鄂尔多斯盆地靖边地区延长组长6储层敏感性研究

张 宇 张瑶瑶 王慧萍 杜巧萍 罗旭东 赵振华

(1. 延长油田股份有限公司靖边采油厂， 陕西 靖边 716000；2. 西安科技大学 地质与环境学院， 西安 710054)

0 前 言

相较于常规储层，低孔、低渗透储层普遍具有碎屑颗粒粒径偏小、孔隙结构较为复杂、黏土矿物体积分数变化大等特点。压裂酸化作业过程中，低渗透储层易受外来流体的影响，造成严重的储层损害，进而影响开发效果[1-2]。因此，储层敏感性及损害机理的研究至关重要[3-5]。以靖边地区三叠系延长组长6储层为研究目标，通过铸体薄片、扫描电镜、X衍射等分析测试手段，明确储层岩石学、物性及孔隙结构。在此基础上，本次研究开展了基于天然岩心的储层敏感性实验，并结合储层特征深入讨论了储层敏感性损害机理，以期为靖边地区延长组长6储层的有效开发提供理论依据。

1 研究区地质概况

靖边地区位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡中部，构造相对简单，表现为向西缓倾的单斜。上三叠统延长组长6沉积期，区内砂岩受控于北东 — 南西向展布的浅水三角洲前缘水下分流河道，造成不同期次河道纵向上相互叠置、横向上频繁拼接分叉，发育了厚层、连片的砂岩储集体，成为该区主力产油气层位之一(见图1)。长6储层在开发过程中普遍存在自然产量低、稳产时间短和综合含水率高等特点，采用不同工艺措施和工程液配方的油井开发效果差异明显，因此，开展有针对性的储层敏感性研究显得尤为重要。

图1 靖边地区长6储层综合柱状图

2 储层基本特征

2.1 岩石学特征

靖边地区长6储层中主要含有灰绿 — 灰白细粒长石砂岩。碎屑组分中石英、长石和岩屑的平均体积分数分别为28.7%、53.1%和5.5%。岩屑以变质岩岩屑为主，岩浆岩岩屑次之，沉积岩岩屑含量甚微。填隙物组分总体含量高且变化较大，平均为12.15%，主要是伊利石(6.37%)、绿泥石(2.08%)、方解石(3.01%)和高岭石(1.21%)。碎屑颗粒粒径平均为0.233 mm，为颗粒支撑结构，颗粒间呈点 — 线状接触，胶结类型为薄膜 — 孔隙式，成分成熟度与结构成熟度总体较低(见图2)。

图2 靖边地区长6储层镜下照片

靖边地区长6储层总体表现为低孔、特低孔渗透储层，其中孔隙度的分布范围为5.50%～15.00%，平均为9.85%，孔隙度为6.50%～14.00%的样品占样品总数的98.10%；渗透率的分布范围为0.22×10-3～1.29×10-3μm2，平均为0.78×10-3μm2，渗透率为0.30×10-3～1.20×10-3μm2的样品占样品总数的87.01%(见图3)。

图3 靖边地区长6储层的孔隙度、渗透率直方图

2.3 孔隙结构特征

靖边地区长6储层孔隙类型以粒间孔、长石溶孔为主，其次为岩屑溶孔和晶间孔，不同孔隙之间多由片状、片弯状喉道连接，储层微观非均质性较强。储层孔喉半径较小，平均为0.26 μm；排驱压力较高，平均为2.15 MPa；中值压力较高，平均为15.87 MPa；最大进汞饱和度较低，平均为76.1%；退汞效率较低，平均为24.7%；孔喉分选系数平均为1.23，结构系数平均为0.58，说明储层孔隙结构较为复杂。根据毛管压力曲线形态，将靖边地区长6储层孔隙结构类型分为Ⅰ类低排驱压力-中小孔喉型、Ⅱ类较低排驱压力-小孔喉型、Ⅲ类中排驱压力-细孔喉型、Ⅳ类高排驱压力-微孔喉型等4类，从Ⅰ到Ⅳ类孔隙结构和物性依次变差(见图4)。

图4 靖边地区长6储层孔隙结构分类图

3 储层敏感性特征及形成机理

储层敏感性是指当与自身储层液体不相符、不匹配的流体进入储层时，储层中的敏感性矿物会发生水化、膨胀和迁移等系列变化，从而导致储层孔隙结构和渗透率改变。由此可见，储层岩石矿物组成、储层微观孔喉结构和储层自身及外来的流体性质共同影响着储层敏感性。

3.1 储层碱敏性及形成机理

当外来碱性流体进入储层时，会与储层自身流体或储层中的碱敏矿物发生反应，产生沉淀，从而降低储层渗透率[6-7]。外来流体的碱性越强，溶解作用越明显。靖边地区长6储层的碱敏指数平均为0.68，属于中等偏强 — 强碱敏(见表1)，其主要原因在于储层中的长石含量较高，长石等铝硅酸盐矿物发生溶蚀，自生高岭石伴生沉淀，从而导致渗透率降低。加之，高岭石矿物在碱性条件下容易发生分散、运移，而通常情况下，高岭石的晶体尺寸小于孔喉半径尺寸。因此，高岭石在运移过程中容易造成孔喉堵塞，储层碱敏性程度与储层中高岭石含量呈显著正相关。研究区储层中高岭石含量相对较高(平均为1.21%)，大量高岭石赋存于碎屑颗粒之间，导致储层碱敏性较强，与实验结果相符。

表1 储层碱敏性实验结果

3.2 储层速敏性及形成机理

储层中流体流速的变化会引起速敏性矿物颗粒的运移，颗粒的运移同时也会对流体的流动产生影响。这种流体和颗粒间的相对运动与岩石的孔喉结构密切相关，当孔喉半径大于颗粒半径时，颗粒会随流体而移动，形成出砂，颗粒流出后，储层的孔喉半径增大，渗透率也随之升高。若颗粒半径大于孔喉半径，则颗粒在孔喉处堆积堵塞，从而导致储层渗透率明显降低。

靖边地区长6储层的速敏指数为0.25～0.36，速敏损害率为26.34%～28.65%，属于中等偏弱 — 弱速敏(见表2)。目的层中速敏性较强的书页状高岭石和毛发状伊利石常分布于骨架颗粒间，当外来流体进入储层时，易发生分散脱落，进而形成更小的黏土矿物微粒。而高岭石相对含量较高，伊利石相对含量较低，因此储层的速敏程度总体表现为中等偏弱。

表2 储层速敏性实验结果

3.3 储层水敏性及形成机理

储层中黏土矿物的赋存状态与水敏程度密切相关[8]。储层中赋存的黏土矿物遇水后的膨胀性存在明显差异，其中，蒙脱石膨胀性最强，伊/蒙混层次之，绿泥石和伊利石膨胀性相对较弱，高岭石遇水不发生膨胀。

靖边地区长6储层的水敏指数平均为0.29，属于中等偏弱 — 弱水敏(见表3)。当外来流体进入储层时，储层中的黏土矿物遇水会发生膨胀、分散、运移，导致储层渗透率降低。而靖边地区长6储层中的黏土矿物以伊利石、高岭石和绿泥石为主，水敏性较强的蒙脱石不发育，因此储层的水敏程度总体表现为中等偏弱。

表3 储层水敏性实验结果

3.4 储层酸敏性及形成机理

低渗透储层的自然产能较低，在实际开发过程中大多需要采取相应的增产措施。如在酸化作业中，若与储层配伍性较差的酸化液进入储层，则酸化液会与之发生反应形成沉淀或使颗粒运移，从而造成储层渗透率的降低及储层的二次污染。靖边地区长6储层的酸敏指数平均为0.065，属于弱酸敏(见表4)，其原因在于储层中的绿泥石相对含量高，绿泥石与外来酸性液体发生反应生成Fe(OH)3沉淀，导致储层渗透率降低。与此同时，储层中赋存的碳酸盐矿物遇酸液与之发生反应，发生溶蚀，使储层渗透率得到改善，因此储层的酸敏程度总体表现为弱酸敏。

表4 储层酸敏性实验结果

3.5 储层盐敏性及形成机理

靖边地区长6储层的临界盐度为8.5～10.5 g/L，具有弱盐敏性(见表5)。与水敏性相似，储层中的伊利石、伊/蒙混层对盐敏性敏感，当这2种层状结构黏土矿物与盐溶液相遇时，黏土矿物会发生膨胀，并在细小的孔喉处堆积，导致储层渗透率降低[9]。目的层中的伊利石较为发育，而伊/蒙混层含量较少，因此储层的盐敏程度总体表现为弱盐敏。

表5 储层盐敏性实验结果

4 结 语

(1) 靖边地区长6储层以长石砂岩为主，填隙物含量平均为12.15%，孔隙度平均为9.85%，渗透率平均为0.78×10-3μm2，孔隙类型以残余粒间孔和长石溶孔为主，孔隙结构总体复杂，是典型的低孔、特低孔渗透储层。

(2) 靖边地区长6储层敏感性总体具有中等偏强 — 强碱敏、中等偏弱速敏、中等偏弱水敏、弱酸敏、弱盐敏等特点。敏感性损害的强弱程度依次为碱敏、速敏、水敏、酸敏、盐敏。

(3) 靖边地区长6储层中铝硅酸盐矿物的溶蚀是造成储层中等偏强 — 强碱敏性的主要原因；较低的伊利石和高岭石含量是储层中等偏弱速敏性的主要原因；较低的蒙脱石含量是储层中等偏弱水敏性的原因之一；伊/蒙混层与伊利石不甚发育，导致储层盐敏性较弱；绿泥石含量及赋存对储层酸敏性的影响明显，碳酸盐矿物遇酸发生溶蚀，能一定程度地改善储层物性。