兴城气田储层敏感性实验研究

兴城气田储层敏感性实验研究

储层敏感是指当储层与外部水体接触时，由于外部水体与地层体没有形成，储层中粘土矿物的水化、颗粒流动或沉淀，从而减少透水性。储层敏感性一般包括速敏、水敏、酸敏、盐敏、碱敏等。储层敏感性分析的目的是研究各种敏感性对储层造成的伤害程度,以提出预防措施,保护油气层并提高油气层的最终采收率。兴城气田营城组气藏位于松辽盆地北部深层构造单元东南断陷区徐家围子断陷升平—兴城构造带上主力层段是营四段砂砾岩和营一段火山岩。1储层物性组成储层岩石的碎屑成分主要为岩屑,石英和长石的质量分数基本相当;杂基为泥质,质量分数0~40%;胶结物主要为水云母,其次是方解石。黏土矿物主要是伊利石,质量分数为88%~91%;其次是伊利石/蒙脱石混层,质量分数为2%~15%,混层矿物中蒙脱石的比例为15%;少数样品含有7%~8%的高岭石。营四段砂砾岩孔隙度为0.8%~8.8%,平均3.34%;渗透率(0.015~46.8)×10-3μm2,平均0.384×10-3μm2,储层物性总体表现为低孔、低渗特点。营一段火山岩孔隙度0.6%~20.7%,平均6.568%;渗透率(0.002~13.6)×10-3μm2,平均0.43×10-3μm2,属于低孔、低渗储层。地层水氯离子质量浓度143.0~2008.3mg·L-1,平均994.8mg·L-1,总矿化度5796.7~11336.0mg·L-1,平均9047.5mg·L-1;水型均为NaHCO3型。2岩心流动实验岩心流动实验是指通过测定岩心渗透率变化规律来评价油层损害问题的室内实验方法的总称。它是储层敏感性系统评价的重要组成部分,也是油层损害室内评价的主要手段。借助岩心分析,进行岩心流动实验,来进行敏感性分析。实验方法和评价标准按照SY/T5358—1994《砂岩储层敏感性评价实验方法》执行。2.1岩心的水敏程度在储层被钻开之前,储集层中的黏土矿物在地层水作用下达到膨胀平衡,地层水的化学成分改变或矿化度质量分数改变都可能破坏这种平衡而引起黏土膨胀,造成孔隙喉道缩小,渗透率降低。水敏性是指当与地层不配伍的外来流体进入地层后引起黏土膨胀、分散、运移,导致渗透率不同程度降低的现象。实验先用地层水(或模拟地层水)流过岩心,再用次地层水流过岩心,最后用去离子水流过岩心,测定3种不同矿化度(初始矿化度、矿化度减半、矿化度为零)的水对岩心渗透率的定量影响,分析储层的水敏程度。采用水敏指数来评价岩样的水敏程度,水敏指数计算公式如下:式中:I为水敏指数;Kw为用地层水测定的岩样渗透率,10-3μm2;Kw*为用蒸馏水测定的岩样渗透率,10-3μm2。水敏性试验评价指标见表1。3块岩心的水敏试验数据(见表2)表明:兴城气田水敏伤害程度范围为中等偏强,平均伤害为中等偏强。相比之下,营四段砂砾岩的水敏性伤害程度要强于营一段火山岩。产生水敏的原因主要是由储层的性质决定的。从黏土分析中可知,储层含有少量的蒙脱石和伊蒙混层,蒙脱石是强水敏矿物,伊蒙混层遇到淡水会发生膨胀,虽然量很少,但对于中低渗透层来说,伤害还是较大的;另外,储层的石英砂表面或胶结物带有微弱的电荷,容易发生离子交换,遇水形成水化膜,同样会使岩心孔喉变小,导致渗透率下降。综合上述原因储层呈现了中等偏强水敏性,由此可见在注水开发过程中,由水敏性产生的储层伤害是一个值得注意的问题。如果不采取措施,该区块储层随着注入水的不断介入,储层中的黏土矿物将逐渐膨胀,不断降低储层的渗流能力,最终将导致该区块注水压力逐渐升高,影响注入能力。2.2岩心盐敏试验当小于某一矿化度的流体进入储层后引起储层渗透率降低的现象称为储层的盐敏性。在进行盐敏性流动试验时,通过按矿化度递减的顺序向储层注入一系列盐溶液,观察渗透率的变化规律,确定导致渗透率明显下降的临界矿化度。岩心盐敏试验数据(见表3)表明:营一层段2块岩心伤害程度均为中等,营四段岩心伤害程度为强,总体来说,盐敏伤害程度为中等偏强,平均伤害为中等;临界矿化度为9375~13400mg·L-1,平均为10772mg·L-1。总的趋势是随着储层渗透率的降低,储层的盐敏性逐渐变强。相比之下,营四段砂砾岩的盐敏性伤害程度要强于营一段火山岩,盐敏程度和水敏相似,这主要还是水敏的因素造成的。对于兴城气田,随着油层流体矿化度不断降低,将对地层产生一定的伤害,在注水开发过程中要注意控制注入水的矿化度,如果注入水的矿化度低于临界矿化度,要考虑采取措施(酸化或使用黏稳剂)抑制注入水对地层造成的伤害。2.3储层透率与碱土酸敏性是指进入地层的酸化液与地层中的酸敏矿物发生反应,产生凝胶或沉淀,使地层渗透率下降。在酸敏实验中,砂岩颗粒骨架基本不与盐酸反应,主要是填隙物与盐酸反应。酸敏性实验可以了解准备用于酸化的酸液是否会对储层产生损害及损害程度,以便寻求更有效的酸化处理方案,保护储层。岩心酸敏试验资料表明,总体来说,酸敏伤害程度为弱—无。2.4岩心碱敏试验碱敏性是指碱性工作液与储集层岩石或储集层液体反应形成不溶物对储集层的伤害程度。地层水一般呈中或弱碱性,多数钻井液的pH值为8~12。高pH值钻井液进入储集层后,黏土和硅质矿物的结构被破坏,溶解后形成大量微粒,造成孔喉堵塞。研究区碱敏性矿物主要为易产生碱耗的白云石、高岭石、伊利石。分析实验的3块岩心碱敏试验资料(见表4),实验所用介质为不同pH值的KCl溶液。营一层段9-7-3岩心及营四层段岩心伤害程度为中等,营一层段1-7-11岩心为弱伤害。总体来说,碱敏伤害程度范围为弱—中等偏强,平均伤害为中等偏弱;临界pH值为8.5~11.5,平均为10.0。2.5储层及渗流对储层渗透率的影响速敏性是指因流体流动速度变化引起储层岩石中微粒运移堵塞喉道,造成渗透率降低。实验目的是要确定储层是否存在速敏,并找到使储层渗透率明显下降的临界流速。分析收集到的大庆评价的4块岩心模拟地层水流速敏感性实验资料,可以看出,总体来说,该区储层速敏性不明显,其速敏指数一般在0.5以下,平均为0.21,