志丹-河川區特低滲儲層特征及敏感性評價

李香雪，張 惠

（1.西安石油大學地球科學與工程學院，陜西西安 710065；2.西安石油大學陜西省油氣成藏地質學重點實驗室，陜西西安 710065）

在油田勘探開發過程中容易對儲層造成傷害[1-2]。所謂傷害，勘探時外來流體流經儲層，該流體與其所攜帶的固體微粒會破壞油層原有物理化學平衡狀態機制，從而導致儲層滲透率下降，影響油田的采收率。河川區位于延安市志丹縣，溝壑縱橫深谷梁峁并茂的地貌，石油鉆探難度較大。為了避免對本區的敏感性傷害認識不足，在勘探過程中對儲層造成傷害。針對河川區長6儲層進行敏感性分析，為該區油藏科學、合理、高效的開發，減少開發中對儲層的傷害，提高采收率，為該區油田開發提供依據[3]。

1 區域地質概況

鄂爾多斯盆地地層起伏較小、產狀相對平整、上覆蓋層薄，盆地內部構造相對簡單，很難發現斷層或褶皺，目前，鄂爾多斯盆地被劃分為6 個構造單元[4]，志丹-河川區位于陜北斜坡帶中下部，地理位置處于志丹縣永寧鎮，有多種含油組合[5]，河川區位于延安市志丹縣，工區面積56.2 km2，研究層位為三疊系延長組長6 儲層，有多種含油組合[5]。河川區地面平均海拔1 375 m。陜北斜坡是鄂爾多斯盆地的重要部分，發育最早追溯到晚侏羅紀時期，大部分形成于早白堊世，構造上傾斜角很小，幾乎沒有傾斜[5]，形成平緩的西傾單斜。斷層與局部構造不發育，僅局部發育差異壓實作用形成的低幅度鼻狀[6]，兩翼一般近對稱。

2 儲層特征

2.1 巖石學特征

志丹-河川區長6 儲層巖石主要為長石砂巖，還存在含云母或富云母粉長石砂巖。顏色以灰色調為主，為淺灰色、灰色和灰褐色。按粒度圖像來看，主要為細砂，還發育粉砂及極細砂。由此可看出，長6 儲層巖石以淺灰色細粒長石砂巖為主，其次為細-中粒長石砂巖，長石粉砂巖（圖1）。

圖1 河川區延長組長6 儲層砂巖三角圖

研究區巖石主要粒徑在0.16～0.35 mm，中等風化程度，分選性好，結構中-致密，成熟度一般[7]。沉積期碎屑顆粒磨蝕程度較強，碎屑顆粒形狀多為次棱、次圓狀，膠結類型多為孔隙式，還存在有薄膜式、再生式及復合式。巖石碎屑成分為長石，含量為50.5%；石英含量為24.6%；巖屑含量低，為6.3%。此外，填隙物占13.4%，主要為方解石、石英質及黏土礦物。黏土礦物中伊利石較發育，約為45.8%；綠泥石含量較少，約為32.2%；高嶺石含量最低，約為22.1%，長6 儲層未見發育伊蒙混層。

2.2 物性特征

對河川區長6 儲層巖心樣品分析來看，長6 儲層孔隙度在2.4%～19.0%，平均為10.2%；滲透率在（0.05～4.49）×10-3μm2，平均為0.88×10-3μm2（圖2），研究區長6儲層為中孔-特低滲型[8]。

圖2 河川區長6 儲層頻率分布直方圖

2.3 孔隙類型

根據5 口井的78 個樣品點鑄體薄片資料統計，長6 儲層面孔率分布在2.0%～14.0%，平均8.2%；孔隙直徑15.00～100.00 μm，平均49.13 μm，志丹-河川區長6儲層為細-細微孔喉。本區孔隙類型主要有粒間孔和長石溶孔，粒間孔多發育為殘余粒間孔（圖3a），由黏土礦物膠結再經溶蝕作用對黏土礦物溶蝕而形成。長6儲層砂巖儲層的溶蝕作用主要表現為長石的溶蝕和填隙物的溶蝕。長石沿其解理縫、微裂縫及顆粒邊緣被溶蝕形成長石溶蝕（圖3b），溶蝕作用促進和改善孔隙喉道的發育及孔喉間的連通性。長6 儲層也常見交代作用，主要可見（鐵）方解石交代長石（圖3c）。其次，還發育粒內孔和晶間孔，還存在少量裂縫（圖3d～3f）。可見，研究區長6 儲層屬中、小孔，以溶孔-粒間孔組合為主[9]。

圖3 志丹-河川區長6 儲層孔隙類型

2.4 儲層分類評價

本文根據研究區長6 儲層孔滲數據、排驅壓力、中值壓力、壓汞曲線等參數，結合上文的巖石學特征、物性特征、孔喉結構把長6 儲層劃分成兩類。

2.4.1 一類儲層 孔隙度平均值11.3%，滲透率平均值1.76×10-3μm2，物性較好。孔隙以粒間孔為主，占50.7%，其次長石溶孔，占21.3%。根據孔喉半徑分布曲線，孔喉半徑主要分布在0.100～2.500 μm（圖4b）。排驅壓力為0.171 MPa，中值壓力為2.143 MPa，孔喉中值半徑為0.350 μm，最大進汞飽和度為89.8%，毛管壓力曲線向左下方偏移，傾斜程度較大，曲線陡峭（圖4a），平均歪度為0.628 0，分選系數為0.878，表明儲層分選度較好，儲集能力較強。

圖4 長6 儲層壓汞曲線及孔喉半徑分布曲線

2.4.2 二類儲層 孔隙度平均值7.9%，滲透率平均值0.15×10-3μm2，物性相對較差。孔隙以粒間孔為主，占34.2%，其次長石溶孔，占13.3%。根據孔喉分布曲線，孔喉半徑主要分布在0.040～0.400 μm（圖4d）。排驅壓力為3.153 MPa，中值壓力為15.972 MPa，孔喉中值半徑為0.046 μm，最大進汞飽和度為88.0%。毛管壓力曲線與一類儲層相比向左下方傾斜程度小且較平緩（圖4c），平均歪度為1.341 6，分選系數為0.039，表明儲層分選度變差，儲集能力比一類儲層差。

3 儲層敏感性評價

根據敏感性實驗，掌握河川區長6 儲層敏感性程度，可以有效避免傷害油田開發，提高采收率和產量。

3.1 儲層水敏評價

注入儲層的低礦化度流體，使得儲層中黏土礦物發生水化膨脹[10]，繼而脫落導致孔隙結構破壞，進而引起滲透率下降。根據實驗結果顯示，一類儲層水敏指數均小于0.30，屬于弱水敏；二類儲層水敏指數等于0.30，是中等偏弱水敏（表1）。總體而言，填隙物中黏土礦物含量少，沒有蒙脫石和伊蒙混層，因此，水敏對儲層傷害相對較低。

表1 長6 儲層水敏實驗結果

3.2 儲層酸敏評價

酸敏是指注入的酸性液體與儲層中礦物產生化學反應的敏感程度，工作的酸性液體與地層中的礦物會發生化學反應，滲透率下降，孔喉半徑縮小。研究區長6 儲層含碳酸鹽膠結物，以孔襯和充填產狀分布于孔隙[11]。根據結果顯示，酸敏指數在0.14～0.30，反映酸敏程度屬于中等偏弱（表2）。因此，本區在開發過程中應對酸敏傷害予以重視。

表2 長6 儲層酸敏實驗結果

3.3 儲層速敏評價

速敏是在注水作業中，由于流體流動的速度產生的水動力，儲層微粒脫落，運移導致堵塞喉道，地層滲透率下降[12]。通過速敏實驗找出流體流速的變化與滲透率下降關系，確定開始發生滲透率傷害的臨界速度。

研究區長6 儲層速敏指數在0.22～0.63。一類儲層速敏指數較弱，平均速敏指數低于0.50，屬于弱速敏；二類儲層速敏指數較強，速敏指數大于0.50，屬于中等偏強速敏，可見隨著儲層物性變差，速敏程度不斷增強。總體反映出該研究區速敏程度中等-中等偏弱，屬于中等速敏（表3）。長6 儲層黏土礦物中高嶺石顆粒含量少，其他微粒與碎屑顆粒結合較牢固，速敏傷害較弱。

表3 長6 儲層速敏實驗結果

3.4 儲層鹽敏評價

通過鹽敏實驗監測注水液體的礦化度對滲透率傷害情況，得出滲透率下降的臨界礦化度。工作流體與地層水礦化度的差異會導致地層礦物脫落，造成滲透率的下降[13]。根據長6 儲層鹽敏實驗顯示，礦化度越低，對滲透率影響越大[14]。研究區儲層產生鹽敏傷害的臨界鹽度為25 g/L（表4）。

表4 長6 儲層鹽敏實驗結果

3.5 儲層堿敏評價

工作流體中含有的OH-與地層水中含有陽離子可能會發生化學反應沉淀或是堿液與地層中的酸性礦物發生反應產生沉積物，從而堵塞孔喉通道，導致滲透率下降。研究區堿性礦物較不發育，根據實驗結果分析，堿敏指數在0.28～0.46，屬于弱堿敏-中等堿敏（表5）。

表5 長6 儲層堿敏實驗結果

綜上所述，研究區長6 儲層對流體敏感顯示出中等偏弱水敏、中等偏弱酸敏、中等速敏、中等偏弱鹽敏和弱堿敏[15]，臨界pH 值為11。一類儲層與二類儲層隨著儲層物性變差，敏感性也逐漸變差。總體來看，研究區長6 儲層水敏較弱，速敏影響較小，開采過程中，控制注入流體的pH 值，謹防酸敏給儲層造成的影響且注入的工作液礦化度應大于25 g/L。

通過敏感性實驗結果分析，影響儲層敏感性的原因是多種多樣的，儲層物性好壞，巖石礦物差異，礦物組成成分不同，地層水礦化度高低等均會對儲層敏感度造成影響。

4 結論與建議

（1）河川區儲層巖性主要為細粒長石砂巖。巖石分選度好，磨圓度強。長6 儲層孔隙度在2.4%～19.0%，平均為10.2%；滲透率在（0.05～4.49）×10-3μm2，平均為0.88×10-3μm2，儲層為中孔～特低滲型。長6 儲層孔隙屬中、小孔，以溶孔-粒間孔組合為主。

（2）根據長6 儲層的孔滲數據、排驅壓力、中值壓力、孔喉半徑等參數，結合巖石學特征、物性特征、孔喉結構把長6 儲層劃分成兩類。一類儲層與二類儲層相比物性好，儲存空間大，排驅壓力大，中值壓力小，歪度小，分選度好，毛管壓力曲線向左下方偏移。通過敏感性分析進一步對比兩類儲層，一類儲層與二類儲層隨著儲層物性變差，敏感性也逐漸變差。

（3）河川區長6 儲層中水敏礦物（蒙脫石、伊蒙混層）、速敏礦物（高嶺石）發育較少、酸敏礦物（方解石、綠泥石）較為發育。根據實驗數據表明，研究區顯示出中等偏弱水敏、中等偏弱酸敏、中等速敏，臨界流速為5.78 m/d，中等偏弱鹽敏，臨界礦化度為25 g/L 和弱堿敏，臨界pH 值為11。在采取酸化和注水處理時，工作流體應保持合理抑制性，充分考慮酸敏、堿敏及鹽敏傷害。