碳酸鹽巖儲層酸蝕前后礦物成分分析

聶桂萍， 徐銅浩， 敬 敏

(1.中海油能源發展股份有限公司 工程技術湛江分公司， 廣東 湛江 524000；2. 成都理工大學 能源學院, 成都 610059)

碳酸鹽巖油藏資源量巨大，世界上有40%的油田為碳酸鹽巖油藏，碳酸鹽巖油藏的原油產量占世界原油產量的65%[1]，是世界上主要的油藏類型之一。但是由于碳酸鹽巖油藏具有孔隙中的滲流條件差異較大、縱向上儲層物性變化范圍較大且儲層非均質較強的特點，因此在開發過程中需要采用酸化酸壓的措施對碳酸鹽巖儲層開展儲層改造。

為進一步提高油田的開發效果，為后續的產能預測模型的參數選取及輸入提供依據，進一步提高酸化酸壓措施產能預測的準確性，本次研究通過X光衍射技術，觀察巖心在不同時間酸蝕后礦物成分的變化情況，系統分析米桑油田碳酸鹽巖油藏儲層的微觀特征。

1 X光衍射實驗設備和巖心樣品介紹

1.1 樣品來源

米桑(Missan)油田群位于伊拉克東南部米桑省，毗鄰伊朗邊界，西北距巴格達約350 km，南距巴士拉約175 km。油田群共包括3個油田，分別是AbuGhirab、Buzurgan和Fauqi油田[2]。受區域構造控制，米桑構造區總體表現為北西-南東向的背斜構造，共發育東、西2個背斜構造帶。其中AbuGhirab油田、Fauqi油田位于東背斜構造帶，Buzurgan油田位于西背斜構造帶[3]。米桑油田群開發目標共包括2套油藏，分別為第三系的Asmari油藏(發育在AbuGhirab油田和Fauqi油田)和白堊系的Mishrif油藏(發育在Buzurgan油田和Fauqi油田)。樣品基礎數據見表1。

表1 樣品基礎數據

1.2 實驗儀器

X射線衍射分析(X-ray diffraction)，是利用晶體形成的X射線衍射，對物質進行內部空間分布狀況的結構分析方法[4]。將具有一定波長的X射線照射到結晶體物質上時，X射線因在結晶內遇到規則排列的原子或離子發生散射，散射的X射線在某些方向上相位得到加強，從而顯示與結晶結構相對應的特有衍射現象。其具有不傷害樣品、無污染、快捷、測量精度高等優點[5]。

全巖X射線粉晶衍射就是依據上述理論基礎，運用圖1所示的理學DMAX-3C衍射儀(Cu、Ka、Ni濾光)嚴格按照行業標準對米桑油田不同層位巖心的粉晶進行分析[6]。

圖1 理學DMAX-3C衍射儀

2 不同反應時間巖心礦物種類和含量分析

巖心C9T82位于MB21層樣品深度在4 025.87 m取樣點很淺只有0.29 m，可以清晰地達到方解石含量從開始的69.5%到酸蝕10 min后的48.2%，其中石英占比基本不變，不含鉀長石，斜長石含量增加，方解石含量損失很大，黃鐵礦和菱鎂礦含量非常少，黏土礦物含量也很少；巖心C9T52也在MB21層位上深度4 023.03 m，取樣點深度0.25 m，其中不含硬石膏、方沸石、鉀長石黃鐵礦和菱鎂礦，石英、斜長石含量基本不變，方解石含量明顯減少；巖心C1T11位于A1上層，其深度在2 994.56 m，同樣通過鹽酸處理后，明顯看出石英占比有所增加，這是由于方解石在5%濃度鹽酸處理5 min后就完全溶蝕了，相對于其他巖心，C1T11黏土總量占比達到了開始的29.4%。巖心C6T62位于Asmari層，其深度為3 080.81 m，取樣點深度為0.42 m，在5%的鹽酸反應10 min后，石英、斜長石占比基本不變，鉀長石消失，方解石完全溶蝕，黏土礦物總量占比下降。不同反應時間下的礦物含量見表2。

表2 不同反應時間下的礦物含量

3 不同反應時間巖心X光衍射圖譜分析

圖2～圖5是巖心C9T82在5%鹽酸酸蝕不同時間的X譜圖及含量柱狀圖。

圖2 巖心C9T82原始X譜圖

圖3 巖心C9T82-0.05hcl-5 min X譜圖

圖4 巖心C9T82-0.05hcl-10 min X譜圖

圖5 巖心C9T82礦物含量圖

從上面4組巖心C9T82的圖譜同樣可以看出，石英含量占比在10 min后基本不變，沒有鉀長石，在溶蝕5 min時出現了少量黃鐵礦，但隨著溶蝕時間的增加，黃鐵礦被全部溶解，斜長石的占比略微升高，方解石含量占比減少20%。

圖6～圖9是巖心C9T52在5%鹽酸酸蝕不同時間的X譜圖及含量柱狀圖。

圖6 巖心C9T52原始X譜圖

圖7 巖心C9T52-0.05hcl-5 min X譜圖

圖8 巖心C9T52-0.05hcl-10 min X譜圖

圖9 巖心C9T52礦物含量圖

從圖6～圖9可以看出，巖心C9T52在5%鹽酸處理后，方解石的占比減少20%左右，白云石占比上升，其他礦物含量基本不變。

圖10～圖13是巖心C1T11在5%鹽酸酸蝕不同時間的X譜圖及含量柱狀圖。

圖10 巖心C1T11原始X譜圖

圖11 巖心C1T11-0.05hcl-5 min X譜圖

圖12 巖心C1T11-0.05hcl-10 min X譜圖

圖13 巖心C1T11礦物含量圖

從圖10～圖13可以看出，巖心C1T11石英占比增加，在5 min時最高，10 min時占比減少，這是溶蝕時間過久，少量石英被溶蝕；而對于方解石，在溶蝕5 min時就完全消失，白云石在開始時沒有測出，但是在溶解5 min后出現，這是表面的方解石被溶蝕致使白云石出現。

圖14～圖17是巖心C6T62在5%鹽酸酸蝕不同時間的X譜圖及含量柱狀圖。

圖14 巖心C6T62原始X譜圖

圖15 巖心C6T62-0.05hcl-5 min X譜圖

圖16 巖心C6T62-0.05hcl-10 min X譜圖

圖17 巖心C6T62礦物含量圖

從圖14～圖17可以看出，巖心C6T62石英占比在5 min的時候升高，這是因為在5 min的時候，方解石被溶蝕完全；同樣，白云石的也在5 min時占比上升，同時也出現了少量的鉀長石，黏土礦物含量也有所下降。在處理10 min后，石英占比減少，鉀長石消失，斜長石占比略微增加，白云石占比略微增加，黏土礦物總量略微增加，這是因為石英在10 min時被溶蝕，含量小于5 min。

4 結論

不同巖心酸蝕后方解石及白云石的溶解情況不同。巖心C9T82在5%鹽酸處理后，方解石溶解較多，白云石溶解較少。巖心C9T52在5%鹽酸處理后方解石明顯減少。巖心C3T93硬石膏的含量隨反應時間的增加逐漸減少，白云石的含量逐漸增加。巖心C1T11的石英占比增加，白云石占比降低。巖心C6T62的白云石占比增加，石英占比先增后減。