鄂尔多斯盆地中部龙咀沟区长2储层敏感性研究

黄 英 王桂成 曹 聪

(西安石油大学 地球科学与工程学院/陕西省油气成藏地质学重点实验室， 西安 710065)

1 区域地质背景

针对鄂尔多斯盆地龙咀沟区长2储层的敏感性问题进行研究。研究区位于下寺湾油田的中南部，与陕北斜坡共同发育一套沉积体系。该区长2油层组上部发育泥岩，对下部含油储层具有良好的封盖作用。延长组受三叠系末期印支运动的影响，地层抬升剥蚀，因此长2油层顶部大部分区域被侵蚀。

2 储层基本特征

2.1 岩石矿物学特征

研究区储层中主要含有长石砂岩，其特征为浅灰色、粒度较细；其次含有岩屑长石砂岩，其特征为粒度稍粗、中细粒(见图1)[1-2]。在这些岩石中，碎屑颗粒占据的空间最大，达到53.50%～85.30%，平均76.40%。这些颗粒类型主要是长石，平均含量约40.30%；其次是石英，平均含量约35.68%；此外，有少量岩屑(平均含量约3.76%)、云母(平均含量约3.34%)，以及少量的方解石、重矿物。

图1 龙咀沟区长2储层砂岩分类三角图

区内胶结物平均含量约14.20%，其中含量最多的是绿泥石(4.10%)，其次是方解石(3.00%)、石膏(2.40%)和铁方解石(2.50%)，含量最少的是石英质(0.60%)和菱铁矿石(0.20%)。其胶结方式有孔隙式、薄膜式、次生加大式、孔隙-薄膜式、薄膜-孔隙式，以薄膜-孔隙式为主[3-4]。在这些胶结物中，绿泥石主要以薄膜的形式出现在石英、长石等矿物颗粒的外围，铁方解石主要呈斑状充填颗粒之间的孔隙，石英矿物、长石矿物等主要通过次生加大的形式充填颗粒之间的孔隙，菱铁矿、石膏等主要通过其呈现出的不规则微晶集合体充填颗粒之间的孔隙。

2.2 孔隙特征

铸体薄片分析资料(见图2)显示：研究区长2储层主要孔隙类型是粒间溶孔，其次是粒内孔、晶间孔和铸膜孔[5]；孔隙面孔率约9.46%，平均孔径为27.0 μm；孔喉的分选性和连通性都较差，结构复杂，主要为中孔中细喉和中小细喉。储层孔隙度平均为13.40%，渗透率平均为2.47×10-3μm2，非均质性较强。

图2 岩石铸体薄片

3 储层敏感性分析

当不相匹配的流体进入到储层时，不同流体的物理化学性质不同，这必然会引起储层矿物结构及连通性的变化，从而对储集层产生不同程度的影响。因此，需要基于明确的储层特征对其敏感性进行分析[6-8]。

3.1 速敏性

由速敏实验中驱替速度与渗透率的关系(见图3)可知，当注入流体的流速加快时，渗透率会小幅下降，但总体上保持不变[9-10]。究其原因，是岩心胶结致密导致孔渗发育较差，导致滞留在孔隙中的颗粒不容易被冲走；同时，孔道较为细直，流体对孔道内壁产生的剪切力较小，当流速增大时渗透率保持相对稳定。这表明研究区不存在临界流速，当通过岩心的流体速度不断加快时，岩心渗透率会不断地发生变化。简而言之，当流速过高时岩心孔隙中的微小颗粒会发生运移，但不会造成储层堵塞，储层主要表现为弱速敏。

图3 速敏实验中驱替速度与渗透率的关系

3.2 水敏性

水敏性，是指当外来流体进入储层时，有可能发生一系列反应而导致黏土膨胀、分散及运移，从而使储层的孔渗性变差。水敏性主要是由储层中的矿物成分所决定，各黏土矿物的水敏性表现为：蒙脱石最强，伊利石与绿泥石次之，高岭石最弱。

储层的水敏程度用水敏指数Iw来评价[12-13]，其表达式为：

Iw=(K1-Kw)/K1

(1)

式中：Iw—— 水敏指数；

K1—— 标准盐水渗透率，μm2；

Kw—— 蒸馏水渗透率，μm2。

通过岩心水敏曲线变化(见图4)可以看出，岩心的水敏程度为中等偏弱。

研究区油田属于低孔、特低渗油田，且天然能力不足。从龙咀沟地区注水前后水驱油及相渗特征变化可看出(见表1)，水驱后最大孔喉半径缩小，退汞效率明显降低，束缚水饱和度及残余油饱和度增大，两相流区间变窄，驱油效率下降。其原因是，在注水开发的整个过程中，原先的接触式胶结物质会有局部被水冲刷掉，岩石骨架也在水的作用下从原位置处被冲走，从而使孔喉半径增大、连通性变好。由于微粒在水的作用下被运移至狭窄的喉道而导致堵塞，因此，注水时会使区内有的地方孔隙度增大，有的地方孔隙度减小，非均质性变强。在注水过程中，会产出大量的油和水，地层中有大量微粒也会随之被带出，从而使孔喉保持较好的连通性。总体上，地层孔隙度增大，这表明注水开发对研究区非常有利。

3.3 盐敏性

对于储层盐敏分析，可以通过储层渗透率的变化来确定其临界矿化度和调整注入水的矿化度。通过盐敏实验观察矿化度与渗透率的关系(见图5)，当注入水的矿化度降低时，储集层中的渗透率也会随之降低，二者呈线性关系。其原因是，当注入水的矿化度降低时，一些黏土矿物会产生膨胀现象，从而导致孔喉堵塞、渗透率下降。当注入的流体是蒸馏水时，渗透率可下降到原来的40%。因此，该区储层主要表现为弱盐敏，但无临界矿化度。

图5 盐敏实验中矿化度与渗透率的关系

3.4 酸敏性

当侵入储层的流体pH偏低时，容易与储层的矿物成分发生反应，从而产生一些微粒与沉淀物堵塞孔喉，使储层中的渗透率显著下降。进行酸敏性研究，是为了认识酸性流体对储层的伤害程度，进而优选酸性液体配方，选择最优的酸性处理措施。

通过酸敏实验，观察岩石与酸性液体接触后所发生的一系列反应。通常，岩石中的绿泥石易与酸发生反应生成沉淀物，使渗透率下降。酸敏性评价实验结果表明(见表2)，触遇酸性液体后储层的渗透率下降，酸敏指数为32%±2%，为中等酸敏性。由X-衍射分析数据可知，与其他矿物相比，绿泥石在黏土中的矿物含量相对较高，所以该区发生酸敏反应的概率非常大，不宜进行酸化改造。

表2 酸敏性评价实验结果部分数据

3.5 碱敏性

被注入储层后，碱性钻井液会发生一系列反应，形成沉淀物而堵塞储层中的孔喉，使储层中的渗透率下降。大多数钻井液的pH值都很高，被注入地层时会与储层中的硅质矿物发生化学反应，生成很多颗粒物。这些颗粒物就近储存于孔隙和喉道中，导致孔喉堵塞。此外，碱性钻井液会和Ca2+、Mg2+等离子生成无法溶解的物质，这些物质也会储存于孔隙和喉道中，导致渗透率降低。当注入的钻井液碱性比较强时，储层岩石中的黏土矿物、石英和长石等在碱性环境下又会进一步发生化学反应，形成硅质沉积物。这些硅质沉积物同样会存在于孔隙和喉道中，并导致渗透率降低，这时就会给储层带来很强的碱敏性伤害。由碱敏实验中pH与渗透率的关系(见图6)可以看出，储层碱敏指数为20%，碱敏程度较弱。

图6 碱敏实验中pH与渗透率的关系

4 结 语

研究区长2储层中细粒长石砂岩含量最高，其特征多为浅灰色、粒度较细；岩屑长石砂岩含量次之，其粒度稍粗。储层孔隙结构以中孔中细喉和中小细喉类型为主。龙咀沟地区长2低孔、特低渗透率储层敏感性呈现出“三弱、两中等”的特点，即弱速敏、弱盐敏、弱碱敏，以及中等偏弱水敏、中等酸敏。研究区发生酸敏反应的可能性较大，不宜进行酸化改造。根据龙咀沟地区长2储层敏感性特点采用注水开发，其效果显著，能够快速地提升地层能量，从而提高采收率。