志丹-河川区特低渗储层特征及敏感性评价

李香雪，张 惠

（1.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065；2.西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西西安 710065）

在油田勘探开发过程中容易对储层造成伤害[1-2]。所谓伤害，勘探时外来流体流经储层，该流体与其所携带的固体微粒会破坏油层原有物理化学平衡状态机制，从而导致储层渗透率下降，影响油田的采收率。河川区位于延安市志丹县，沟壑纵横深谷梁峁并茂的地貌，石油钻探难度较大。为了避免对本区的敏感性伤害认识不足，在勘探过程中对储层造成伤害。针对河川区长6储层进行敏感性分析，为该区油藏科学、合理、高效的开发，减少开发中对储层的伤害，提高采收率，为该区油田开发提供依据[3]。

1 区域地质概况

鄂尔多斯盆地地层起伏较小、产状相对平整、上覆盖层薄，盆地内部构造相对简单，很难发现断层或褶皱，目前，鄂尔多斯盆地被划分为6 个构造单元[4]，志丹-河川区位于陕北斜坡带中下部，地理位置处于志丹县永宁镇，有多种含油组合[5]，河川区位于延安市志丹县，工区面积56.2 km2，研究层位为三叠系延长组长6 储层，有多种含油组合[5]。河川区地面平均海拔1 375 m。陕北斜坡是鄂尔多斯盆地的重要部分，发育最早追溯到晚侏罗纪时期，大部分形成于早白垩世，构造上倾斜角很小，几乎没有倾斜[5]，形成平缓的西倾单斜。断层与局部构造不发育，仅局部发育差异压实作用形成的低幅度鼻状[6]，两翼一般近对称。

2 储层特征

2.1 岩石学特征

志丹-河川区长6 储层岩石主要为长石砂岩，还存在含云母或富云母粉长石砂岩。颜色以灰色调为主，为浅灰色、灰色和灰褐色。按粒度图像来看，主要为细砂，还发育粉砂及极细砂。由此可看出，长6 储层岩石以浅灰色细粒长石砂岩为主，其次为细-中粒长石砂岩，长石粉砂岩（图1）。

图1 河川区延长组长6 储层砂岩三角图

研究区岩石主要粒径在0.16～0.35 mm，中等风化程度，分选性好，结构中-致密，成熟度一般[7]。沉积期碎屑颗粒磨蚀程度较强，碎屑颗粒形状多为次棱、次圆状，胶结类型多为孔隙式，还存在有薄膜式、再生式及复合式。岩石碎屑成分为长石，含量为50.5%；石英含量为24.6%；岩屑含量低，为6.3%。此外，填隙物占13.4%，主要为方解石、石英质及黏土矿物。黏土矿物中伊利石较发育，约为45.8%；绿泥石含量较少，约为32.2%；高岭石含量最低，约为22.1%，长6 储层未见发育伊蒙混层。

2.2 物性特征

对河川区长6 储层岩心样品分析来看，长6 储层孔隙度在2.4%～19.0%，平均为10.2%；渗透率在（0.05～4.49）×10-3μm2，平均为0.88×10-3μm2（图2），研究区长6储层为中孔-特低渗型[8]。

图2 河川区长6 储层频率分布直方图

2.3 孔隙类型

根据5 口井的78 个样品点铸体薄片资料统计，长6 储层面孔率分布在2.0%～14.0%，平均8.2%；孔隙直径15.00～100.00 μm，平均49.13 μm，志丹-河川区长6储层为细-细微孔喉。本区孔隙类型主要有粒间孔和长石溶孔，粒间孔多发育为残余粒间孔（图3a），由黏土矿物胶结再经溶蚀作用对黏土矿物溶蚀而形成。长6储层砂岩储层的溶蚀作用主要表现为长石的溶蚀和填隙物的溶蚀。长石沿其解理缝、微裂缝及颗粒边缘被溶蚀形成长石溶蚀（图3b），溶蚀作用促进和改善孔隙喉道的发育及孔喉间的连通性。长6 储层也常见交代作用，主要可见（铁）方解石交代长石（图3c）。其次，还发育粒内孔和晶间孔，还存在少量裂缝（图3d～3f）。可见，研究区长6 储层属中、小孔，以溶孔-粒间孔组合为主[9]。

图3 志丹-河川区长6 储层孔隙类型

2.4 储层分类评价

本文根据研究区长6 储层孔渗数据、排驱压力、中值压力、压汞曲线等参数，结合上文的岩石学特征、物性特征、孔喉结构把长6 储层划分成两类。

2.4.1 一类储层 孔隙度平均值11.3%，渗透率平均值1.76×10-3μm2，物性较好。孔隙以粒间孔为主，占50.7%，其次长石溶孔，占21.3%。根据孔喉半径分布曲线，孔喉半径主要分布在0.100～2.500 μm（图4b）。排驱压力为0.171 MPa，中值压力为2.143 MPa，孔喉中值半径为0.350 μm，最大进汞饱和度为89.8%，毛管压力曲线向左下方偏移，倾斜程度较大，曲线陡峭（图4a），平均歪度为0.628 0，分选系数为0.878，表明储层分选度较好，储集能力较强。

图4 长6 储层压汞曲线及孔喉半径分布曲线

2.4.2 二类储层 孔隙度平均值7.9%，渗透率平均值0.15×10-3μm2，物性相对较差。孔隙以粒间孔为主，占34.2%，其次长石溶孔，占13.3%。根据孔喉分布曲线，孔喉半径主要分布在0.040～0.400 μm（图4d）。排驱压力为3.153 MPa，中值压力为15.972 MPa，孔喉中值半径为0.046 μm，最大进汞饱和度为88.0%。毛管压力曲线与一类储层相比向左下方倾斜程度小且较平缓（图4c），平均歪度为1.341 6，分选系数为0.039，表明储层分选度变差，储集能力比一类储层差。

3 储层敏感性评价

根据敏感性实验，掌握河川区长6 储层敏感性程度，可以有效避免伤害油田开发，提高采收率和产量。

3.1 储层水敏评价

注入储层的低矿化度流体，使得储层中黏土矿物发生水化膨胀[10]，继而脱落导致孔隙结构破坏，进而引起渗透率下降。根据实验结果显示，一类储层水敏指数均小于0.30，属于弱水敏；二类储层水敏指数等于0.30，是中等偏弱水敏（表1）。总体而言，填隙物中黏土矿物含量少，没有蒙脱石和伊蒙混层，因此，水敏对储层伤害相对较低。

表1 长6 储层水敏实验结果

3.2 储层酸敏评价

酸敏是指注入的酸性液体与储层中矿物产生化学反应的敏感程度，工作的酸性液体与地层中的矿物会发生化学反应，渗透率下降，孔喉半径缩小。研究区长6 储层含碳酸盐胶结物，以孔衬和充填产状分布于孔隙[11]。根据结果显示，酸敏指数在0.14～0.30，反映酸敏程度属于中等偏弱（表2）。因此，本区在开发过程中应对酸敏伤害予以重视。

表2 长6 储层酸敏实验结果

3.3 储层速敏评价

速敏是在注水作业中，由于流体流动的速度产生的水动力，储层微粒脱落，运移导致堵塞喉道，地层渗透率下降[12]。通过速敏实验找出流体流速的变化与渗透率下降关系，确定开始发生渗透率伤害的临界速度。

研究区长6 储层速敏指数在0.22～0.63。一类储层速敏指数较弱，平均速敏指数低于0.50，属于弱速敏；二类储层速敏指数较强，速敏指数大于0.50，属于中等偏强速敏，可见随着储层物性变差，速敏程度不断增强。总体反映出该研究区速敏程度中等-中等偏弱，属于中等速敏（表3）。长6 储层黏土矿物中高岭石颗粒含量少，其他微粒与碎屑颗粒结合较牢固，速敏伤害较弱。

表3 长6 储层速敏实验结果

3.4 储层盐敏评价

通过盐敏实验监测注水液体的矿化度对渗透率伤害情况，得出渗透率下降的临界矿化度。工作流体与地层水矿化度的差异会导致地层矿物脱落，造成渗透率的下降[13]。根据长6 储层盐敏实验显示，矿化度越低，对渗透率影响越大[14]。研究区储层产生盐敏伤害的临界盐度为25 g/L（表4）。

表4 长6 储层盐敏实验结果

3.5 储层碱敏评价

工作流体中含有的OH-与地层水中含有阳离子可能会发生化学反应沉淀或是碱液与地层中的酸性矿物发生反应产生沉积物，从而堵塞孔喉通道，导致渗透率下降。研究区碱性矿物较不发育，根据实验结果分析，碱敏指数在0.28～0.46，属于弱碱敏-中等碱敏（表5）。

表5 长6 储层碱敏实验结果

综上所述，研究区长6 储层对流体敏感显示出中等偏弱水敏、中等偏弱酸敏、中等速敏、中等偏弱盐敏和弱碱敏[15]，临界pH 值为11。一类储层与二类储层随着储层物性变差，敏感性也逐渐变差。总体来看，研究区长6 储层水敏较弱，速敏影响较小，开采过程中，控制注入流体的pH 值，谨防酸敏给储层造成的影响且注入的工作液矿化度应大于25 g/L。

通过敏感性实验结果分析，影响储层敏感性的原因是多种多样的，储层物性好坏，岩石矿物差异，矿物组成成分不同，地层水矿化度高低等均会对储层敏感度造成影响。

4 结论与建议

（1）河川区储层岩性主要为细粒长石砂岩。岩石分选度好，磨圆度强。长6 储层孔隙度在2.4%～19.0%，平均为10.2%；渗透率在（0.05～4.49）×10-3μm2，平均为0.88×10-3μm2，储层为中孔～特低渗型。长6 储层孔隙属中、小孔，以溶孔-粒间孔组合为主。

（2）根据长6 储层的孔渗数据、排驱压力、中值压力、孔喉半径等参数，结合岩石学特征、物性特征、孔喉结构把长6 储层划分成两类。一类储层与二类储层相比物性好，储存空间大，排驱压力大，中值压力小，歪度小，分选度好，毛管压力曲线向左下方偏移。通过敏感性分析进一步对比两类储层，一类储层与二类储层随着储层物性变差，敏感性也逐渐变差。

（3）河川区长6 储层中水敏矿物（蒙脱石、伊蒙混层）、速敏矿物（高岭石）发育较少、酸敏矿物（方解石、绿泥石）较为发育。根据实验数据表明，研究区显示出中等偏弱水敏、中等偏弱酸敏、中等速敏，临界流速为5.78 m/d，中等偏弱盐敏，临界矿化度为25 g/L 和弱碱敏，临界pH 值为11。在采取酸化和注水处理时，工作流体应保持合理抑制性，充分考虑酸敏、碱敏及盐敏伤害。