塔里木盆地H油田储层敏感性评价及保护措施研究

任玲瑛，张雪锐，朱 灵

(1.中国石化西南油气分公司石油工程监督中心，四川 德阳 618000； 2.中国石油玉门油田分公司勘探开发研究院，甘肃 酒泉 735019； 3.中国石油玉门油田分公司老君庙采油厂，甘肃 酒泉 735000)

在油气田的勘探开发过程中，每一次作业施工都可能会对油气储层造成一定的影响，尤其是当外来流体进入到地层中时，不可避免地会与储层岩石、地层水或者原油等流体接触，进而发生一系列的物理化学反应，致使油气储层受到不同程度的损害[1-4]。由储层敏感性导致的储层损害不仅会影响油气井的产能，严重时还可能导致油气井报废，甚至会影响同区块内其它新储层的勘探开发[5-7]。因此，研究储层敏感性，并针对潜在的储层损害因素开展相应的储层保护措施，具有十分重要的意义。

随着常规油气资源勘探开发进程的不断加快，国内外针对非常规油气资源的勘探开发力度也在逐渐加大，致密油藏作为非常规油气资源的主要研究对象，近年来受到越来越多的关注。致密油藏储层由于具有孔喉细小、渗透率低以及裂缝发育等特点，其储层敏感性及潜在损害因素与常规油藏储层相比更加复杂，明确致密油藏储层敏感性损害程度以及损害机理，提出切实可行的储层保护措施，是高效开发致密油藏的关键[8-12]。作者以塔里木盆地H油田储层段天然岩心为研究对象，开展速敏、水敏和酸敏评价实验，并通过在驱替流体中加入纳米颗粒稳定剂NWD-1、防膨剂FP-1和铁离子稳定剂DFY-3的方式开展相关的储层保护措施研究，为塔里木盆地H油田的高效合理开发提供一定的技术支持。

1 实验

1.1 材料、试剂与仪器

模拟地层水(总矿化度为51 052 mg·L-1)，使用蒸馏水和无机盐配制而成；天然岩心(长度为6.5 cm、直径为2.5 cm)，取自塔里木盆地H油田储层段。

15%盐酸，使用浓盐酸按比例稀释而成；纳米颗粒稳定剂NWD-1(有效质量浓度为95%)、防膨剂FP-1(有效质量浓度为90%)、铁离子稳定剂DFY-3(有效质量浓度为80%)，自制。

HTR型多功能岩心驱替实验装置(主要包括平流泵、岩心夹持器、中间容器、回压泵、压力传感器、加热套以及液体收集装置等)，自制。

1.2 方法

1.2.1 储层敏感性评价实验

参照石油与天然气行业标准SY/T 5358-2010《储层敏感性流动实验评价方法》中的规定，采用塔里木盆地H油田储层段天然岩心，使用多功能岩心驱替实验装置开展速敏、水敏和酸敏评价实验。

1.2.2 储层保护措施研究

参照石油与天然气行业标准SY/T 5358-2010《储层敏感性流动实验评价方法》中的规定，在速敏损害保护措施研究过程中，地层水中加入纳米颗粒稳定剂NWD-1后，再进行岩心驱替实验；在水敏损害保护措施研究过程中，蒸馏水中加入防膨剂FP-1后，再进行岩心驱替实验；在酸敏损害保护措施研究过程中，15%盐酸中加入铁离子稳定剂DFY-3后，再进行岩心驱替实验。

2 结果与讨论

2.1 储层敏感性评价

2.1.1 速敏性

对H油田储层段8块天然岩心进行速敏性评价实验，结果见表1。

表1 速敏性评价结果Tab.1 Results of velocity sensitivity evaluation

由表1可以看出，H油田储层段8块天然岩心的速敏损害率在65.7%～84.3%之间，速敏损害程度为中等偏强至强，说明目标区块储层段岩心具有较强的速敏损害特点。这是由于，H油田储层段粘土矿物中含有较多的高岭石和伊利石，且高岭石的产状多以书页状为主，此种类型的高岭石在储层中极易受到外来流体流动的干扰，发生微粒运移的可能性较大，并且目标区块储层段孔隙较为细小，还发育有一定量的片状或者丝状的伊利石，一旦发生微粒运移，可能会对孔隙造成比较严重的堵塞，从而表现出较强的速敏损害特征。

2.1.2 水敏性

对H油田储层段8块天然岩心进行水敏性评价实验，结果见表2。

表2 水敏性评价结果Tab.2 Results of water sensitivity evaluation

由表2可以看出，H油田储层段8块天然岩心的水敏损害率在66.9%～90.8%之间，水敏损害程度为中等偏强至极强，说明目标区块储层段岩心具有较强的水敏损害特点。这是由于，H油田储层段粘土矿物中的伊/蒙混层含量相对较为丰富，伊/蒙混层的产状以蜂窝状为主，当外来流体进入储层后，伊/蒙混层极易吸水膨胀，在较小的孔隙中产生流动，形成网状结构进而阻挡其它粘土颗粒的运移，造成孔隙堵塞；另外，虽然目标区块储层段孔喉结构相对较为均一，但孔喉半径却极为细小，一旦粘土颗粒吸水膨胀，极易对孔喉造成严重的堵塞，从而表现出较强的水敏损害特征。

2.1.3 酸敏性

对H油田储层段8块天然岩心进行酸敏性评价实验，结果见表3。

表3 酸敏性评价结果Tab.3 Results of acid sensitivity evaluation

由表3可以看出，H油田储层段8块天然岩心的酸敏损害率在58.7%～85.2%之间，酸敏损害程度为中等偏弱至强，说明目标区块储层段岩心具有较强的酸敏损害特点。这是由于，H油田储层段粘土矿物中含有一定量的绿泥石和碳酸岩胶结物等酸敏性矿物，在酸液作用下容易发生溶蚀反应和沉淀反应，生成易导致地层堵塞的沉淀物，对致密砂岩孔隙产生二次伤害，从而表现出较强的酸敏损害特征。

综上，H油田储层段天然岩心存在比较严重的速敏损害、水敏损害以及酸敏损害，在该油田钻井、完井、压裂及酸化增产作业过程中，应注意选择合适的入井流体，或者采取相应的储层保护措施，以最大限度地降低储层敏感性损害。

2.2 储层保护措施研究

2.2.1 速敏损害保护措施研究

测定加入质量浓度2%的纳米颗粒稳定剂NWD-1后目标区块储层段天然岩心的速敏损害率，并与空白实验比较，结果见图1。

图1 速敏损害保护措施评价结果Fig.1 Evaluation results of protection measures for velocity sensitivity damage

由图1可以看出，在地层水中加入2%的纳米颗粒稳定剂NWD-1后，速敏损害率显著降低，其中H-27和H-28岩心的速敏损害率分别为41.6%和43.9%，速敏损害程度均为中等偏弱。表明，纳米颗粒稳定剂NWD-1的加入能够起到较好的稳定粘土颗粒的作用，能够减弱粘土颗粒在外来流体冲击下产生的结构失稳现象，进而降低速敏损害程度。

2.2.2 水敏损害保护措施研究

测定加入质量浓度2.5%的防膨剂FP-1后目标区块储层段天然岩心的水敏损害率，并与空白实验比较，结果见图2。

图2 水敏损害保护措施评价结果Fig.2 Evaluation results of protection measures for water sensitivity damage

由图2可以看出，在蒸馏水中加入2.5%的防膨剂FP-1后，水敏损害率显著降低，其中H-31和H-32岩心的水敏损害率分别低至47.5%和39.2%，水敏损害程度均为中等偏弱。表明，防膨剂FP-1的加入可以有效抑制目标区块储层段粘土矿物的水化膨胀，使粘土颗粒在外来流体的侵入过程中保持良好的稳定性，进而减弱了吸水膨胀对孔隙造成的堵塞损害程度。

2.2.3 酸敏损害保护措施研究

测定加入质量浓度1.5%的铁离子稳定剂DFY-3后目标区块储层段天然岩心的酸敏损害率，并与空白实验比较，结果见图3。

图3 酸敏损害保护措施评价结果Fig.3 Evaluation results of protection measures for acid sensitivity damage

由图3可以看出，在15%盐酸中加入1.5%的铁离子稳定剂DFY-3后，酸敏损害率明显降低，其中H-35和H-36岩心的酸敏损害率分别为49.3%和45.2%，酸敏损害程度均为中等偏弱。这是由于，铁离子稳定剂DFY-3的加入能够有效减少盐酸与目标区块储层段天然岩心中含铁矿物的反应，并且铁离子稳定剂DFY-3还具有一定的弱酸性，在溶液中能够解离出少量的氢离子，可以有效降低储层段岩心与酸液反应生成二次沉淀物的风险，从而达到降低酸敏损害程度的目的。

综上，针对H油田储层段存在严重的速敏损害、水敏损害以及酸敏损害等特点，采取加入纳米颗粒稳定剂NWD-1、防膨剂FP-1和铁离子稳定剂DFY-3的措施能够有效降低相应的敏感性损害程度，为目标区块储层段施工方案的制定和入井流体的选择提供相应的参考。

3 结论

(1)储层敏感性评价实验结果表明，塔里木盆地H油田储层段具有较强的速敏损害、水敏损害和酸敏损害，其中速敏损害率在65.7%～84.3%之间，损害程度为中等偏强至强；水敏损害率在66.9%～90.8%之间，损害程度为中等偏强至极强；酸敏损害率在58.7%～85.2%之间，损害程度为中等偏弱至强。

(2)储层保护措施研究结果表明，采取在驱替流体中加入纳米颗粒稳定剂NWD-1、防膨剂FP-1和铁离子稳定剂DFY-3的方式，能够有效降低相应的敏感性损害程度，使速敏损害、水敏损害和酸敏损害程度均降低至中等偏弱，储层保护效果较好。