青龙台油田疏松砂岩储层敏感性分析

王 玲

(中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院， 辽宁 盘锦 124010)

1 研究区储层特征

1.1 岩性特征与矿物成分

青龙台油田沙三段储层属于扇三角洲前缘亚相沉积，埋深1 470～1 872 m，以细砾、含砾粗砂岩为主。砂岩中碎屑总含量比较高，在85%～95%，主要成分为石英、长石、岩屑，为岩屑质长石砂岩。砂岩颗粒直径一般为0.2～0.8 mm，颗粒磨圆度中等，为次圆次尖；分选较差，分选系数2.39。颗粒接触关系以点状为主，排列方式以支架为主，有少量游离和镶嵌状。填屑物含量一般为5%～15%，主要由黏土杂基和各种自生胶结物组成，泥质胶结为主，胶结类型以接触式为主，有少量孔隙式。黏土矿物X衍射分析18块样品，结果表明，高岭石含量最高，占60.9%～89.2%，平均为82%；其次为绿泥石，占6.1%～16.1%，平均10%；伊蒙混层含量2%～20.8%，平均5%；伊利石含量最少，占1.3%～5.8%，平均2.0%。

该区砂岩的结构成熟度、矿物成熟度均较低，泥质胶结物含量高，点状为主的颗粒接触方式、支架式的颗粒排列方式，导致储层出砂严重。

1.2 储层物性

据沙三段储层岩心分析资料统计，孔隙度为15.4%～27.4%，平均19.5%；空气渗透率为(0.015～2.270)×10-3μm2，平均0.67×10-3μm2，属于中孔-中高渗储层。

1.3 流体性质

地面原油密度0.906 5～0.948 7 g/cm3，50 ℃原油黏度56.02～124.68 mPa·s，凝固点-11～20 ℃，含蜡量2.55%～12.90%，胶质+沥青质含量14.89%～28.11%。原油性质好，为稀油油藏。

地层水中，氯离子含量513.1～577.3 mg/L，平均547.8 mg/L；重根含量1 881.6～2 298.2 mg/L，平均2 098.2 mg/L。地层水总矿化度3 882.9～4 419.2 mg/L，平均4 160.3 mg/L。水型为NaHCO3型。

2 储层敏感性评价

储层敏感性评价方法及程序，遵循《SY/T 5358-2010 储层敏感性流动实验评价方法》的规定。

2.1 速敏性

速敏性是指储层中各种附着微粒随流体运移速度的快慢而脱落、运移堵塞油气储层的孔隙喉道，造成储层的渗流能力下降的现象[1-3]。实验目的是确定储层是否存在速敏并找出使储层渗透率下降明显的临界流速。速敏实验结果(见表1)表明，该储层的速敏损害率是22.9%～37.6%，为弱—中等偏弱速敏；临界流量0.75～2.00 mL/min，将其换算成实际临界流速为10.4～26.8 m/d。

根据岩心速敏实验曲线形态(见图1，其中的渗透率比值，是指在不同流速下岩样渗透率与初始渗透率的比值)，可将其分为2类。

第一类，表现为渗透率随着流速的增加而下降。

研究发现，储层速敏性与储层所含的高岭石和伊利石等黏土矿物有关[4,5]。随着注入流速不断增大，书页状高岭石和伊利石等黏土矿物会发生破裂，造成不稳定颗粒运移、聚集，最终堵塞喉道，导致渗透率降低[6-8]。研究区沙三段储层的黏土矿物中高岭石含量较高，平均占82%，是造成岩样速敏损害的主要原因。

第二类，表现为渗透率随着流速的增加而上升。实验岩心较短，且注水速度大、压力高，导致部分细小的颗粒随着注入液体的不断冲刷而被带出岩心，从而造成了孔渗变大的假象。这恰恰说明储层存在速敏性。在实际地层中，这些运移的颗粒是无法冲出储层的，只会堵塞在储层的某个地方，日积月累就会严重损害储层，造成注水压力升高，注水量下降，甚至注不进水的情况[9]。

表1 岩心速敏性实验结果

图1 岩样的速敏性实验曲线

水敏性指的是与储层流体不配伍的外来流体进入储层而引起黏土膨胀、分散和运移，进而造成储层渗透率下降的现象。实验目的是通过测定地层水(模拟地层水)、50%地层水和蒸馏水通过岩样的渗透率，来确定流体对油气储层的损害程度。水敏性实验结果(见表2)表明，研究区沙三段储层水敏损害率为66.9%～81.3%，具有较强水敏性。

表2 岩心水敏性实验结果

研究发现，影响沙三段储层水敏性的因素主要有2个。

一是储层中所含的黏土矿物。大部分黏土矿物遇水都具有不同程度的膨胀性。其中，蒙脱石的膨胀能力是最强的，其次为伊蒙混层和绿蒙混层，而绿泥石和伊利石膨胀能力很弱，高岭石不具有膨胀性[9]。研究区沙三段储层不含蒙脱石，其水敏性主要是由伊蒙混层引起的。

表3 储层损害与孔喉半径的对应关系

2.3 盐敏性

盐敏性是指储层渗透率随注入流体矿化度降低而变化的可能性及其程度。实验目的是确定临界盐度。为确保储层不受伤害，施工液及注入水矿化度应高于临界盐度[10]。从盐度敏感性实验曲线(见图2)可以看出，随着实验流体盐度的降低，岩样渗透率不断下降。流体矿化度由10 000 mg/L下降到 5 000 mg/L时，各号岩样的渗透率变化不大；当流体矿化度由5 000 mg/L下降到2 500 mg/L时，各号岩样的渗透率均有明显的下降。由此可确定该区储层的临界矿化度为5 000 mg/L。

2.4 酸敏性

酸化是砂岩油藏开发中常用的一项增产措施，但若储层中存在酸敏性矿物，用酸不当就会对储层造成损害。酸敏性是指酸化液进入储层后，会与储层中酸敏性矿物发生反应，从而产生凝胶或沉淀，或者释放微粒，导致储层渗透率下降的现象。实验目的是分别测定酸化前后岩样的渗透率，进而确定酸化液是否会对储层产生损害以及损害的程度。

图2 岩样的盐度敏感性实验曲线

实验中所用酸液为行业标准土酸。酸敏性实验结果(见表4)表明，酸敏损害率37.4%～46.0%，均为中等偏弱酸敏。这主要是由于岩样的绿泥石含量相差不多，其分布为6.1%～10.3%。绿泥石属于酸敏性矿物，遇酸反应产生有害物Fe3+、Fe2+、Mg2+等。这些阳离子在地层水中会发生水解，当油水井投产后，储层中pH值升高，它们会以其氢氧化物的形式沉淀或生成凝胶，堵塞在孔隙喉道中，致使储层渗透率下降[11]。

表4 岩心酸敏性实验结果

2.5 碱敏性

碱敏性是指碱性工作液进入储层后，破坏储层中黏土矿物和硅质胶结物结构，造成黏土矿物解离和胶结物溶解，从而释放出微粒，堵塞吼道，导致储层渗透率下降。实验目的是了解岩样在碱性溶液中渗透率的变化情况，以及pH升高对储层的损害程度，确定临界pH值。碱敏性实验结果(见表5)表明岩心存在较强的碱敏性，碱敏损害率63.1%～82.6%，临界pH为8.5～10.0。

引起储层碱敏性损害的原因较复杂。温度比较低时，碱金属离子会与蒙脱石等黏土矿物表面附着的Ca2+、Mg2+等阳离子进行交换，阳离子进入溶液中产生不溶的氢氧化物沉淀，黏土表面因Ca2+覆盖率的下降而变得易于膨胀，而从砂粒表面上释放。温度比较高时，碱与高岭石反应最显著，反应产物会堵塞地层[12]。该区黏土矿物中高岭石平均含量为82%，是造成岩样碱敏性损害的主要原因。

表5 岩心碱敏性实验结果

3 结论及建议

(1) 青龙台油田沙三段储层为弱-中等偏弱速敏，临界流速10.4～26.8 m/d。该区油水井出砂的比率较高，几乎每口井都出砂，平均单井出砂6 m3。为防止储层流体流速过大而引起储层堵塞或出砂，建议将注水或采油速度控制在10 m/d以下。

(2) 该区储层具有较强水敏性，临界矿化度 5 000 mg/L。在钻完井作业过程中，应防止清水或低矿化度液体进入储层。在注水开发过程中，应确保注入水的矿化度高于临界盐度。若注入水矿化度低于临界盐度，应使用黏稳剂，避免入井流体对储层造成损害。

(3) 储层岩心对土酸呈现出中等偏弱酸敏性，通过优选酸化配方及合理的酸化工艺进行酸化作业，可以改善储层渗流能力。

(4) 该区储层具有较强的碱敏性，临界pH为8.5～10.0。在钻井、固井、压裂作业中，应注意避免滤液进入储层，工作液的pH值应该控制在8.5以下。