低渗特低渗储层的潜在伤害问题及对策

杨贤友

中国石油勘探开发研究院 采油所 （北京 100083）

低渗特低渗储层的潜在伤害问题及对策

杨贤友

中国石油勘探开发研究院 采油所 （北京 100083）

在勘探开发生产过程中,低渗、特低渗储层比中、高渗储层更容易受到伤害，并且，储层受到伤害后要解除伤害也更加困难。所以，要提高储量占我国油气总储量四分之一左右的低渗、特低渗储层的勘探开发效果及效益，搞好低渗、特低渗储层的保护工作就尤为重要。要搞好保护油气层工作的前提，是要对待保护储层的潜在伤害问题进行比较清楚的认识。对全国各油田进行的低渗特低渗储层的潜在伤害评价资料进行了比较全面系统的分析研究，确定出了我国低渗特低渗油田的主要潜在伤害问题，提出了在勘探开发生产过程中减轻这些伤害的对策，以便为勘探开发生产过程中开展低渗特低渗储层的保护工作提供必要的参考依据。

低渗储层 特低渗储层 储层特征 主要伤害 保护对策

随着我国的勘探工作进入“低、深、难”阶段，不但已探明的油气储量中低渗、特低渗储量占了三分之二左右的比例，而且在待勘探的预测地质储量中低渗、特低渗储量所占的比例也愈来愈大。所以，低渗、特低渗储量将是我国石油产量接替的勘探开发重点，也是难点。

在勘探开发生产过程中,低渗、特低渗储层比中、高渗储层在生产作业过程中更加容易受到伤害，并且，储层受到伤害后带来的危害性更大，要解除伤害也更加困难。所以，要提高储量占我国油气总储量四分之一以上的低渗、特低渗储层的勘探开发效果及效益，搞好低渗、特低渗储层的保护工作非常重要。

要搞好保护油气层工作的前提，是要对待保护储层的潜在伤害问题进行比较清楚的认识。因而，对近年来全国各油田进行的低渗、特低渗储层的潜在伤害评价资料进行了比较全面系统的分析研究，确定出了我国低渗、特低渗油田的主要潜在伤害问题，提出了在勘探开发生产过程中减轻这些伤害的对策，以便为勘探开发生产过程中开展低渗、特低渗储层的保护工作提供必要的参考依据。

1 与储层伤害和保护有关的储层特征

与储层伤害和保护关系较密切的储层特征主要有储层的敏感性矿物组成、含量和产状，储层的孔喉大小、形状和分布，储层的物性好坏，储层的流体性质和储层温度等。根据华北的莫32、宁50区块，二连的哈南、阿南区块，吉林的乾安、新民、新立油田，中原的马寨、卫城、桥口区块，江苏的庄2、高6、沙埝区块，大庆的升平、榆树林、宋站、尚家、徐家围子、朝阳沟、安达、宋芳屯、海拉尔、昌德地区，长庆的安塞，吐哈的鄯勒等25个以上低渗、特低渗油田的储层资料统计分析结果，低渗、特低渗储层与储层伤害和保护关系较密切的储层特征如下。

1.1 储层的敏感性矿物

储层的敏感性矿物主要是指储层中小于37μm的矿物微粒，其中又以粘土矿物为主。统计分析的低渗、特低渗油田的粘土矿物含量普遍较高，最小为2.57%，最大为19.6%，平均为9.18%。粘土矿物中，绝大多数储层都不含蒙脱石，以高岭石、伊利石和绿泥石为主，还含有一定量的混层矿物。

1.2 储层的孔喉结构[1]

低渗、特低渗储层的孔隙较小，平均孔隙半径在5～20μm，有些甚至<5μm，以溶孔为主，且随孔、渗降低，微孔有增加的趋势。喉道以管状和片状的细喉道为主，渗透率越低，管状和片状喉道的比例越大。喉道较小，平均中值半径在0.062 9～0.613 4μm之间，平均主流喉道平均小于2.471 7μm，平均喉道半径在0.058 8～1.051 9μm之间。孔隙系统为中、小孔隙与中、细喉道组合而成。

1.3 储层物性

低渗、特低渗储层的渗透率界限目前还没有统一的划分标准[2]。国内主要有2种观点，一种认为以渗透率低于100×10－3μm2为低渗储层的界限，以渗透率低于10×10－3μm2为特低渗储层的界限；另一种认为以渗透率低于50×10－3μm2为低渗储层的界限，以渗透率低于5×10－3μm2为特低渗储层的界限[3]。不管以哪种方法划分，低渗、特低渗储层都以低渗透率和低孔隙度为特征。对1994年以前探明的低渗、特低渗储量统计表明，渗透率小于10×10－3μm2的储量占了50%左右的比例。孔隙度5%～25%，平均约13.7%。

1.4 储层流体性质

低渗、特低渗储层的原油性质都比较好[4]， 有78.3%的储层原油地下黏度小于10mPa·s，其余储层的原油地下黏度一般都小于20mPa·s，很少有原油地下黏度超过20mPa·s的储层。低渗、特低渗储层的地层水矿化度都较低，除极个别地层水中含有较多高价离子的储层存在结垢伤害外，绝大多数低渗、特低渗储层都不存在结垢伤害储层的问题。

1.5 储层温度

有50%左右的低渗、特低渗储层的埋藏深度超过2 000m，目前还没有发现地温异常的储层，所以，有50%的低渗、特低渗储层的温度可达到80℃以上。

2 低渗、特低渗储层的主要潜在伤害问题

储层潜在伤害问题包括速敏、水敏、盐敏、酸敏、碱敏、水锁、压力敏等各种敏感性伤害，外界液体中的固相侵入堵塞伤害，有机垢和无机垢的伤害等。根据对近年来全国各油田进行的低渗、特低渗储层的潜在伤害评价资料进行比较全面系统的分析研究，确定出我国低渗、特低渗油田的主要潜在伤害问题。

由于低渗、特低渗储层的孔喉小、原油性质好、地层水矿化度低和多数储层高价离子含量低，可以推测，对于这类储层，外界液体中的固相侵入堵塞、有机垢和无机垢的伤害可能性很小。大庆油田的实验结果也表明[6]，对于低渗储层，固相侵入堵塞伤害比液相引起的伤害轻得多，对于特低渗储层来说，基本不存在固相侵入引起堵塞伤害问题。所以，下面仅对低渗、特低渗储层的敏感性分析结果进行简要的介绍。

2.1 不同油田低渗、特低渗储层的敏感性伤害情况

统计分析了长庆、大庆、吉林、二连、华北、冀东、江苏、青海、辽河、中原、吐哈等油田的低渗、特低渗储层的各种敏感性评价结果。统计分析结果见表1。

从表1中的统计结果，可以得出以下两点认识：

（1）从各敏感性渗透率恢复值的总平均值可以看出，低渗、特低渗储层的敏感性伤害以水敏和盐敏为主，平均渗透率伤害程度达到48%～55%；其次是碱敏和水锁伤害，平均渗透率伤害达30%左右；基本不存在酸敏伤害，水速敏的伤害程度也很小。

（2）不同地区的油田敏感性伤害情况有所不同。总体规律是：水敏和盐敏伤害以渤海湾地区的油田最严重，其次是东北、华北和华东地区的油田，西部地区的油田伤害程度相对较轻；速敏伤害以华北、吐哈、冀东和长庆油田的特低渗储层相对严重，其它油田的速敏伤害都较轻；酸敏伤害以长庆的特低渗、冀东和吐哈的低渗、特低渗及百色的低渗储层伤害较严重，其它油田基本不存在酸敏伤害；碱敏伤害以东部地区的油田伤害较严重，西部地区的油田伤害相对较低；除吉林油田外，水锁对其它油田的渗透率伤害程度都较轻。但是，需要说明的是，水锁伤害的渗透率恢复值都是考虑油层有足够的能量，可以驱开水锁段塞的情况下测得的，若是油层没有足够的能量驱开水锁段塞，则造成的渗透率伤害是相当严重的，室内实验结果表明，相同的流量下，水锁后要比水锁伤害前的驱替压力提高1.25到13.1倍，才能将水锁段塞驱开。

表1 不同油田低渗特低渗储层的敏感性伤害情况统计表

2.2 不同渗透率级别低渗、特低渗储层的敏感性伤害情况

为了研究不同渗透率级别的低渗、特低渗储层的敏感性伤害情况，按渗透率级别统计分析了各油田低渗、特低渗储层的敏感性伤害情况。统计分析结果见表2。

由表2中的统计结果可以看出，不同渗透率级别的低渗、特低渗储层的平均伤害程度不同，且不同伤害程度的样品所占的比例也不相同。对于水敏和盐敏，渗透率低于1×10－3μm2的储层平均伤害较轻，较大比例的样品在中偏弱到无伤害的范围；渗透率为10×10－3～50×10－3μm2的储层平均伤害较严重，较大比例的样品在中等到强伤害的范围；渗透率为1× 10－3～10×10－3μm2和 50×10－3～100×10－3μm2的储层平均伤害程度介于前两者之间，伤害程度在弱到中偏强的样品占较大的比例。对于水速敏，以渗透率为1×10－3～10×10－3μm2的储层平均伤害较严重，其它渗透率级别的低渗、特低渗储层的伤害程度较轻。对于碱敏，以渗透率为1×10－3～10×10－3μm2的储层平均伤害较轻，其它渗透率级别的低渗、特低渗储层的伤害程度较重。对于水锁，渗透率低于1×10－3μm2的储层的平均伤害较重，其次是渗透率为1×10－3～10×10－3μm2和50×10－3～100×10－3μm2的储层，渗透率为10× 10－3～50×10－3μm2的储层平均伤害较轻。所有渗透率级别的低渗、特低渗储层的平均酸敏伤害都很轻或基本无伤害。

表2 不同渗透率级别低渗、特低渗储层的敏感性伤害情况统计表

3 保护低渗、特低渗储层的主要对策

根据低渗、特低渗储层的特征和敏感性伤害分析，低渗、特低渗储层的主要潜在伤害问题，是钻井完井液等工作液的滤液进入储层引起的水敏、碱敏和水锁伤害问题。为了保护油层，减轻工作液滤液引起的水敏、碱敏和水锁伤害，建议采用以下主要技术对策。

（1）采用滤液抑制性较强的工作液，以减轻滤液侵入油气层、引起储层中的粘土矿物发生水化膨胀和分散运移，而造成严重的水敏伤害。

（2）尽量降低钻井完井液的滤失量，以减少工作液滤液的侵入深度，从而减轻水敏和水锁伤害的深度及程度。

（3）在工作液中加入适当的表面活性剂，以降低工作液滤液的界面张力，从而利于工作液滤液的返排，而不利于工作液的侵入，可以减轻水锁伤害的程度。我们的室内研究结果表明，在钻井完井液中加入适当的表面活性剂可以提高20%左右的渗透率恢复值。

（4）控制工作液的pH值为8～9，可以减轻滤液造成的碱敏伤害。

（5）尽量采用近平衡钻井技术，满足负压钻井条件的情况下，可以采用负压钻井技术，以减轻工作液滤液的侵入深度。

（6）采用可提高钻井效率的钻井技术，以提高钻井速度，缩短钻井周期，减少钻井完井液浸泡油气层的时间，利于保护油气层。

4 结 论

根据前面的讨论，可以得出以下3点结论：

（1）低渗 、特低渗储层的主要特征是低孔、低渗、低孔喉、低地层水矿化度和原油性质好，所以，这类储层的固相侵入伤害和外界流体滤液与储层流体不配伍引起伤害的可能性较小，主要潜在伤害问题可能是外界流体滤液与储层岩石不配伍和影响储层孔道中的油水分布及含油饱和度而造成的。

（2）统计分析全国主要低渗、特低渗储层的各种敏感性评价资料表明：平均来说，这类储层的主要敏感性伤害问题是水敏和盐敏伤害，平均渗透率伤害达到50%左右；其次是碱敏和水锁伤害，平均渗透率伤害达到30%左右；水速敏的伤害程度较小，平均渗透率伤害约为20%；基本不存在酸敏伤害问题。

（3）增加工作液的抑制性，降低工作液的滤失量，加入适当的表面活性剂降低工作液的界面张力，控制工作液的pH值在8～9，采用平衡压力或负压差钻井，提高钻井效率，缩短钻井周期等技术措施，有利于减轻工作液滤液侵入储层引起的水敏、碱敏和水锁伤害程度，以及减少工作液滤液侵入储层的深度，达到保护低渗特低渗储层的目的。

[1]严衡文,郑聪斌.我国陆相低渗透砂岩油层的粒度和孔隙系统特征[J].低渗透油气田,1997(1).

[2]李品道,罗迪强.低渗透油田概念及我国储量分布状况[J].低渗透油气田,1996(1).

[3]闵琪.低渗、特低渗油藏划分界限探讨[J].低渗透油气田,1996(2).

In the production process of exploration and development,it is easier for the reservoirs of low permeability and extremely low permeability to get damaged than for the reservoirs of middle and high permeability.Besides,it is more difficult to remove the injury when the reservoirs are damaged.Since the reserves of the reservoir of low permeability and extremely low permeability account for one quarter of the total oil and gas reserves in our country,to improve the effect and benefits of exploration and development for these reservoir,it is very important to protect the reservoirs of low permeability and extremely low permeability well.Clearly,the prerequisite for doing the oil reservoir protection well is to clearly understand the potential damage problems in the protection of oil layers.Therefore,the more comprehensive and systematic analysis and research are carried out based on the evaluation data about the potential damage in the reservoirs of low permeability and extremely low permeability all over the country.Then main potential damage problems in the oilfields of low permeability and extremely low permeability in our country are determined,together with the presentation of countermeasures about reducing these damages in the production of exploration and development.The purpose of research is to provide some necessary reference basis for the protection of the reservoirs of low permeability and extremely low permeability in the production of exploration and development.

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杨贤友（1958-），男，博士后，教授级高级工程师，中国石油勘探开发研究院压裂酸化中心副总工程师，主要从事油气层保护与改造研究工作。

尉立岗

2011-05-23