水源水对储层的伤害与敏感性特征研究

陈朋飞(中法渤海地质服务有限公司，天津 300450)

1 储层岩性特征分析

1.1 物性分析

研究区储层物性分析主要包括储层的气体渗透率、孔隙度、碳酸盐含量等参数，是我们认识储层性质的基础。

本次研究重点是查27区块上宗巴音组层位。该区块取心井查27-1井岩石物性分析资料(所取样品分布在989.00～1 466.30 m井段)统计表明：查27-1井储层物性纵向上均质性较差。从外观特征上可以看到部分样品存在明显的微裂缝和孔洞。其中孔隙度分布范围为3.1%～30.2%，平均值为18.3%。气体渗透率分布范围为 0.063×10-3～2 250×10-3μm2，平均 209×10-3μm2。碳酸盐含量分布范围为2.4%～37.8%，平均7.19%。碳酸盐含量大都在7%以下，占近90%。

1.2 孔隙结构分析

研究储层的孔隙结构特征对分析储层潜在损害的程度、确定入井流体悬浮颗粒粒径标准、研究微粒运移损害的机理及影响因素等方面均具有重要意义。储层的孔隙结构特征可以用排驱半径、中值半径、平均孔喉半径、均质系数、退汞效率等表征。压汞分析实验是研究储层孔隙结构的重要手段[1]。

1.3 岩石矿物特征

岩石类型以细砂岩、不等粒砂岩为主。粒度标准偏差在1.00～2.00之间，粒度偏态值大都在0.3以上。该储层岩石粒度分选性差，岩石粒度组成偏向于粗颗粒。胶结程度相对致密。岩石成分以石英为主。粘土矿物平均含量10%，粘土矿物成分以高岭石为主，伊蒙混层及绿泥石含量偏高，一般在10%以上。

2 水源水对储层的伤害及其敏感性特征分析

在钻井、完井、注水过程中，水源水会对地层生不同程度的损害，有些损害是不可挽回的永久性的损害，一旦发生就无法进行修复。开展储层敏感性评价的目的就是分析造成油气层敏感损害的因素、损害程度，对症下药采取相应的保护措施。敏感性实验一般依据中国石油天然气总公司行业标准SY/T 5358—2002《储层敏感性实验评价方法》进行。

2.1 水流速敏感性评价

要进行储层的速敏性研究，指的是储层中各种微粒因流体流动速度增加引起的颗粒运移，并堵塞孔道而造成储层渗透率下降的可能性及其程度。在完井、修井过程中，在地层流体的冲刷下，造成储层中的微粒发生无序变位及其移动，就会堵塞孔喉，造成地层堵塞。当地层中流体流动速度过大时，在反复冲刷下微粒发生位移，慢慢形成堵塞，导致渗透率出现不同程度的下降(如表1所示)。

表1 速敏性实验评价结果

由试验曲线可以看出，随着注入流量的增加，速敏样品的渗透率大都呈上升趋势，最后结果比初始值略高。

试验结果分析表明：(1)该储层无速敏，不存在临界流速。(2)分析曲线上升趋势较明显的两块样品，主要是因为其平均孔喉半径较大，一开始只有相对较大孔喉参与流动，随流速增大，越来越多相对较小的孔喉也参与流动，样品渗透率随之升高。

2.2 水敏感性评价

水敏性指的是储层中岩石与受到水源水混合或冲刷后产生地层渗透率降低的现象。研究人员根据现场提供的A区块水资料，室内配制了实验用水对试验岩心作了水敏评价试验，试验数据如表2所示。

表2 实验样品基础资料

试验结果分析表明：(1)水敏损害程度为中等偏弱伤害，水敏指数为33.2～49.1，平均值为38.9；(2)实验样品的中等偏弱水敏特征主要与储层中的水敏性矿物含量及分布位置有关。储层岩石中存在部分水敏性矿物伊蒙混层，其绝对含量8%左右。电镜资料显示其孔喉充填物中也含有少量伊蒙混层。

2.3 酸敏感性评价

开展酸敏性研究的目的，是要研究水源水对地层渗透率下降程度的研究，指的是酸液进入储层后与储层的酸敏性矿物及储层流体发生反应，产生沉淀或释放出微粒，使储层渗透率下降的现象。酸敏性实验数据如图1所示。

图1 酸敏感性实验柱状图

由酸敏试验柱状图可以看出，不管注盐酸或土酸，储层岩石渗透率基本都有不同程度的下降，下降幅度无明显的规律。研究表明：(1)盐酸酸敏指数为4.1～54.4，平均33.5；土酸酸敏指数为0～43.6，平均18.8。总体来看，酸敏损害程度为中等偏强。(2)酸敏的试验结果应该与样品所含酸敏性矿物含量的多少、分布的位置及酸-岩反应的时间长短有直接关系。由于储层岩石中含有相当的绿泥石、铁方解石、菱铁矿等酸敏性矿物，因此应尽量缩短酸-岩的反应时间，减少残酸对储层岩石的影响。

2.4 碱敏感性评价

碱敏性是指碱性工作液进入储层后，与储层岩石或储层液体接触，并使储层渗流能力下降的现象。这也是一类伴随化学反应的地层损害，但碱与地层岩石的反应程度比酸反应程度弱的多。岩石中的碱敏矿物与注入的碱液反应，一方面粘土矿物在碱性溶液中易于分散而造成损害(氢氧根增多，相应在粘土表面吸附增大，使粘土表面负电荷增多，从而使粘土矿物晶体间反力增大导致粘土更易水化膨胀分散，堵塞孔隙喉道)；另一方面碱液与粘土、碳酸盐、硅铝酸盐等相互作用产生新生矿物，造成地层结垢，使渗透率降低(如图2所示)。

图2 碱敏感性实验曲线

由实验结果可以看出，样品随注入岩心的氯化钾溶液pH值升高，岩心渗透率基本变化不大，没有明显的临界pH值。试验结果分析表明：(1)碱敏损害程度为无或弱碱敏，碱敏指数为0～16.0，无临界pH值；(2)从现场实际考虑，现场入井流体的pH值一般都会控制在10.0以内，因此碱敏对该储层的影响不大。

2.5 应力敏感性评价

应力敏感性是指由于在生产过程中孔隙压力不断下降，上覆岩层负荷应力与孔隙压力之间的差值(即有效应力)可将砂岩基质压缩，而使渗透率通道缩小，造成储层渗透率降低的现象。正确评价储层的应力敏感性程度，对正确选择试油压差、确定注水时机和确定合理的工作制度尤为重要[2]。

实验程序：保持进口压力值不变，把围压从预定的最低压力开始逐步增加到预定的最高压力，再逐步减压至初始压力，在此之间依次测定岩样的渗透率。实验结果可以看出，随着作用在岩样上的有效应力增加，岩样渗透率下降幅度非常平缓，显示储层岩石对应力变化不敏感。

试验结果分析表明：(1)储层应力敏感性损害率为10.6%～23.0%，损害程度为弱伤害，无临界应力。(2)岩石发生应力敏感性损害后即使减小有效应力也不能使岩石渗透率恢复到初始值。(3)应力敏感性不是储层的主要伤害因素[3]。

3 结语

通过A区块地区储层敏感性试验研究，可以得到以下4点结论：

(1)该储层无速敏，不存在临界流速。

(2)该储层水敏程度为中等偏弱水敏，临界矿化度为8 921 mg/L。综合考虑盐、水实验结果，要得到较好的储层保护效果，入井流体的矿化度最好不要过低。

(3)总体看，该储层酸敏损害程度为中等偏强。由于储层岩石中含有相当的绿泥石、铁方解石、菱铁矿等酸敏性矿物，因此应尽量缩短酸-岩的反应时间，减少残酸对储层岩石的影响。

(4)该储层碱敏程度为无或弱碱敏，无临界pH值。储层应力敏感性损害为弱伤害，无临界应力。