某盆地储层敏感性特征研究

哈尔滨工程大学硕士学位论文某盆地储层敏感性特征研究姓名：彭柏群申请学位级别：硕士专业：应用化学指导教师：张密林20030301摘要本文根据某盆地大量现场施工资料，选取２０口井的岩心，进行了其粘十矿物组成分析、岩心薄片形貌及结构分析，以及敏感性特征分析。

通过对储层岩矿特征、孔隙结构特征和物性特征分析，证明盆地的多数井段储集层含油、气性较差，仅少数井段较好。

根据粘十矿物的基本结构，结合粘土的水化膨胀、絮凝、分散情况，从理论上分析了粘士矿物对油层潜在的损害方式。

通过大量的粘土矿物分析数据，表明盆地粘十矿物在纵向上由浅到深的变化规律是：蒙皂石一高岭石组合（以蒙皂石为主）、高岭石一蒙皂石组合（以高岭石为主）、高岭石一伊利石组合（以高岭石为主）、伊利石一高岭石组合（以伊利石为主）、伊利石一绿泥石组合。

根据这些结果得出粘土矿物在盆地的浅层主要以膨胀的形式损害储层：在中层，主要以微粒运移的形式损害储层；在深层，主要以微粒运移和酸敏的形式损害储层。

储层敏感性实验研究证明，盆地的速敏性为弱到中速敏，水敏性第。

和第三凹陷较强，而第二凹陷的水敏性相对较弱；酸化研究表明，现场目前使用的几种酸型配比不适合对该盆地进行酸化改造，必须探索新的酸化途径和配方。

由敏感性实验证明，整个盆地的敏感性主要以水敏和速敏为主，因此本文的储层敏感性研究为油层保护提出如下解决方案：第一凹陷水敏性较强，要特别注意防止粘上矿物的水化膨胀：第二凹陷速敏性较强，要注意防止微粒迁移：第三凹陷渗透性较差，应以压裂改造为主。

关键词：粘土矿物储层敏感性油层保护速敏水敏ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｂａｓｅｄｏｎａｇｒｅａｔｄｅａｌｏｆｏｎ－ｔｈｅ—ｓｐｏｔｄａｔａｉｎｓｏｍｅｂａｓｉｎｓ．Ｌｏｇｃｏｒｅｓｆｒｏｍｔｗｅｎｔｙｗｅｌｌｓａｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏｐｅｒｆｏｒｍｃｌａｙｍｉｎｅｒａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｓｈａｐｅａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｌｉｃｅｃｏｒｅａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ．ＴｈｒｏｅＩｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｒｏｃｋｆｅａｔｕｒｅ，ｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｅａｔｕｒｅａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌｆｅａｔｕｒｅｏｆｒｅｓｅｒｖｏｉＬｉｔｔｕｒｎｓｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｏｉｌａｎｄｇａｓｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｎｍｏｓｔｗｅｌｌｉｎｔｅｒｖａｌｓｉｓｂａｄａｎｄｏｎｌｙａｆｅｗｗｅｌｌｉｎｔｅｒｖａｌｓａｒｅｇｏｏｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｂａｓｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｗｉｔｈｈｙｄｒｏｕｓｅｘｐａｎｓｉｏｎ，ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅａｎｄｄｉｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｍｅｔｈｏｄｂｙｗｈｉｃｈｃｌａｙｍｉｎｅｒａｌｄｏｅｓｄａｍａｇｅｔｏｒｅｓｅｒｖｏｉｒｉｓａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ．Ｔｈｒｏｕｇｈｍｕｃｈｃｌａｙｍｉｎｅｒａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｉｔｓｃｈａｎｇｉｎｇｒｅｇｕｌａｒｉｔｙｉｓｓｈｏｗｎｆｒｏｍｓｈａｌｌｏｗｔｏｄｅｅｐｖｅｒｔｉｃａｌｌＮｉ．ｅ．：ｓｍｅｃｔｉｔｅ－－ｋａｏｌｉｎｉｔｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ（ｍａｉｎｌｙｓｍｅｃｔｉｔｅ），ｋａｏｌｉｎｉｔｅ－－ｓｍｅｃｔｉｔｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ（ｍａｉｎｌｙｋａｏｌｉｎｉｔｅ），ｋａｏｌｉｎｉｔｅ—ｉｌｌｉｔｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ（ｍａｉｎｌｙｋａｏｌｉｎｉｔｅ），ｉｌｌｉｔｅ—ｋａｏｌｉｎｉｔｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ（ｍａｉｎｌｙｉｌｌｉｔｅ），ｉｔｌｉｔｅ—ｃｈｌｏｒｉｔｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ．Ｓｏｉｔｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｉｎｔｈｅｓｈａｌｌｏｗｌａｙｅｒ，ｃｌａｙｍｉｎｅｒａｌｄｏｅｓｄａｍａｇｅｔｏｒｅｓｅｒｖｏｉｒｂｙｍｅａｎｓｏｆｅｘｐａｎｓｉｏｎ，ｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅｌａｙｅｒｂｙｍｅａｎｓｏｆｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｔｒａｎｓｍｉｔ，ｉｎｔｈｅｄｅｅｐｌａｙｅｒｂｙｍｅａｎｓｏｆｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｔｒａｎｓｍｉｔａｎｄａｃｉｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔＮＴｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｔｅｓｔｔｕｒｎｓｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｂａｓｉｎｉｓｗｅａｋｔｏｍｅｄｉｕｍ，ｗａｔｅｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｉｓｓｔｒｏｎｇｉｎｆｉｒｓｔｓａｇａｎｄｔｈｉｒｄｓａｇａｎｄｗｅａｋｉｎｔｈｅｓｅｃｏｎｄｓａｇ．Ａｃｉｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｓｅｖｅｒａｌｔｙｐｅｓｏｆａｃｉｄｏｎｔｈｅｓｐｏｔａｒｅｕｎｆｉｔｆｏｒａｃｉｄｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｂａｓｉｎａｎｄｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｄｉｓｃｏｖｅｒｎｅｗａｃｉｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｎｄｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｔｅｓｔｔｕｒｎｓｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｗｈｏｌｅｂａｓｉｎｉｓｍａｉｎｌｙｗａｔｅｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ．Ｓｏｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｉｎｔｈｉｓｆｏｌｌｏｗｓ．ＷａｔｅｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｆｉｒｓｔｓａｇｉｓｐａｐｅｒｇｉｖｅｓｏｒｔｉｅＳｏｌｖｉｎｇＳｃｈｅｍｅｓａｓｓｔｒｏｎｇ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｈｙｄｒｏｕｓｅｘｐａｎｓｉｏｎｏｆｃｌａｙｍｉｎｅｒａｌ；ｖｅｌｏｃｉｔｙｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄｓａｇｉｓｓｔｒｏｎｇ，ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｔｒａｎｓｍｉｔ；ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｔｈｉｒｄｓａｇｉｓｂａｄ．ｔｏｄｏｆｒａｃｔｕｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｍａｉｎｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｌａｙｍｉｎｅｒａｌ，Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ＲｅｓｅｒｖｏｉｒｐｒｅｓｅｒｖａｔｍｎＶｅｌｏｃｉｔｙｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，Ｗａｔｅｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ；；；；。

；；一．．．．三塑兰墓量绁鎏圭兰２笙苎第１章绪论１．１概述石油工业一诞生在客观上就存在油层伤害和保护问题，油层伤害不仅损失油气资源，提高生产成本，对石油天然气工业来说也是一个非常复杂而严重的问题“。

５１。

在油气层被打开前，地层中矿物及流体基本上处于一种物理的、化学的、热动力学的、水动力学的平衡状态。

钻井、完井、采油等作业都可能破坏这种平衡，导致油层伤害。

油层伤害的原因是多方面的，也是极其复杂的，综合起来有以下几个方面：１、在油井建成（钻井、完井、修井、增产作业）和开采的每一阶段，都可能产生油层伤害。

２、在各种井下作业工程中，工作液中的固相颗粒对油层的堵塞。

３、外来流体与地层流体不配伍造成的伤害。

４、入浸的滤液与地层流体的化学反应造成的伤害。

５、外来流体与地层中原油乳化，使流体粘度增加，降低了流体的自由流动能力。

根据这些因素，油层保护主要从下面几个方面考虑：１、不浚进入的外来流体（包括它的滤液）和固相颗粒，要尽量保证不进入或少进入油层。

２、必须进入的流体（如酸化液、压裂液、注入水等），应与储层有较好的配伍性，尽可能采用无固相工作液。

３、凡进入地层的工作液、固相颗粒，可以用化学方法（酸蚀、酸化）或物理方法（如射孔）解堵、排液。

４、尽量减少施工过程中的事故。

５、保护油层要遵循预防为主的原则。

油层一旦被污染，恢复渗透率是相当困难的，所以解堵补救工作只能是辅助的。

１．２课题的来源及研究意义油层保护是油田必须研究的课题，而保护油层最主要的就是要搞清楚油层可能的伤害类型，以及伤害的程度，从而采取相应的对策。

在储层伤害评价研究中，储层敏感性评价是最主要的手段之一。

储层敏感性评价包括两方面的内容，一是从岩相学分析的角度，评价储层的敏感性矿物特征，研究储层潜在的伤害因素；二是在岩相学分析分析的基础上，选择代表性的样品，进行敏感性实验，通过测定岩石与各种外来工作液接触前后渗透率的变化，来评价工作液对储层的伤害程度。

不同地区地质特征不同，油层伤害的程度也不同。

如冀东油田由于地层年代较新，岩石成岩作用弱，胶结疏松，外来流体的主要影响是速敏和出砂问题，四川气田为海相地层，酸的影响占主导地位。

ｘ盆地地质特征复杂，特别是粘土矿物含量高（一般在２０％左右），不同的凹陷矿物组成差异较大，储层受外来流体的影响极易被污染，正确认识其敏感性特征是本次研究的关键，通过对ｘ盆地的敏感性特征研究，为ｘ盆地保护油层提供指导依据，对ｘ盆地的勘探和开发具有重要意义。

１．３国内外研究现状在上世纪中叶至后期国外开始了油层损害的室内研究捌，美国岩心公司在实验室就设计出有效的工程施工方案（见图１．１）。

该方案根据岩相学的理论，通过Ｘ射线衍射、扫描电井和薄片分析等技２术，阐明了储层敏感性分析对确定潜在问题的程度及变化规律的重要性。

油气层敏感性分析包括岩心柱的选择、静态敏感性实验、流速敏感性实验、流体接触程序评价、盐度评价、钻井泥浆的损害评价等，通过实验确定外来流体对渗透率的影响程度，根据这项评价选择最佳的钻井液、完井液、射孔液、酸化、压裂液等的配方和最佳施工方案。

然后在根据现场实际情况进行系列实验对比，选择最经济有效的方案供旌工设计。

油气层敏感性分析见图１．２。

搓品逢竖常规或井壁取芯样品、钻井岩屑—／—一—～＼ｌ墨数线堑盟担描电镱薄片分析ｌ＜４¨的粘土矿物自生矿物相的来源、形孔隙结构、构造｜＞４ｕ的粘土矿物态和空间位置ｌ＼／＼Ｉ．Ｉ有潜在储层的问题无潜在储层的问题日圳鬻Ｌ＼凳量臼推荐措施钴井、完井、采油、增产图１．１美国岩心公司的工程施工方案３现阶段国外油层保护研究主要分为两个方面“３：一是根据过去的研究成果，研制油气层损害评价软件，即所谓的专家系统，使油气层损害评价逐步向自动化和智能化方向发展，如美国岩心公司正在研制的智能型专家系统；二是在敏感性评价的基础上，结合现场实际研制新的工作液配方，以减少工作液对油层的损害。

如在工作液中加入粘土稳定剂可防止粘土膨胀或分散运移带来的伤害；在酸化工作液中加入酯类或有机酸作为ＰＨ缓冲剂，以延缓氢氧化铁沉淀的产生。

油气层敏感性分析程序ｌｌｌｌ｛常规岩心分析｛扫摇电镜ｊ【－一射线衍射Ｉ薄片分析ｆｌＩ『选择岩心ｌ静态流速系列注入流盐度评价钻井泥浆ｌ敏感性实验敏感性实验体评价实验损害评价敏感性程度及变化规律对钻井、完井、采油、增产（注水）提出推荐措施图１．２油气层敏感性分析流程图４国内油气层损害问题的研究始上于上世纪八十年代末，虽然起步较晚，但发展较快。

目前，石油勘探开发科学研究院、西南石油学院、胜利、辽河、华北、中原、长庆、四川等单位针对生产中出现的油层损害问题，较系统地研究了评价油层损害的各种实验方法，基本上形成了一套能适用于不同类型油藏的评价实验程序。