富县地区延长组储层敏感性评价

吉朝辉，张凤润，白二林，杨华

(延长油田股份有限公司，陕西 延安 716000)

富县地区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部，该斜坡为一平缓的近南北向展布、由东向西倾斜的大型单斜，倾角仅半度左右，平均坡降(8～10)m/km，局部发育鼻状隆起。延长组在研究区含油层位较多，从长9至长2均有油气显示，油藏埋深跨度较大，一般为250～1 000 m。研究区延长组储层物性较差，属于低孔、低渗的地层 －岩性油藏［1～4］，主要受沉积相和成岩作用控制，储层非均质性较强。研究区延长组成岩作用主要有压实作用、胶结作用和溶解作用，其中压实作用和胶结作用较强，成岩阶段达到晚成岩 A期［5～6］。这种储层特点决定了储层一旦遇到与储层矿物不配伍的外来流体，就会导致储层渗流能力下降，从而损害了储层的生产能力，甚至不能发现或产出油气，即为储层敏感性。本文在常规薄片、铸体薄片、扫描电镜等资料分析的基础上对储层敏感性进行评价，为油田有针对性地制定合理的、既符合油层保护基本要求又可保证较好的开发效果的油田开发方案提供可靠依据。

1 碎屑组分及胶结物特征

碎屑组分主要为石英、长石、岩屑、云母，杂基含量极低，一般小于1%，碎屑颗粒粒径主要在0.05～0.25 mm之间，最大为0.50 mm，为岩屑长石细砂岩和长石细砂岩。胶结物含量较高，一般大于10%。岩石骨架颗粒中石英、长石和岩屑端元的平均值分别为27.5%、47.21%和25.29%，石英含量长2相对较高，平均 33.75%，长 3长石含量较高，平均53.36%。岩屑中云母含量最高，其次是变质岩岩屑、岩浆岩岩屑和少量沉积岩岩屑，此外，还有极少的绿泥石和燧石。填隙物组分总体含量高，变化大，最高43.4%，最低 4.6%，平均16.12%，其中以胶结物为主，含量 4.6% ～40.8%，平均15.87%，以方解石、粘土矿物含量最高，其次是水云母、自生石英、长石、及浊沸石等。粘土矿物构成为:绿泥石73.07%，伊利石 23.03%，高岭石 1.65%，含膨胀层的粘土矿物 (蒙皂石、伊利石/蒙皂石混层和绿泥石/蒙皂石混层)2.25%。粘土矿物的赋存方式包括孔隙衬里、颗粒包膜、孔隙充填或作为连接颗粒的粘土桥等。

2 储层物性特征

砂岩储层的孔隙度和渗透率是反映储层性能和渗滤条件的两个最基本参数。富县地区40多口井217块样品的分析结果表明，孔隙度最小为0.8%，最高为17.7%，平均孔隙度为8.99%，大多数样品孔隙度小于 14.5%;渗透率最小值0.009 ×10－3μm2，最大值 5.25 × 10－3μm2，平均值 0.46 ×10－3μm2，99.18% 的渗透率值小于 3 × 10－3μm2，其中有87.7%的样品小于1×10－3μm2;总体物性属低孔、低渗储集层。孔隙度、渗透率在各个油层组内部纵向、横向上变化大，而且延长组各个油层组孔隙度、渗透率的平均值变化也明显，说明储层具有较强的非均质性，纵向上长2、长3物性最好，长8、长6物性次之，长7物性最差。

3 砂岩储层敏感性评价

3.1 储层敏感性的影响因素分析

胶结物中粘土矿物含量较高，各种粘土矿物在流体剪切力作用下，可能发生晶体集合体的冲散或碎断形成微粒，各种粘土矿物也可因水化分散产生细粒迁移，储层中还存在一定数量的含膨胀层的粘土矿物，同时由于储层岩石的主要流动孔喉半径相对较小，因而存在潜在的堵塞孔隙从而对岩石渗透率造成损害。

砂岩骨架颗粒及胶结物中的长石、浊沸石、碳酸盐、以及粘土矿物中的如绿泥石等均为酸敏性矿物。在酸处理过程中，可能产生次生沉淀或释放微粒堵塞孔喉，造成渗透率损害。由此可见，研究区储层潜在损害可能有速敏性、水敏性、盐敏性、酸敏性和减敏性。

3.2 储层敏感性评价

3.2.1 流速敏感性

流速敏感性是指因流体流动速度发生变化引起地层微粒运移、堵塞喉道，导致渗透率下降的现象。其研究的目的在于了解储层的临界流速及渗透虑的变化与储层中流体流动的关系，为其他敏感性流动实验提供临界流速，为确定合理的注采速度提供科学依据。

实验条件:①实验温度室温;②实验用水为室内配制标准盐水;③样品流速范围为0.1～6.0 ml/min。

实验结果表明，储层初始渗透率越低，临界流速越小，流速敏感性越强。总体来看，富县地区延长组砂岩大部分压实、压溶及重结晶作用较强，矿物碎屑颗粒之间镶嵌得比较紧密，多呈点－线或线－凹凸状接触，其相应的喉道半径及孔隙连通性降低，增加了发生桥堵的机会，临界流速较小，但储集层中可运移的微粒含量减少，因而储集层特征表现为随注入速度增加，渗透率变化不大，储层速敏性较弱，速敏程度属弱－无，对储层的潜在损害不大。鄂尔多斯盆地中南部延长组的研究也表明，砂岩的速敏性较弱，但流速对岩石渗透率的影响是存在的，其渗透率开始明显下降的流动速度(临界流速)在 0.5 ～0.75 ml/min之间［7］。所以，开发时注意控制流体注入速度，则不会对生产造成太大的影响。

3.2.2 水敏感性评价

外来流体的盐度过低或盐度的急剧变化引起油气储层中粘土矿物的水化、膨胀和分散，导致粘土微粒及由粘土胶结的碎屑微粒的释放，使储层渗透率下降的现象即为储层的水敏性。

总体上，伊/蒙混层普遍存在，所以普遍有水敏现象，但因蒙脱石含量较低，因此水敏性都不强，大多为弱 －中等水敏，个别样品为强水敏性(表1)。对鄂尔多斯盆地中南部延长组的研究也表明，地层水矿化度的降低，就可能破坏混层伊利石/蒙皂石中蒙皂石层的平衡，造成的渗透率损害从次地层水一直到淡水都存在;同时也说明，矿化度越低的介质(如去离子水)对高岭石、伊利石等不含膨胀层的粘土矿物的分散、解体的影响更大［7］。

3.2.3 酸敏感性评价

酸敏性是指酸液进入储层后与储层中的酸敏性矿物发生反应，产生凝胶或沉淀，也可能释放出微粒，致使储层渗透率下降的现象。酸敏性是最典型的伴随化学反应的一类地层损害。酸敏性导致地层损害的形式主要有两种，一是产生化学沉淀或凝胶，二是破坏岩石原有结构，产生或加剧速敏性。酸敏性评价实验用土酸配方(12%盐酸 +3%氢氟酸)，目的在于了解是否有产生有害副产物的可能性、反应机理及有害副产物对储层的损害程度，为油气层基质酸化和酸化解堵设计提供依据，以便优选酸液配方，寻求更为有效的酸化处理方法。

表1 富县地区水敏实验结果统计及评价

研究区普遍含有绿泥石，而且含量较高，其与酸反应可部分或完全溶解，并释放出铁，形成凝胶状的 Fe(OH)3沉淀。所以绿泥石是研究区最为重要的酸敏性矿物。除绿泥石以外，研究区还有高岭石、长石、碳酸盐矿物及浊沸石等酸敏性矿物也可在一定程度上造成渗透率的降低。

实验结果表明，研究区储层总体对盐酸敏感性较弱，某些地区甚至还出现盐酸酸化后渗透率上升(表2)，储层物性得到改善的情况(如 F10井、F6井)。因此，在该区采用 HCl进行油层酸化改造比较合适。

表2 富县地区酸敏实验结果统计及评价

3.2.4 盐度敏感性评价

盐敏是指当含盐度不同于地层水矿化度的流体进入储层时，引起粘土矿物的物理和化学变化，堵塞孔喉而造成渗透率下降的现象。储层盐敏性是储层耐受低盐度流体能力的量度。一般情况下，当高于地层水矿化度的工作液进入油气层后，可能引起粘土的收缩、失稳、脱落;当低于地层水矿化度的工作液进入油气层后，则可能引起粘土的膨胀和分散。因此，通过盐敏评价实验可以找出盐敏发生的临界矿化度，以确保施工液及注入水矿化度高于临界矿化度，保护油层不受伤害。

由于膨胀性粘土矿物含量较低，研究区盐度敏感性也不强，与水敏性基本相似。盐敏特征总体表现为弱—中等盐敏性。鄂尔多斯盆地中南部延长组砂岩随着盐水浓度的降低，渗透率均有不同程度的降低，从3×104ppm到0.1×104ppm的盐水浓度范围内，渗透率损害在16.8% ～52.4%之间。临界盐度为0.5～1×104ppm［7］。陕北地区大多数油田地层水矿化度在7×104ppm以上［8］。由于地层水矿化度的降低可能造成一定程度的地层损害，因而在大量注水时，应注意防止低矿化度水对地层的损害，这实际上也是水敏性的问题。

3.2.5 碱敏性评价

碱敏性是在钻井或完井过程中，所使用的碱性钻井、完井液会对地层造成损害，导致渗透率降低的现象。实验结果表明，研究区延长组砂岩随着pH值的增加，渗透率均有不同程度的降低，但损害程度较低，以弱为主。渗透率明显降低的pH值，即临界pH值在8～10之间(表3，)因而从碱敏性的角度来说，pH=8的流体仍然是安全的。

表3 富县探区碱敏实验结果统计及评价

4 结语

在前人对鄂尔多斯盆地中南部储层敏感性研究基础上，对富县地区延长组储层敏感性综合评价表明，储层敏感性特征与成岩作用密切相关，尤其与储层敏感性矿物的种类、含量和分布特征有关，其次还与储层物性特征有关。

总体上，富县地区延长组储层敏感性较弱，各种敏感性均表现为中等以下的敏感性程度，基本不会对生产造成很大的影响。酸敏性较弱，为中等偏弱，某些地区甚至还出现盐酸酸化后渗透率上升，储层物性得到改善的情况;具弱 －中等水敏性渗透率损害，其原因除含膨胀层的伊利石/蒙皂石混层以外，还与高岭石和伊利石在淡水中的破坏解体及微孔隙有关;速敏性对渗透率的损害较低，为弱速敏性，原因是除研究区高岭石含量较低以外，还与研究区渗透率较低有关;盐敏性与水敏性相似，为弱－中等盐敏性，临界盐度为0.5～1×104ppm;碱敏对渗透率损害较弱，为弱碱敏性，临界 pH值在8～10之间。

从储层敏感性评价的结果来看，在钻井或油藏开发注水工程中，采用略高于地层水矿化度的流体，并保持储层中流体略低于临界流速，可较为有效地减轻外来流体对砂岩储层造成的渗透率损害。此外，酸敏性实验证实酸化处理对储层损害的影响不大，并可改善碳酸盐胶结物含量较高的储层的物性。因此，压裂、酸化可以作为本研究区油气开发生产的有效手段。

开发生产是一个动态过程，随着储层结构及油气水分布的不断变化，地层损害的规律将不断改变，因此，在油田开发全过程，应针对不同阶段地层损害情况，不断对储层敏感性进行再评价，从而不断调整保护油层研究方向。

［1］谢渊，王 剑，刘家铎等.鄂尔多斯盆地东南部延长组湖盆致密砂岩储层层序地层与油气勘探［M］.北京:地质出版社.2004.

［2］柳益群，李文厚.陕甘宁盆地东部上三叠统含油长石砂岩的成岩特点及孔隙演化［J］.沉积学报.1996，14(3):87－95.Acta Sedimentologica Sinica，1996，14(3):87 －95.

［3］李文厚，柳益群，冯乔.川口油田长6油层组沉积相特征与储集条件［J］.西北大学学报(自然科学版).1996，26(2):155 －158.

［4］罗静兰，S.Morad，阎世可等.河流 －湖泊三角洲相砂岩成岩作用的重建及其对储层物性演化的影响－以延长油区侏罗系－上三叠统砂岩为例.中国科学(D辑)［J］.2001，31(12):1006～1016.

［5］郭艳琴.富县探区延长组储层微观特征研究［D］.西安:西北大学.2006.

［6］张惠，孟祥振，郭艳琴等.鄂尔多斯盆地富县地区延长组长6储层特征［J］.石油实验地质.2010，32(3):1 －5.

［7］黄思静，武文慧，刘洁等.大气水在碎屑岩次生孔隙形成中的作用－以鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例［J］.地球科学－中国地质大学学报.2003，28(4)419 ～424.

［8］李克勤.中国石油地质志(卷十二)［M］.北京:石油工业出版社.1992.