鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区储层敏感性评价

司 祺，王桂成，曹 聪

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

0 引言

研究储层敏感性特征可以防止在生产中发生敏感性，破坏储层[1-3]。油层保护是油田生产过程中必须考虑的部分，主要就是针对油层被伤害的类型及受伤害的程度制定下一步措施，而其首要方法就是对储层敏感性进行研究。鄂尔多斯盆地70%的油气资源富集在延长组中，由于储层与外来流体相互作用，再结合孔隙结构及矿物组成等多种因素，储层孔渗关系就会发生敏感性变化[4]，储层敏感性特征的主要控制因素为储层黏土矿物类型及其含量[5]，储层敏感性矿物的分布是影响敏感性强弱的最直接因素[6]。论文对鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区长6储层进行敏感性分析评价，开展储层敏感性流动实验，对储层受损害的程度进行评价，这不仅为该区的油田开发提供了依据，也为进一步保护油气层奠定基础。

1 地质背景

老草湾开发区地理位置位于陕西省延安市长县境内，构造位置位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡中段东部，延长油田西南与安塞杏川油田相连，南与宝塔盘龙油田相邻，北与靖边青阳岔油田和横山油田相望。本次研究层位主要为长6油层。

2 储层特征

2.1 岩石学特征

鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区三叠系延长组长6为三角洲前缘水下分流河道沉积。岩性主要细-中粒长石砂岩，其次细粒长石砂岩[7,8]。根据岩心、井壁取心的资料和扫描电镜资料统计鉴定结果表明，研究区储层砂岩具有以下特征：

2.1.1 碎屑成分及含量

长6岩石碎屑成分以长石为主，其次石英、各类岩屑、云母及少量的重矿物。其中：石英平均含量为25.2%；长石平均含量为54.3%；岩屑平均含量为7.99%，其他碎屑主要为云母，平均含量为3.53%。

2.1.2 填隙物成分及含量

长6胶结物含量为13.35%，类型主要为绿泥石，其次为方解石、浊沸石和硅质。

2.1.3 微观结构

研究区长6砂岩碎屑颗粒多次棱角状，分选中-好。胶结类型为孔隙式胶结，接触类型点-线接触。平均粒径3.08 mm，中值0.09～0.25 mm，平均标准偏差0.51。

总体上，本区长6砂岩粒度细、成分成熟度较低、结构成熟度较高、成岩作用较强，与区域砂岩特征一致。

a-采样岩心，108井，922.37 m；b-细—中粒长石砂岩。常见石英加大，部分孔隙被硅质充填，F001-2井，1 011 m；c-叶片状绿泥石集合体呈薄膜结构附着于碎屑颗粒表面。108井，922.37 m；d-叶片状绿泥石集合体呈薄膜结构附着于碎屑颗粒表面。7282井,1 134.22 m；e-叶片状绿泥石集合体中夹杂少量片丝状伊利石充填于粒间孔隙。108井，932.8 m；f-部分片丝状伊利石集合体附着于粒表、充填于粒间孔隙中。7259井，1 085.1 m图1 老草湾区岩心照片及显微照片Fig.1 Photographs and micrographs of cores in Laocaowan District

2.2 储层微观孔隙结构特征

研究区长6储层中原生孔隙主要发育较差的剩余粒间孔，面孔率一般为0.35%～13.45%，平均5.74%。孔隙形态多呈三角形、四边形及不规则状，孔隙半径变化大，一般为5～150 μm，平均45.08 μm，属于小孔隙。区内长6砂岩中主要见长石或岩屑颗粒被局部溶蚀而产生的次生孔隙，镜下可见颗粒沿解理缝强烈溶蚀淋滤呈残余状，或成蜂窝状，有时可见长石颗粒完全溶蚀，形成铸模孔。

3 岩石敏感性实验分析

3.1 水敏性

在储层中，阳离子交换作用可让黏土矿物与任何天然储层流体达到平衡的状态。但是，在注水开采或者钻井的过程中，外来流体侵入会破坏孔隙流体的平衡。当外来液体的矿化度低时，可膨胀的黏土便发生水化、膨胀、并进一步分散、脱落并迁移[9]，从而减小甚至堵塞孔隙喉道，使渗透率降低，造成储层伤害。地层内浸入与之不匹配的流体，造成黏土矿物水化、膨胀、分散、迁移，进一步使得渗透率有所下降的现象称为储层的水敏性。储层内黏土矿物的类型及含量决定了它的水敏程度。储层水敏性影响因素：层间阳离子交换能力：交换能力强→膨胀能力强；层间阳离子种类：K+无膨胀性，Ca2+、Na+有膨胀性(离子半径小)；外来流体性质：高浓度盐水膨胀性很弱，淡水膨胀性极强；临界盐度：盐度>临界盐度时渗透率变化不大；盐度<临界盐度：盐度下降，渗透率大幅度减小等。Kn为去离子水渗透率，Ki为岩样没有发生水化膨胀等物理化学作用的液体渗透率。由此可得水敏指数。根据水敏性流动实验评价指标，027为强水敏，108为中等偏强水敏，7282为中等偏弱水敏(表2)，实验水敏曲线见图2。

表1 鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区长6储层水敏实验结果Table 1 Water sensitivity test results of Chang 6 reservoir in Laocaowan area in the central-eastern Ordos Basin

表2 鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区水敏实验数据Table 2 Water sensitivity test data of Laocaowan area in the central-eastern Ordos Basin

a-027井；b-108井；c-7282井水敏曲线图2 鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区长6水敏曲线Fig.2 The water sensitivity curve of Chang 6 in Laocaowan area in the central-eastern Ordos Basin

3.2 速敏性

在储层内部孔壁和大颗粒之间，存在着非常细小的胶结牢固、半固结或松散状分布的微粒。当外来流体流经储层时，这些微粒可在孔隙中迁移，堵塞孔隙喉道，从而造成渗透率下降[10]。速敏性研究可以了解储层渗透率的变化以及储层的临界流速，以及渗透率与储层中流体流动速度的关系。渗透率伤害率是描述储层速敏性的一个重要指标。它定义为：储层流体达到“临界流速”后某一渗流速度时储层岩石渗透率的相对变化率。即：1-达到临界流速时某一流速下的渗透率/正常流速下储层岩石渗透率即：(1-Kn/Ki)%(表4)。根据速敏性流动实验评价指标，027井为弱速敏，108井为中等偏弱速敏，实验速敏曲线见图3。

表3 鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区长6储层速敏实验结果Table 3 Velocity sensitivity test results of Chang 6 reservoir in Laocaowan area in central-eastern Ordos Basin

表4 鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区速敏实验数据Table 4 Speed-sensitive experimental data of Laocaowan area in the central-eastern Ordos Basin

a-027井；b-108井速敏曲线图3 鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区长6速敏曲线Fig.3 Chang 6 velocity sensitivity curve in Laocaowan area in the central-eastern part of Ordos Basin

3.3 酸敏性

油层酸化处理可以通过溶解岩石中的某些物质来提高渗透率，从而显著提高油田产量。但在岩石矿物质溶解的同时，可能产生大量的沉淀物质。酸敏性是指酸液进入储层后与储层中的酸敏性矿物发生反应，产生凝胶、沉淀、或释放出微粒，致使储层渗透率下降的性质[11,12]。酸敏性是酸与原油、酸与岩、酸与反应产物、反应产物与反应产物、酸液中有机物等相互作用的结果。表5中Kn为酸化后地层水渗透率，Ki为地层水渗透率。由此可得酸敏指数。根据酸敏性流动实验评价指标，027井酸敏指数为0.635，为中等偏强酸敏，108井酸敏指数为0.577，为中等偏强酸敏，7227井酸敏指数为0.595，实验速敏曲线见图4。

表5 鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区长6储层酸敏实验结果Table 5 Acid sensitivity test results of Chang 6 reservoir in Laocaowan area in central-eastern Ordos Basin

表6 鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区酸敏实验数据Table 6 Acid sensitivity test data in Laocaowan area in the central-eastern Ordos Basin

a-027井酸敏曲线；b-108井酸敏曲线；c-7227井酸敏曲线图4 鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区长6酸敏曲线Fig.4 Acid sensitivity curve of Chang 6 in Laocaowan area in the central-eastern part of Ordos Basin

3.4 碱敏性

碱敏性是指碱性流体进入储层后，与储层岩石和流体接触而发生反应产生沉淀，并使储层渗流能力下降的现象[13-15]。碱性工作液与地层岩石反应程度弱于酸性工作液。碱性液体对储层渗流能力的影响主要是因为碱性工作液与地层长时间接触。表8中Kn为不同pH值下碱敏感性所测得岩样的渗透率，Ki为初始pH值碱液所对应的渗透率，它们的单位为10-3μm2，1-kn/ki即为碱敏损害程度。根据酸敏性流动实验评价指标，7259，108，7227三口井均为中等偏弱碱敏，实验速敏曲线见图5。

表7 鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区长6储层碱敏实验结果Table 7 Alkaline sensitivity test results of Chang 6 reservoir in Laocaowan area, central-eastern Ordos Basin

表8 鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区碱敏实验数据Table 8 Alkaline sensitivity test data in Laocaowan area in the central-eastern Ordos Basin

a-7259井碱敏曲线；b-108井碱敏曲线；c-7227井碱敏曲线图5 鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区长6碱敏曲线Fig.5 Alkaline sensitivity curve of Chang 6 in Laocaowan area, central-eastern Ordos Basin

3.5 盐敏性

储层的盐敏性是指渗透率随注入液矿化度降低而变化的可能性及其程度。储层在盐液中由于黏土矿物的水化、膨胀而导致渗透率下降的现象[16,17]。储层的盐敏性实际上也能度量储层耐受低矿化度流体的能力，指标为临界盐度[18]。当不同盐度的流体流经含黏土的储层时，在开始阶段，随着盐度的下降，岩样渗透率变化不大，但当盐度减小至某一临界值时，随着盐度的继续下降，渗透率将大幅度减小，此时的盐度称为临界盐度[19,20]。7259，108，7227三口井临界盐度均在5 000～10 000 mg/L之内(表9)，根据盐敏性流动实验评价指标，三口井均为弱盐敏，实验速敏曲线见图6。

表9 鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区长6储层盐敏实验结果Table 9 Results of salt sensitivity experiment of Chang 6 reservoir in Laocaowan area in central-eastern Ordos Basin

表10 鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区7259盐敏实验数据Table 10 7259 Salt Sensitivity Test Data in Laocaowan Area, Central-eastern Ordos Basin

a-7259井盐敏曲线；b-108井盐敏曲线；c-7227井盐敏曲线图6 鄂尔多斯盆地中东部老草湾地区长6盐敏曲线Fig.6 Salt sensitivity curve of Chang 6 in Laocaowan area in the central-eastern part of Ordos Basin

4 结论

(1)研究区长6储层敏感性总体表现为中等偏弱速敏、强水敏、中等偏强水敏、中等偏弱水敏、弱盐敏、中等偏强酸敏、中等偏弱碱敏。

(2)通过评价储层敏感性，确定了储层损害机理，针对不同的储层损害程度，提出相应的治理措施，进一步保护储层。