注蒸汽热采开发对敏感性储层矿物的影响研究

宋 丹，于田田，林吉生，贺文媛，姜 生

(1.中石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营 257000;2.中石化胜利油田分公司孤岛采油厂，山东东营 257000)

注蒸汽热采开发对敏感性储层矿物的影响研究

宋 丹1，于田田1，林吉生1，贺文媛1，姜 生2

(1.中石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营 257000;2.中石化胜利油田分公司孤岛采油厂，山东东营 257000)

为揭示注蒸汽热采开发对敏感性储层矿物的影响，利用X衍射、差热分析、电镜分析等手段对金家油田蒸汽驱替前后黏土矿物进行测试，确定了金家油田黏土矿物的附着状态，表征了该区块蒙脱石的脱水规律，结果发现敏感性稠油油藏热采开发中近井地带由于蒸汽温度场发育，储层渗流能力得到明显恢复，水敏伤害主要发生在蒸汽前沿低温度场区，因此开发中应贯彻“近热远防”的工艺策略。

稠油热采;敏感性;水敏伤害;黏土矿物;渗流能力

金家油田位于东营凹陷西南缘斜坡带，含油层系沙一段埋深为700～950 m，属强水敏普通稠油油藏，该油田曾采用吞吐、蒸汽驱、火烧、注二氧化碳等开采方式，但效果均不理想［1－5］。本次实验是在查明黏土矿物特征的基础上，重点对蒸汽、化学剂作用后的储层物性及黏土矿物结构变化规律进行研究，旨在为金家油田寻找合理的开采方式提供技术支撑。

1 实验部分

1.1 主要仪器

岩心夹持器JCQ，华宝石油设备有限公司;平流泵HLB，燕山仪表总厂;电子显微镜EVO，德国蔡司;热重分析仪DTA，北京恒久科学仪器厂;X射线衍射仪TD3000，丹东通达仪器有限公司。

1.2 实验方法

将真实岩心利用岩心清洗仪将剩余油清洗干净并钻取成Φ 20 mm×100 mm规格，利用岩心夹持器测量岩心的渗透率并饱和金家油田原始油样。在高温烘箱中开展岩心的化学驱实验，对驱后的岩心利用热重分析仪、X射线衍射仪、电子显微镜进行储层黏土矿物分析，对比蒸汽驱前后黏土矿物的变化。

2 实验结果与分析

2.1 黏土矿物类型、含量及产状分析

J10－11－3井钻取的岩心的X衍射分析数据见表1。从表1可看出，储层矿物组成中蒙脱石及伊/蒙混层占92%，其余为少量的伊利石(4%)、高岭石(1%)及绿泥石(3%)，因此可确定沙一段储层的强水敏性主要是由膨胀性黏土造成。

表1 金家油田钻取岩心的X衍射数据

图1为金家油田储层黏土矿物的附着形态电镜扫描图。从图1可以得出，金家油田黏土矿物的附着状态包括孔内附着形态(孔隙充填式、孔壁衬贴式、连接搭桥式)和表面附着形态(粒表覆盖式、颗粒包裹式、分散附着式)，引发水敏的主要是孔内附着形态的三种形式。

2.2 蒙脱石的脱水规律

图2为J16－2井储层黏土矿物热重分析(TGA)和差热分析(DTA)曲线。实验结果显示金家油田黏土矿物中蒙脱石的脱水规律为:123℃脱去表层水，351℃脱去层间B位水，559℃脱去层间A位水，802℃开始脱羟基。

2.3 热采驱替过程对黏土矿物的影响

图3为金家油田黏土矿物蒸汽驱前后电镜扫描图，表2为金家油田黏土矿物蒸汽驱前后X衍射分析结果。

表2 驱替前后样品X衍射分析数据表

从表2可以看出，原始样品中矿物主要由石英、长石、铁白云石及黏土组成，其中黏土含量很高，占21%，全属蒙脱石;岩心100℃蒸汽驱后样品与原样品相比，矿物成分基本相同，储层物性的伤害主要来自蒙脱石的水化膨胀;岩心200℃蒸汽驱后样品中石英及钾长石含量有所减少，伴有溶蚀作用产生，促使蒙脱石向混层及伊利石转化，并有新生矿物斜钙沸石及少量方沸石产生;岩心300℃蒸汽驱后样品中溶蚀作用强烈，石英及钾长石大量减少，蒙脱石大量向伊/蒙混层及伊利石转化，此外还有新生矿物方沸石产生。

2.4 储层渗透能力受驱替的影响

表3为不同温度条件下蒸汽驱后岩心的孔隙度及渗透率。

表3 不同驱替条件下实验前后岩心的孔隙度及渗透率

表3结果显示，当驱替温度为100℃时岩心渗透率降低50%，此时岩心物性的伤害主要由蒙脱石水化膨胀所造成;200℃时溶蚀作用较强，产生了许多溶蚀孔隙并使孔喉之间相互沟通，此外蒙脱石脱去吸附水及部分层间水，岩心渗透能力得到较大程度恢复;温度升高到300℃时，强烈的溶蚀作用扩大了孔喉，同时蒙脱石晶格收缩失去了膨胀性能并向伊利石转化，最终渗透率提高了37%。

3 结论

金家油田为强水敏稠油油藏，钻取岩心中的黏土矿物含量高达20%以上，主要由蒙脱石及伊/蒙混层构成，膨胀性黏土含量高是造成该储层水敏伤害严重的主要原因。在热采开发过程中，近井地带由于蒸汽温度场发育，储层渗流能力得到明显恢复，水敏伤害主要发生在蒸汽前沿低温度场区，因此开发中应贯彻“近热远防”的工艺策略。

［1］ 罗蛰谭.油层物理［M］.北京:地质出版社，1985.

［2］ 顿铁军.中国稠油油藏［M］.西安:西北大学出版社，1996.

［3］ 顿铁军，张丽虹.黏土矿物与油层保护［M］.西安:西北大学出版社，1994.

［4］ 王祖文，王新海，黎洪.Z411块敏感性稠油油藏蒸汽吞吐开采数值模拟研究［J］.石油天然气学报，2006，28(1):118－120.

［5］ 彭洪军.敏感性稠油油藏工艺技术研究［J］.断块油气田，2010，7(5):621－623.

Impact of Steam Injection on Reservoir Minerals

SONG Dan1，YU Tian-tian1，LIN Ji-sheng1，HE Wen-yuan1，JIANG Sheng2
(1.Research Institute of Shengli Oilfiled，Dongying 257000，Shandong，China;2.Gudao Oil Production of Shengli Oilfiled，Dongying 257000，Shandong，China)

Laboratory study of clay minerals was conducted in order to find out the impact of steam stimulation.Analysis of means including X-ray diffraction，differential thermal analysis，and electron microscopy analysis were done.The major impact was from the water and heat.Injuries occurred mainly in the low temperature zone，and near wellbore flow capacity was restored.Development should implement the policy of“near-heat and far-prevent”.

heavy oil thermal recovery;sensitivity;water-sensitive injury;clay minerals;flow capacity

TE345

B

1008-9446(2011)04-0009-04

2011-08-31

宋丹(1970－)，女，山东东营人，胜利油田采油工艺研究院工程师，主要从事油田化学方向的研究。