興城氣田儲層敏感性實驗研究

興城氣田儲層敏感性實驗研究

儲層敏感是指當儲層與外部水體接觸時，由于外部水體與地層體沒有形成，儲層中粘土礦物的水化、顆粒流動或沉淀，從而減少透水性。儲層敏感性一般包括速敏、水敏、酸敏、鹽敏、堿敏等。儲層敏感性分析的目的是研究各種敏感性對儲層造成的傷害程度,以提出預防措施,保護油氣層并提高油氣層的最終采收率。興城氣田營城組氣藏位于松遼盆地北部深層構(gòu)造單元東南斷陷區(qū)徐家圍子斷陷升平—興城構(gòu)造帶上主力層段是營四段砂礫巖和營一段火山巖。1儲層物性組成儲層巖石的碎屑成分主要為巖屑,石英和長石的質(zhì)量分數(shù)基本相當;雜基為泥質(zhì),質(zhì)量分數(shù)0~40%;膠結(jié)物主要為水云母,其次是方解石。黏土礦物主要是伊利石,質(zhì)量分數(shù)為88%~91%;其次是伊利石/蒙脫石混層,質(zhì)量分數(shù)為2%~15%,混層礦物中蒙脫石的比例為15%;少數(shù)樣品含有7%~8%的高嶺石。營四段砂礫巖孔隙度為0.8%~8.8%,平均3.34%;滲透率(0.015~46.8)×10-3μm2,平均0.384×10-3μm2,儲層物性總體表現(xiàn)為低孔、低滲特點。營一段火山巖孔隙度0.6%~20.7%,平均6.568%;滲透率(0.002~13.6)×10-3μm2,平均0.43×10-3μm2,屬于低孔、低滲儲層。地層水氯離子質(zhì)量濃度143.0~2008.3mg·L-1,平均994.8mg·L-1,總礦化度5796.7~11336.0mg·L-1,平均9047.5mg·L-1;水型均為NaHCO3型。2巖心流動實驗巖心流動實驗是指通過測定巖心滲透率變化規(guī)律來評價油層損害問題的室內(nèi)實驗方法的總稱。它是儲層敏感性系統(tǒng)評價的重要組成部分,也是油層損害室內(nèi)評價的主要手段。借助巖心分析,進行巖心流動實驗,來進行敏感性分析。實驗方法和評價標準按照SY/T5358—1994《砂巖儲層敏感性評價實驗方法》執(zhí)行。2.1巖心的水敏程度在儲層被鉆開之前,儲集層中的黏土礦物在地層水作用下達到膨脹平衡,地層水的化學成分改變或礦化度質(zhì)量分數(shù)改變都可能破壞這種平衡而引起黏土膨脹,造成孔隙喉道縮小,滲透率降低。水敏性是指當與地層不配伍的外來流體進入地層后引起黏土膨脹、分散、運移,導致滲透率不同程度降低的現(xiàn)象。實驗先用地層水(或模擬地層水)流過巖心,再用次地層水流過巖心,最后用去離子水流過巖心,測定3種不同礦化度(初始礦化度、礦化度減半、礦化度為零)的水對巖心滲透率的定量影響,分析儲層的水敏程度。采用水敏指數(shù)來評價巖樣的水敏程度,水敏指數(shù)計算公式如下:式中:I為水敏指數(shù);Kw為用地層水測定的巖樣滲透率,10-3μm2;Kw*為用蒸餾水測定的巖樣滲透率,10-3μm2。水敏性試驗評價指標見表1。3塊巖心的水敏試驗數(shù)據(jù)(見表2)表明:興城氣田水敏傷害程度范圍為中等偏強,平均傷害為中等偏強。相比之下,營四段砂礫巖的水敏性傷害程度要強于營一段火山巖。產(chǎn)生水敏的原因主要是由儲層的性質(zhì)決定的。從黏土分析中可知,儲層含有少量的蒙脫石和伊蒙混層,蒙脫石是強水敏礦物,伊蒙混層遇到淡水會發(fā)生膨脹,雖然量很少,但對于中低滲透層來說,傷害還是較大的;另外,儲層的石英砂表面或膠結(jié)物帶有微弱的電荷,容易發(fā)生離子交換,遇水形成水化膜,同樣會使巖心孔喉變小,導致滲透率下降。綜合上述原因儲層呈現(xiàn)了中等偏強水敏性,由此可見在注水開發(fā)過程中,由水敏性產(chǎn)生的儲層傷害是一個值得注意的問題。如果不采取措施,該區(qū)塊儲層隨著注入水的不斷介入,儲層中的黏土礦物將逐漸膨脹,不斷降低儲層的滲流能力,最終將導致該區(qū)塊注水壓力逐漸升高,影響注入能力。2.2巖心鹽敏試驗當小于某一礦化度的流體進入儲層后引起儲層滲透率降低的現(xiàn)象稱為儲層的鹽敏性。在進行鹽敏性流動試驗時,通過按礦化度遞減的順序向儲層注入一系列鹽溶液,觀察滲透率的變化規(guī)律,確定導致滲透率明顯下降的臨界礦化度。巖心鹽敏試驗數(shù)據(jù)(見表3)表明:營一層段2塊巖心傷害程度均為中等,營四段巖心傷害程度為強,總體來說,鹽敏傷害程度為中等偏強,平均傷害為中等;臨界礦化度為9375~13400mg·L-1,平均為10772mg·L-1?？偟内厔菔请S著儲層滲透率的降低,儲層的鹽敏性逐漸變強。相比之下,營四段砂礫巖的鹽敏性傷害程度要強于營一段火山巖,鹽敏程度和水敏相似,這主要還是水敏的因素造成的。對于興城氣田,隨著油層流體礦化度不斷降低,將對地層產(chǎn)生一定的傷害,在注水開發(fā)過程中要注意控制注入水的礦化度,如果注入水的礦化度低于臨界礦化度,要考慮采取措施(酸化或使用黏穩(wěn)劑)抑制注入水對地層造成的傷害。2.3儲層透率與堿土酸敏性是指進入地層的酸化液與地層中的酸敏礦物發(fā)生反應,產(chǎn)生凝膠或沉淀,使地層滲透率下降。在酸敏實驗中,砂巖顆粒骨架基本不與鹽酸反應,主要是填隙物與鹽酸反應。酸敏性實驗可以了解準備用于酸化的酸液是否會對儲層產(chǎn)生損害及損害程度,以便尋求更有效的酸化處理方案,保護儲層。巖心酸敏試驗資料表明,總體來說,酸敏傷害程度為弱—無。2.4巖心堿敏試驗堿敏性是指堿性工作液與儲集層巖石或儲集層液體反應形成不溶物對儲集層的傷害程度。地層水一般呈中或弱堿性,多數(shù)鉆井液的pH值為8~12。高pH值鉆井液進入儲集層后,黏土和硅質(zhì)礦物的結(jié)構(gòu)被破壞,溶解后形成大量微粒,造成孔喉堵塞。研究區(qū)堿敏性礦物主要為易產(chǎn)生堿耗的白云石、高嶺石、伊利石。分析實驗的3塊巖心堿敏試驗資料(見表4),實驗所用介質(zhì)為不同pH值的KCl溶液。營一層段9-7-3巖心及營四層段巖心傷害程度為中等,營一層段1-7-11巖心為弱傷害?？傮w來說,堿敏傷害程度范圍為弱—中等偏強,平均傷害為中等偏弱;臨界pH值為8.5~11.5,平均為10.0。2.5儲層及滲流對儲層滲透率的影響速敏性是指因流體流動速度變化引起儲層巖石中微粒運移堵塞喉道,造成滲透率降低。實驗目的是要確定儲層是否存在速敏,并找到使儲層滲透率明顯下降的臨界流速。分析收集到的大慶評價的4塊巖心模擬地層水流速敏感性實驗資料,可以看出,總體來說,該區(qū)儲層速敏性不明顯,其速敏指數(shù)一般在0.5以下,平均為0.21,