油区储层敏感性评价

中国石化股份胜利油田分公司纯梁采油厂2009年12月李春芹一、造成油层伤害的原因油层伤害主要是由于储层与外来流体接触后，发生五敏效应或颗粒堵塞储层孔隙造成的。储层本身的特性是造成储层伤害的内因。外来流体的作用是造成储层伤害的外因，储层五敏即速敏、水敏、盐敏、酸敏、碱敏。储层敏感性1、速敏：是指因流体流动速度变化引起地层中微粒运移、堵塞喉道，造成渗透率下降的现象。2、水敏：是指与储层不配伍的外来流体进入储层后引起粘土矿物膨胀、分散运移而导致渗透率下降的现象。3、盐敏：是指储层在系列盐水的作用下，粘土矿物水化膨胀而导致渗透率下降的现象。4、酸敏：酸液进入储层后，与酸敏性矿物发生反应，产生沉淀或颗粒，导致渗透率下降的现象。5、碱敏：与储层接触到的工作液具有较高的PH值时，高PH值的液体进入地层后，导致地层中粘土矿物和硅质胶结的结构破坏，引起储层伤害6、压敏：因有效应力的变化引起渗透率下降的现象是1：1型层状构造硅酸岩高岭石的结晶构造晶面间距：0.715nm大多：范德华力少数：氢键力晶层内是原子的共价力速敏伤害机理高岭石水分子不易进入，不膨胀高岭石扫描电镜特征晶层内牢固，晶层间联系弱，在机械力作用下易沿层面解离，形成鳞片状微粒；同时与颗粒表面的附着力差，易脱落。书页状、蠕虫状、手风琴状分布在粒表或充填孔隙速敏伤害机理高岭石高岭石：易充填粒间孔，多见于小孔隙水活跃处，另外高岭石集合体由于其吸附性较差，在流体作用下，井筒附近有较强剪切力，高岭石易被打碎向喉道运移而堵塞喉道，在注水时应加入一定粘土稳定剂（速敏）。敏感性矿物速敏伤害机理速敏伤害机理速敏伤害机理盐、水敏伤害机理晶面间距：1.27~1.72nm范德华力层间吸引力弱，交换性阳离子带着大量水分进入晶层间，层间距离增大，膨胀层内阳离子被置换，主要发生在中间的八面体片上是2：1层型层状构造硅酸盐蒙皂石族矿物和混层矿物盐、水敏伤害机理蜂窝状、片状的蒙脱石或混层矿物作为孔隙衬里包覆在颗粒表面，与水接触面积大，经水化膨胀极易从骨架颗粒脱落下来蒙皂石族矿物和混层矿物混层矿物外力作用下水化膨胀后的蒙皂石分散示意图外力作用下分散的粘土微粒运移堵塞示意图蒙脱石是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的矿物，它们一般为块状或土状。蒙脱石晶体属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物。高分散性、悬浮性、膨润性、粘结性、吸附性伊—蒙混层：具有一定阳离子交换能力，在注水开发中易水化膨胀,应考虑加入适量防膨剂，减少对储层的伤害（水敏）。敏感性矿物伊利石的结晶构造范德华力K离强健晶面间距：1.0nm水分子难以进入晶层间，不膨胀速敏伤害机理是2：1层型层状构造硅酸盐伊利石片状：颗粒表面，呈包膜状，不运移，增加束缚水饱和度丝缕状：在颗粒之间搭桥，易被流体打碎产生运移速敏伤害机理速敏水敏是2：1层型层状构造硅酸盐伊利石速敏伤害机理伊利石：由蒙脱石杂基重结晶转化而来，其集合体表面都分布大量微孔隙，产生束缚水饱和度，极大降低K\SO（速敏）。敏感性矿物绿泥石矿物也是2：1层型层状矿物构造硅酸盐绿泥石的结晶构造晶面间距：1.42nm范德华力氢键静电力酸敏伤害机理绿泥石矿物也是2：1层型层状矿物构造硅酸盐绿泥石多呈叶片状、针叶状和花菜头状等，分布于岩心表面或充填孔隙中绿泥石晶层一般不具有膨胀性,绿泥石中富含Fe2+，Fe3+，酸化后随PH值上升，将生成Fe（OH）3和Fe（OH）2沉淀酸敏伤害机理速敏伤害机理花菜头状绿泥石：一族层状结构硅酸盐矿物,主要为Mg和Fe的矿物,有较强的酸敏性，在高氧及弱酸环境中，易产生胶状氢氧化铁沉淀而堵塞喉道。敏感性矿物矿物类型结构类型层间连接晶面间距阳离交换容量比表面自由膨胀水高岭石1：1分子键、氢键7.151~104~12080~140蒙脱石2：1分子键12.4~15.480~150600~8501629~1890伊利石2：1K离强健、分子键10.010~4065~180239绿泥石2：1+1静电、分子键、氢键14.310~400.7~120黏土矿物结构性质敏感性矿物含量试验层位伊利石%高岭石%绿泥石%伊蒙混层%样品数块沙四上1151.84.014.030.341244.05.313.537.34合计47.94.613.833.88粘土矿物X-衍射分析含量表实验室小层号全岩矿物组分相对含量%粘土石英钾长石斜长石方解石白云石块数128.843.03.021.011.812.542112.035.82.316.821.511.84合计10.439.42.618.916.612.18全岩矿物分析含量表1.1水敏性评价指标：采用水敏指数来评价储层的水敏性。水敏指数定义如下：Iw=（Kw-Kw*）/KwKw—地层水渗透率，10-3μm2Kw*—去离子水渗透率，10-3μm2敏感性评价指标水敏性程度Iw无水敏小于0.05弱水敏0.05—0.30中等水敏0.30—0.70强水敏大于0.701.2盐度敏感性评价指标：通过临界矿化度的大小来评价储层的盐敏程度。敏感性评价指标盐敏程度指标无盐敏Iw小于0.05弱盐敏Cc小于1000中等盐敏1000-10000强盐敏10000-30000极强盐敏Cc大于300001.3酸敏感性评价指标：采用酸敏指数评价储层的酸敏程度。酸敏指数定义如下：Ia=(Kw-Kwa)/KwKw—地层水渗透率，10-3μm2Kwa—通酸后渗透率，10-3μm2。敏感性评价指标盐敏程度指标无盐敏Iw小于0.05弱盐敏Cc小于1000中等盐敏1000-10000强盐敏10000-30000极强盐敏Cc大于300001.4碱敏感性评价：通过临界PH值来评价储层的碱敏程度。二、纯梁油区各油田储层特征及潜在敏感性分析（一）纯化油田储层特征及潜在敏感性分析纯化油田沙四上储层分为砂岩、碳酸盐岩两种类型。其中一、二、三砂层组为砂岩或以砂岩为主，其它砂层组以泥质灰岩为主，各砂层组不同小层之间岩性差异较大，层内非均质较严重。地层分选中等，杂基含量高，平均14.3%。胶结物主要为碳酸盐，含量高，平均含量达12.2%。石英次生加大，导致储层物性较差。粘土矿物以伊蒙混层为主，占粘土矿物的49%，其次为伊利石，占粘土总量的35%，再其次为高岭石、绿泥石，分别占9%和7%。纯化油田沙四下红层为长石粗粉砂岩，部分含泥质、灰质，岩性单一，杂基含量高，与沙四上相近。碳酸盐含量＜10%，明显低于沙四上。粘土矿物中伊蒙混层、伊利石含量也低于沙四上，而高岭石、绿泥石含量却高于沙四上。高岭石含量高达27%。孔吼以细喉道为主，层内差异明显，孔吼分选性、均质性差。从以上主要储层特征分析得出，沙四上储层可能存在以下潜在伤害：①由于该储层伊蒙混层含量高，可能导致储层具有一定程度的水敏性。②含量较高的碳酸盐胶结物和含量偏低的高岭石，可能使该储层不速敏或弱速敏。③沙四下储层由于粘土含量不高，故水敏性可能不是该储层的主要伤害因素。高岭石含量高达27%粘土矿物以伊蒙混层为主纯化油田储层敏感性评价表砂层组速度敏感性碱敏感性水敏感性临界矿化度（mg/l）酸敏感性沙四上纯一不敏中弱中20000-40000不敏纯二不敏弱弱10000弱盐酸敏纯三不敏弱弱20000-40000强土酸敏纯四不敏弱弱20000-40000中土酸敏纯五不敏弱弱10000-40000中土酸敏沙四下红一不敏不敏弱5000不敏红三弱弱弱10000-40000不敏红四弱弱弱40000弱土酸敏高岭石伊蒙混层伊蒙混层绿泥石（二）樊家油田储层特征及潜在敏感性分析樊家油田主要含油层系是沙三中4～7砂层组。胶结方式以孔隙式胶结为主，胶结类型为泥质和灰质胶结。孔隙类型以粒间孔和微孔隙为主，含有少量次生溶孔，储层非均质严重。粘土矿物含量为5～8%，其中伊/蒙混层占35～50%（混层比20%），伊利石占30～50%，高岭石含量变化大，有的层不含高岭石，有的层达40%，绿泥石含量一般低于5%；粘土矿物中约有50%以蜂窝状、卷曲发丝状充填在孔隙和孔喉中，其余呈泥块状，以颗粒形式充填。1、水敏感性储层粘土矿物含量较高，约为7%，含有水敏性矿物。这种储层常以水敏感性为主，遇淡水后粘土矿物大幅度膨胀，堵塞孔道，而且膨胀后的粘土矿物很容易分散运移，进一步堵塞孔道，造成储层水敏伤害。2、盐度敏感性由于储层中膨胀性粘土矿物含量高，而且有一部分以蜂窝状、卷曲发丝状充填在孔隙和孔喉中，在一定矿化度流体作用下，粘土矿物容易水化膨胀、分散运移，引起渗透率不同程度的下降。这种储层可能存在一定程度的盐度敏感性。3、酸敏感性储层中绿泥石含量较少，这样的储层酸敏感性伤害可能不会很强。但引起酸敏的因素很多，如酸化后容易引起颗粒脱落、运移，其它含铁矿物等。因此储层仍可能存在酸敏伤害。大芦湖水敏评价图大芦湖盐敏评价图大芦湖盐敏评价图大芦湖碱敏评价图大芦湖碱敏评价图大芦湖储层敏感性评价表砂层组速敏性水敏性盐敏性酸敏性碱敏性临界矿化度（mg/l）S3中4无强强中弱30000S3中5无强强中弱30000S3中6无中强中弱30000S3中7无中强中弱15000伊/蒙混层绿泥石（四）梁家楼油田储层特征及潜在敏感性分析地区伊/蒙%伊利石%高岭石%绿泥石%伊/蒙混层混层比梁中10879330梁北107758201、速度敏感性：虽然储层中存在高岭石等速敏性矿物，但它们是以胶结物和填隙物形式存在，且储层的成岩作用较强。因而不会产生大量的可运移的微粒，所以储层基本不存在速度敏感性或只具有较弱的速度敏感性。2、酸敏感性：储层中含有绿泥岩、铁方解石和铁白云石，当岩石与盐酸反应时，会释放出大量的铁离子，能形成大量的Fe(OH)3沉淀；当岩石与土酸反应时，会形成CaF2沉淀以及出现Fe(OH)3沉淀等。且酸蚀后，可能会产生大量的可运移的微粒随流体的流动而堵塞储层。所以储层可能具有较强的酸敏感性。（四）梁家楼油田储层特征及潜在敏感性分析3、碱敏感性：当碱性流体与储层接触时，地层中的粘土等矿物发生变化，但机理较复杂，储层可能具有较弱的碱敏感性。4、水敏感性、盐敏感性：根据矿物分析，储层中伊/蒙混层粘土矿物的相对含量为18～22%，混层比30，因地层水矿化度不高，因而当外来低矿化度或淡水工作液进入储层后，则会变为伊/蒙混层矿物的状态而对储层带来损害。所以，储层会具有不同程度的水敏感性和盐敏感性梁61长期冲刷,造成高龄石黏土运移梁家楼油田储层敏感性评价表单元井号速度敏感性碱敏感性盐敏感性水敏感性盐酸敏感性土酸敏感性临界矿化度（mg/l）梁中L38-6无无强弱无弱20000梁北L43-3无无弱中弱中弱中弱中40000L61-9弱无强中中中40000高岭石绿泥石伊/蒙混层粘土（五）正理庄油田储层特征及潜在敏感性分析1、储层特征这次研究的主要对象为正理庄油田正南、正中、正北及金北等四个区块的储层，取芯井分别是：正南油田东营组正气1井、沙一段正南8-16井、正中油田沙二段高23-6井、正北油田沙一段正12-9井、沙二下段为正12-14井、以及金北油田沙二段金31井。1.1正南1）东营组砂岩储层：分析段砂岩普遍成岩性差，以疏松含油砂岩和油浸砂岩为主；个别薄层发生强化学胶结，呈致密块状砂岩。岩性以长石岩屑砂岩和岩屑长石细砂岩为主，分选性好。碎屑成分石英占30～41%，长石占28～35%，钾长石稍多，岩屑约占25～38%，以石英岩、结晶岩、动力变质岩和中酸性喷出岩屑为主，少量泥质岩屑。砂岩胶结类型多属孔隙式和孔—隙接触式，泥质杂基呈鳞片状，含量多在3～8%，铁方解石、铁白云石胶结物低于5%。砂岩中粘土矿物以高岭石和蒙脱石为主，另有少量伊利石。该层分析段油层砂岩孔隙度一般为30～35%，平均为32.5%，空气渗透率差别较大，高者在1达西以上，一般在100～600毫达西之间。粒间孔隙发育，连通性好，面孔率一般高于15%，可见该段砂岩属于高孔、高渗储层。2）正南沙一段砂岩储层：分析段含油储层岩性以细粒岩屑砂岩为主，另有少量粗粒岩屑砂岩和岩屑粗粉砂岩。碎屑成分石英占25～40%，长石多在30～36%之间，岩屑占25～35%，粒度较粗的砂岩岩屑含量稍高。呈孔隙式胶结，泥质杂基占3～8%，多呈鳞片状，环颗粒