部分綠泥石釋放出了部分鐵離子，生成Fe（OH）3沉淀所致；NFS 及YFS 對紅河長9 巖屑的溶蝕效果較ZYF 弱，但不會產生沉淀，分析是由于NFS 及YFS 能有效絡合因溶蝕產生的鐵離子。由于NFS 及YFS 成本較高而ZYF 成本較低，因此，綜合溶蝕效果及成本因素，將紅河長9 藥劑體系種類確定為ZYF 及具有絡合鐵離子作用的NFS 和YFS（見表1）。

2.2 藥劑濃度的確定

2.2.1 ZYF 濃度的確定 綜合不同濃度ZYF 對紅河長9 巖屑的溶蝕率及溶蝕濾液鐵離子含量，將ZYF 的含量優化為7 %（見圖1）。

2.2.2 NFS 與YFS 總濃度確定 實驗結果顯示，NFS與YFS 共同存在時對鐵離子的穩定能力要遠大于其單獨使用時的穩定能力。在ZYF 濃度為7 %、NFS 與YFS 比例為1：1 的情況下，綜合NFS 與YFS 不同總濃度對紅河長9 巖屑的溶蝕率及鐵離子含量，將NFS 與YFS 的總含量優化為3 %（見圖2）。

表1 不同藥劑體系對紅河長9 巖屑的溶蝕結果

圖1 不同濃度ZYF 下紅河長9 巖屑的溶蝕率及溶蝕濾液鐵離子含量

圖2 不同NFS 與YFS 總濃度下紅河長9 巖屑的溶蝕率及溶蝕濾液鐵離子含量

圖3 NFS 與YFS 在不同比例下紅河長9 巖屑的溶蝕率及溶蝕濾液鐵離子含量

2.2.3 NFS 與YFS 比例的確定 在ZYF 用量為7 %、NFS 與YFS 總用量為3 %的情況下，綜合NFS 與YFS在不同比例下的溶蝕速率及鐵離子穩定能力，將NFS與YFS 的用量比確定為4：1（見圖3）。

2.3 藥劑配方的確定

綜合實驗結果，最終將紅河長9 擴孔增喉藥劑體系的配方確定為ZYF7 %+NFS2.4 %+YFS0.6 %。

3 擴孔增喉藥劑體系性能評價

3.1 溶蝕產物分析

藥劑體系對紅河長9 巖屑的溶蝕實驗結果顯示，藥劑體系主要溶蝕對象為儲層中的方解石及黏土礦物，對巖石主體骨架幾乎沒有影響；黏土礦物中主要溶蝕對象是高嶺石及綠泥石。

孔隙內表面能譜分析結果顯示，反應后孔隙內表面的C、Ca、Fe、Al、K 離子含量減少明顯，孔隙內的黏土礦物得到了有效溶蝕（見表2、表3、圖4）。

3.2 孔隙結構變化分析

巖石薄片及壓汞曲線結果顯示，藥劑體系對紅河長9 巖樣溶蝕后巖樣不同部位的孔隙喉道都有不同程度的增大，有效改善了孔隙連通性（見圖5～圖7）。

表2 藥劑體系溶蝕紅河長9 巖屑前后巖樣全組分分析結果，%

表3 藥劑體系溶蝕紅河長9 巖屑前后黏土礦物組分分析結果，%

圖4 孔隙內表面EDS 能譜圖

圖5 藥劑體系對紅河長9 巖樣不同部位的溶蝕薄片圖

圖6 藥劑體系處理前后紅河長9 巖心壓汞曲線圖

3.3 穩定離子能力分析

圖7 反應前后紅河長9 巖心孔隙半徑分布頻率

藥劑體系對紅河長9 巖樣進行溶蝕后的殘液在不同pH 值下，不同離子隨時間的變化實驗結果顯示，藥劑體系在不同pH 值環境中放置不同時間下的Ca2+、Mg2+、Si4+、Al3+、Fe3+基本維持不變，說明殘液體系對溶蝕產生的Ca2+、Mg2+、Si4+、Al3+、Fe3+具有良好的絡合穩定作用，不會隨著pH 值的改變及時間的增加而產生沉淀，有效防止了二次污染的發生（見圖8）。

圖8 殘液體系中不同陽離子濃度在不同pH 值下隨時間的變化曲線

3.4 增滲率分析

紅河長9 巖心藥劑體系巖心驅替實驗結果顯示，藥劑體系對紅河長9 巖心的增滲率在34 %以上，具有良好的增滲效果。

4 結論

（1）紅河長9 擴孔增喉藥劑體系配方確定為ZYF 7 %+NFS2.4 %+YFS0.6 %。

（2）藥劑體系能有效溶解巖石中的方解石、黏土礦物中的高嶺石及綠泥石，未對巖石骨架造成傷害。

（3）殘液體系對Ca2+、Mg2+、Si4+、Al3+、Fe3+有很好的穩定作用，能有效避免對儲層造成二次傷害。

（4）藥劑體系能有效增大儲層巖心滲透率，適合紅河長9 油藏用來擴孔增喉，能有效改善紅河長9 儲層物性。