致密砂岩储层敏感性分析及损害机理

朱国政　孙锦飞　张旭　孙连爽

摘 要：致密砂岩储层因其具有低孔、低渗、黏土矿物多样以及孔隙结构复杂等特点，在勘探开发过程中比较容易造成严重的储层损害。利用扫描电镜、铸体薄片、X-衍射黏土矿物等实验方法，分析研究区储层特征，分析储层敏感性及损伤机理。伊/蒙混层和蒙脱石的含量较高是形成强水敏和强盐敏的最主要因素，高岭石的存在是引起速敏的主要因素，绿泥石的存在使部分岩样呈弱酸敏性，石英颗粒及铝硅酸盐矿物的溶蚀是造成碱敏的最主要原因。

关键词：低渗油藏;致密砂岩;储层特征;储层损害

致密砂岩储层孔隙度低、渗透率低、孔隙结构复杂、微裂缝发育以及黏土矿物含量高等特点，在钻井、压裂酸化以及生产作业过程中外来流体与储层相互作用下，极容易引起储层敏感性变化，造成严重的储层损害，进而影响致密砂岩油藏的高效开发[1]。国内外对致密砂岩储层敏感性评价实验中通常采用行业标准中的岩心流动实验评价方法。本文以鄂尔多斯盆地某油田致密砂岩储层段为研究对象，通过薄片鉴定、X射线衍射、扫描电镜分析以及压汞测试实验等手段，对目标区块基本储层特征进行了研究[2]。并在此基础之上，通过大量的天然岩心流动实验评价，开展了储层敏感性的研究工作，分析了储层敏感性损害形成的机理。

一、储层特征

1.1岩石学特征

通过对研究区块岩石薄片的观察分析数据统计，依据砂岩成分—成因分类方法对研究区岩石类型进行研究。结果表明，研究区长6储层以长石砂岩、长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩为主，但不同地区岩石类型有所差异。岩屑及组合对物源区母岩有良好的反映，同时对成岩作用具有一定的影响和控制，特别是对粘土矿物的生成有很大的作用，本次研究对研究区岩屑成分也进行了统计分析。统计表明岩屑以是变质岩岩屑为主，相对含量占68.86%，其次为岩浆岩屑，占27.83%，二者和为96.69%，变质岩岩屑中以高变质岩岩屑含量最高，占21.83%，岩浆岩岩屑中以喷发岩岩屑含量最高，占17.74%。

常规物性测试表明长6储层砂岩平均孔隙度较低，其值在10%左右，属低孔储层。依据铸体薄片、阴极发光和电镜观察研究，研究区长6储层砂岩孔隙按成因可分为原生孔隙、次生孔隙两大类。原生孔隙，常指砂岩中现今保存下来的、由沉积作用造成的颗粒支撑孔隙，由于常规压实所用或胶结作用，原生粒间孔隙变小，现存的原生孔隙称为残余粒间孔隙，该类孔隙边界圆滑清晰。次生孔隙：主要指在原生孔隙的基础上经过一系列的成岩作用的改造而形成的孔隙。

1.2储层孔隙结构特征

常规压汞无法把孔隙和喉道分别描绘出来，其参数是对储层孔喉的总体反映，常规压汞分析中得到中值孔喉半径是反映储层孔喉大小特征的有效参数，数值越大，说明储层孔隙结构越好，储层渗流能力越强，储层质量越好。长6储层孔喉分布范围均较宽，故分选系数和变异系数都较大。

二、储层敏感性分析

2.1储层敏感性矿物

对储层造成损害的主要是矿物中的黏土矿物，其损害具体表现在两个方面，不同黏土矿物有着不同的敏感性特征，在这方面上，对储层造成的是直接伤害;第二方面是外来流体中不同的溶液与黏土矿物发生物理化学反应，造成的是间接反应。黏土矿物中的敏感性矿物存在是储层产生敏感性的主要原因。在油田的开采过程中，由于作业中于地层不配伍的工作液造成储层中黏土矿物发生水化膨胀分散运移，使储层的渗透率变差造成储层受到损害。

2.2储层孔隙结构影响

储层孔隙结构对储层敏感性的影响在于外来流体使黏土矿物等自身结构发生变化。通过实验数据可以看出，物性較好的储层，一般敏感性所造成的损害都相对较低，反之储层敏感性造成的损害指数高的储层，其物性也相对较差，尤其类似如水敏、速敏及盐敏等，储层物性和孔隙结构对敏感性程度有很大影响，这种规律更为明显。

通过研究表明，对储层敏感性起调控作用的是储层的孔隙结构。而物性之所以能够对敏感性起到一定的控制调节作用，就其原因主要是因为研究区物性的好坏与其孔隙结构的优劣具有一定的相关性。一般物性较差的储层，其孔喉的大小、形态及连通性也相对较差。如在渗透率低，孔喉半径小、连通性差的储集层中，即使只含有少量的敏感性矿物，也可能产生较强的敏感性伤害，致使渗流能力下降较快。

2.3储层敏感性分析

依据石油天然气行业《储层敏感性流动实验评价方法SY/T5358-2010》实验分析表明[3-4]：（1）12块岩样统计水敏损害率平均值率Dw为56.21%，其水敏损害程度为中等偏强。储层水敏性与地层水矿化度有关，地层水矿化度越高，水敏指数就越低。所以在油田开发过程中，当注入流体时，在保证低于临界流速时要尽可能使用矿化度低的液体。（2）14块岩样统计速敏损害率平均值率Dv为19.98%，其速敏损害程度为弱。研究区三区块速敏损害程度都为弱，低孔超低渗储层，流体在储层中流速较低。在油田注水过程中应注意流速不要超过临界流速。（3）实验采用的酸液为15%的HCl溶液，9块岩样统计酸敏损害率平均值率Dac为60.31%，其酸敏损害程度为中等偏强。（4）在碱敏实验中，在测定空气渗透率和地层水渗透率后，注入pH值由低到高的碱性溶液，11块岩样统计碱敏损害率平均值率Dal为31.38%，其碱敏损害程度为中等偏弱。（5）储层的盐敏性是指当矿化度不同的外来流体进入底层后，造成储层的黏土矿物水化膨胀，同时伴随着黏土矿物颗粒分散体运移，造成储层损害的现象。实验结果表明，研究区呈中等的盐敏性，平均当矿化度降低到1/2～1/3倍地层水矿化度时，岩心渗透率发生了明显降低，因此建议入井液流体的矿化要控制在1/2～1/3倍地层水以内即12080mg/L～6040mg/L之前。除此之外盐敏性损害仍与伊/蒙混层和高岭石有关。

三、结语

根据储层敏感性控制因素表明，长6储层的主要敏感性矿物是黏土矿物。黏土矿物主要有绿泥石、高岭石、伊利石和伊蒙混层。

参考文献

[1] 董兵强，邱正松，陆朝晖， 等.临兴区块致密砂岩气储层损害机理及钻井液优化[J].钻井液与完井液，2018，35（6）：65-70.

[2] 赵金，崔军平，陈彦武， 等.贺阳山地区延长组长4+5储层敏感性研究[J].石化技术，2020，27（2）：121-123.

[3] 黄维安，雷明，滕学清， 等.致密砂岩气藏损害机理及低损害钻井液优化[J].钻井液与完井液，2018，35（4）：33-38.

[4] 卢二付，沈延伟，李福军， 等.特低渗砂岩储层敏感性实验研究[J].石油化工应用，2014，33（12）：22-24，32.

作者简介：朱国政（1970-），男，汉族，陕西榆林市靖边县人，工程师，硕士，从事油田注水开发技术研究。