疏松砂砾岩储层弱酸性表活剂降黏解堵增产技术研究与应用

屈兴华，钟世铭，黄军英，杨昱，乔磊，田娜娟，邱杨

1.渤海钻探工程地质研究所，河北 任丘 062550；2.渤海钻探第二固井分公司，天津 300280；3.华北油田 开发事业部，河北 任丘 062552；4.渤海钻探工程技术处，天津 300450；5.华北油田 储气库管理处，河北 任丘 062552；6.中海石油(中国)有限公司 天津分公司，天津 300452

0 引言

砂砾岩体是指由于水体动力由高能到低能的快速转换，水体中的沉积载荷快速卸载沉积而形成的砂砾岩沉积体，常见的砂砾岩体包括冲积扇、扇三角洲和浊积扇等[1--3]。砂砾岩储层作为一种新的油气勘探开发领域，在中国的准噶尔盆地[4]、渤海湾盆地[5]和松辽盆地[6]等均有重大发现，显示出良好的勘探前景。快速沉积形成的砂砾岩体，其成熟度低、胶结性差、岩石强度低、黏土含量高[7]，具有机械、化学双重敏感性损害特征。在钻井、试油和生产过程中，该类储层极易受到各类液体的化学污染和压力悸动造成的机械损害，使得其导流能力下降。砂砾岩储层产能提升通常需要一定压裂措施改造，目前常用的压裂酸化技术，施工泵压高、排量大，极易破坏砂砾岩储层岩石骨架结构并造成速敏伤害。同时，常规施工液体未针对储层特性做过专业防膨处理，对储层黏土含量高的砂砾岩储层，易发生水化膨胀造成水敏伤害。此外，部分层段原油黏度较高、岩石孔隙亲油性润湿，也使得常规措施液体系无法起到有效降黏解堵作用，最终导致综合改造效果差[8--11]。笔者以河套盆地吉兰泰油田临河组疏松砂砾岩储层为研究对象，通过采用弱酸性表面活性剂降黏解堵技术，优选措施液体系，优化泵注设计，以期有效疏通储层渗流通道，改善原油流动能力，提高单井产量，开发出砂砾岩储层有效开发的新工艺。

1 区域地质概况

临河坳陷位于河套盆地西部(图1)，总体呈NE走向，为一中--新生代坳断叠合坳陷，具有东西分带、南北分区结构特征，以吉北变换带为界，南北划分两个凹陷，以北地区为巴彦淖尔凹陷，以南地区为吉兰泰凹陷(图1a)。

图1 临河坳陷地质概况图(a)[18]和吉华2断块临河组三段顶面构造图(图1b) Fig.1 Regional geological map of Linhe depression(a) and top surface structure of 3rd member of Linhe Formation in Jihua 2 fault block(b)

吉华2断块位于吉兰泰凹陷阿拉坦断鼻(图1b)，主要目的层包括古近系临河组(包括临一段E3l1、临二段E3l2、临三段E3l3)、白垩系固阳组及太古界(Ar)[12--13]。其中临河组主要沉积类型为冲积扇、扇三角洲[14--15]，纵向上多期扇体叠置，平面上不同扇体相对独立。储层岩性以含砾砂岩、砂砾岩及构造作用改造的碎裂砂岩为主。烃源岩主要位于下白垩统固阳组和渐新统临河组[16--17]。

2 砂砾岩储层特性

吉华2断块临河组砂砾岩储层质地相对疏松。碎屑颗粒分选差，次棱角状--次圆状，钙质胶结。孔隙类型以粒间孔为主，可见粒间溶孔和构造破碎粒内孔(图2)，孔隙发育程度随砂砾岩粒度变化而变化明显，填隙物主要为粒间伊蒙混层、伊利石和方解石，局部可见石盐。岩石有效孔隙度为16.68%～25.91%，渗透率(2.57～78.88)×10-3μm2。通过试油、试采发现，该层普遍存在出砂现象，部分井出砂严重，进一步表明储层岩石胶结性差。全岩定量分析显示，黏土含量较高，非均质性较强(表1)。岩样敏感性实验结果表明，临河组砂砾岩储层水敏、速敏、盐敏和碱敏较强，酸敏性较弱(图3)。

图2 吉华2X井临河组岩砂砾岩岩性及物性特征Fig.2 Petrological and petrophysical characteristics of sandy conglomerate of Linhe Formation in Well Jihua 2X

表1 吉华2断块临河组全岩分析数据表

a.水敏实验；b.速敏实验；c.盐敏实验；d.碱敏实验；e.酸敏实验。图3 临河组砂砾岩敏感性实验Fig.3 Sensitivity experiments of Linhe Formation sandy conglomerates

通过对吉华2断块临河组砂砾岩储层特征及层内流体综合分析，结合前人有关储层伤害研究成果[19--21]，认为造成临河组砂砾岩储层产量下降的主要因素包括以下4方面：

(1)疏松砂岩的应力敏感性强，随着地层流体的采出，地层孔隙压力降低，岩石骨架应力增大，骨架结构发生变形破坏，部分骨架砂粒变为自由砂，导致部分渗流通道发生闭合、堵塞。

(2)储层黏土矿物含量高，水敏性强，在钻井、完井及试油过程中，储层遭到该类流体污染，导致黏土矿物膨胀、油流通道堵塞、导流能力变差。

(3)储层岩石胶结疏松，速敏性较强，在作业和生产过程中，砂粒和粘土矿物逐渐运移积累，在近井地带聚集，堵塞油流通道。

(4)稠油中的重质组分通过范德华力、电子作用、配位作用及离子交换等吸附在矿物表面，堵塞地层孔道。

3 弱酸性表活剂对砂砾岩储层渗流性能改造评价

本次研究，优选HJQ--1型弱酸性表活剂解堵降黏液体系，通过措施液体系对岩石的水敏效应影响，对速敏形成堵塞物的解堵，以及对稠油的降黏，最终提升砂砾岩储层的渗流性能。

(1)HJQ--1型弱酸性表活剂对储层岩石的水敏性影响：注入HJQ--1型措施液，注入压差略有下降，岩石样品渗透性没有明显改变。表明措施液与储层配伍性优异，未对储层渗透能力造成伤害(表2)。

表2 HJQ--1型弱酸性表活剂水敏性实验数据表

(2)HJQ--1型弱酸性表活剂解堵能力：反向注入HJQ--1措施液后的岩石样品，再次注入地层水时的注入压差明显下降，渗透率提高至以前的3倍。表明措施液对速敏形成的堵塞物及渗流孔道具有很好的溶蚀疏通能力，可有效提高储层渗透率(表3)。

表3 HJQ--1型弱酸性表活剂储层解堵实验数据表

(3)HJQ--1型弱酸性表活剂降黏能力：措施液中的表活剂小分子通过渗入胶质沥青片状分子之间，破坏其紧密结构而降低原油黏度；随措施液加入量的增加，原油黏度降低明显，当措施液加入量为2%时，黏度降为原来的6.2%，具有最优经济性价比。当加入量超过2%时，措施液的降黏效果逐渐减弱(表4)。

表4 HJQ--1型弱酸性表活剂降黏实验数据表(注：实验期间室温为22.5℃)

4 现场应用及效果分析

吉华X井位于吉兰泰油田吉华2断块油藏较高部位，共试油5层，其中二试油层为临河组，储层深度1 636～1 648 m，采用MFE射孔测试联作工艺，二开抽汲定产日产油0.38 m3，测试结论为低产油层。原油相对密度(50℃)0.936 1 g/mL、黏度(50℃)186.2 mPa·s、胶质沥青含量44.3%、含蜡7.35%，为高含硫、高含蜡、多胶质原油，油质较差。第二次关井压力恢复双对数曲线图形态呈明显“厂”字形(图4)，反映储层导压能力强，导流能力差，近井筒地层存在严重污染，其污染半径约1.34 m。

图4 吉华X井临河组储层第二次关井压力恢复试井解释Fig.4 Well testing interpretation on pressure recovery of Linhe Formation during the 2nd shut-in of Well Jihua X

针对临河组二试油层的地质特征，通过油套环空注入2%含量HJQ--1型弱酸性表活剂措施液，设计处理半径11.5 m，排量2 m3/min，施工限压30 MPa。该层措施前日产原油0.38 m3，措施后日产原油63.91 m3， 增油近168倍(图5)， 措施效果显著。通过优化施工排量，控制压力上限，实现了“产量提升与储层保护”双重目标。

图5 吉华X井HJQ--1型弱酸性表活剂解堵施工综合曲线图Fig.5 Plug removing operation curves of HJQ--1 weakly acidic surfactant in Well Jihua X

5 结论

(1)吉华2断块临河组疏松砂砾岩储层具有成熟度低，胶结性差，黏土含量高，水敏、速敏、盐敏和碱敏较强，酸敏性较弱，非均质强等特征。

(2)HJQ--1型弱酸性表活剂在抗水敏、解除速敏堵塞物和降低稠油黏度等方面表现优异，能够有效防止黏土矿物膨胀，提高储层渗透率，增强原油流动性。

(3)HJQ--1型弱酸性表活剂措施液体系对吉华2断块临河组储层增产效果显著，现场适用性强，针对疏松砂砾岩储层稠油增产效果显著。