强水敏性稠油储层高温变化及微观剩余油特征研究

强水敏性稠油储层高温变化及微观剩余油特征研究
发布时间：2022-09-12T06:28:50.528Z 来源：《科技新时代》2022年第2月4期作者：赵衍彬
[导读] 金家油田沙一段稠油油藏具强水敏性，开发难度大，高温下储层变化机理认识不清制约了
赵衍彬
中石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257015）
摘要：金家油田沙一段稠油油藏具强水敏性，开发难度大，高温下储层变化机理认识不清制约了开发对策提出。

为此，在综合高压釜物模实验、热重和差热测试实验等结果的基础上，分析了高温下储层变化及微观剩余油特征，对研究剩余油分布和剩余油饱和度有较好的作用。

关键词：高温；强水敏；蒙脱石；稠油油藏；剩余油；金家油田
强水敏性稠油油藏具有原油粘度大、储层粘土含量高、水敏性强、开发难度大等特点。

前人开展了一系列研究，指导了敏感性稠油热采过程中储层变化的认识，但在储层高温变化及微观剩余油分布、高温下储层变化的内在机理等方面缺乏系统认识。

以具有强水敏性的金家油田沙一段油藏为例，开展了包括热重和差热测试实验、原油粘温测试实验、高压釜物模实验等，对其实验结果进行了对比性、综合性分析。

1 高温储层变化特征
1.1粘土矿物膨胀性变化
金家油田沙一段蒙脱石类型为钙基型，其膨胀性主要与晶格膨胀有关，而蒙脱石晶间距的变化主要由B位层间水的得失引起。

金家油田沙一段差热和热重测试结果显示平均温度在123～351℃，蒙脱石逐渐脱去B位层间水与高压釜物模实验后测得晶间距从100℃的1.8147nm逐渐下降到300℃的1.4215nm的现象基本一致。

说明高温对蒙脱石的膨胀性的影响主要在温度范围约为100～300℃，从不同温度点测得的晶间距大小来看，200℃前后晶间距变化较大，低于200℃，晶间距较大，蒙脱石表现为较强膨胀性，200℃以上的高温条件下时蒙脱石膨胀性已经显著减弱了。

1.2储层矿物溶蚀及转化
扫描电镜照片显示在100℃时颗粒棱角清晰，基本未见矿物溶蚀，150℃时颗粒表面多被溶蚀为麻点状，表现为轻微溶蚀；200～300℃时，溶蚀程度严重，石英被溶蚀成空壳状，长石被溶蚀成破碎状，粘土被溶蚀成残片状。

说明了在高温条件下，成岩矿物遭受溶蚀，随温度升高，溶蚀作用不断加剧。

高温对钙基蒙脱石、石英等成岩矿物溶蚀为新矿物产生提供了物质基础。

200℃时大量出现板条状斜钙沸石，300℃时方沸石晶粒增多，且晶形趋于完整，呈团粒状。

高温下，蒙脱石向伊利石转化。

1.3储层微观孔隙变化
100～150℃时，测得的平均孔径分别为23.6μm和59.7μm，其孔隙类型主要为中小孔，面孔率、比表面、偏度及峰态总体偏低但随温度升高而增大，主要是由于蒙脱石具有较强的膨胀性以及溶蚀作用形成微小颗粒充填孔喉造成的，而150℃孔隙总数明显高于100℃时，主要是由于溶蚀形成大量微小孔隙引起的。

1.4储层物性变化
100～150℃温度范围内，实验前后孔渗均大幅降低，储层物性变差。

主要是由于高温溶蚀形成溶蚀孔隙主要为微小孔，再加上蒙脱石膨胀性较强使得孔隙结构复杂化引起的。

2 高温下微观剩余油分布特征
金家油田沙一段原油粘度对温度有较强的敏感性，随温度增加原油粘度急剧下降，随温度升高，原油粘度进一步减小。

在150～200℃温度范围内，高压釜实验后，薄片含油率分别44.35～41.12%，出油变化率为31.9%～36.8%，出油变化率随温度升高而略微升高，剩余油产状仍以斑块状和连片状为主，但孤滴状、薄膜状、零星状原油占比重有所增加，说明在此温度范围内，温度升高有利于原油溢出，但效果不明显，剩余油富集。

在200～300℃温度范围内，高压釜实验后，薄片含油率为41.2～30.27%，与100～200℃温度相比，含油率明显下降，出油变化率范围为36.8～53.6%，出油变化率较高，斑块状和连片状原油明显减少，孤滴状、薄膜状、零星状所占比重显著增加（表1），说明温度超过200℃后，随温度升高，原油大量溢出，剩余油饱和度显著降低。

表1 高压釜实验后岩心薄片中不同原油产状变化
样品
编号温度
（℃）不同微观原油产状所占比重 %
斑块状连片状短棒状孤滴状薄膜状零星状
No.1 100 38.17 43.04 1.77 3.05 1.52 12.45
No.2 150 29.23 42.79 2.87 4.36 2.55 18.20
No.3 200 27.05 39.31 2.32 6.00 3.48 21.84
No.4 250 18.08 27.52 2.75 11.45 3.59 36.61
No.5 300 12.95 19.09 3.21 11.88 3.95 48.91
3敏感性储层高温变化机理
高温下，储层发生的变化，改变储层孔隙结构物性变化，最终影响储层质量和采收率。

100～150℃时蒙脱石保留大量B位层间水，晶间距大，膨胀性强，易堵塞孔喉，对储层影响较大。

由于储层孔隙结构变复杂、物性等变差，原油无法大量溢出，原油产状多以斑块状和连片状为主，剩余油富集，剩余油饱和度大。

150～200℃时蒙脱石失去部分B位层间水，晶间距明显减小，膨胀性明显减弱，由于储层物性改善不大，原油溢出效果不明显，剩余油较为富集，剩余油饱和度较大。

200～300℃时，蒙脱石逐渐失去全部B位层间水，晶间距减小，膨胀性减弱至逐渐消失，形成的大孔径溶蚀孔隙则改善储层整体孔隙结
构，使得物性变好，储层质量持续向好，再加上高温进一步降粘、增加流动性、高温裂解以及增大体积膨胀，使得斑块状、连片状原油易于溢出，剩余油产状多以孤滴状、薄膜状、零星状为主，剩余油饱和度明显下降。

一般在低于200℃以下的温度，蒙脱石膨胀性强、溶蚀作用弱，蒙脱石的强膨胀性使储层孔隙结构复杂、物性总体较差，不利于原油溢出。

对于在开发过程中涉及蒸汽注入、焖井及焖井后温度等问题需要确保低于200℃要防膨。

而高于200℃后，溶蚀形成大量大孔径孔隙，连通性变好，物性则持续变好，有利于原油大量溢出，对开发有利。

但同时，高温溶蚀产生大量颗粒，在采油过程中发生颗粒迁移以及迁移过程中与沥青质结合堵塞孔喉在实际生产中引起了油井出砂，井筒附近油泥封堵筛管等问题，造成供液不足，严重制约了敏感性稠油开发，需要研究解决溶蚀颗粒对储层影响的问题。

3 结论
（1）100～150℃时，蒙脱石晶间距较大，膨胀性强，易堵塞孔喉；溶蚀作用相对较弱，溶蚀形成的颗粒填积孔隙，形成的溶蚀孔隙多为微小孔隙，使得储层结构复杂、物性变差，不利原油溢出，剩余油富集，剩余油饱和度高。

（2）150～200℃时，蒙脱石膨胀性显著减弱，溶蚀产生溶蚀颗粒、新矿物堵塞孔喉，使储层结构复杂化，对储层质量改善起到负作用，微小孔溶蚀合并形成大孔隙，连通性变好，使储层物性由变差转变为变好，有利于原油溢出，但剩余油饱和度较高。

（3）200～300℃时，蒙脱石膨胀性减弱至逐渐消失，溶蚀作用进一步增强，孔径增大，连通性变好，储层物性变好，原油大量溢出，剩余油饱和度降低。

参考文献
[1] 顿铁军,张丽虹.黏土矿物与油层保护[M]. 西安:西北大学出版社, 1994.
[2] 牛嘉玉，刘尚奇，门存贵，等.稠油资源地质与开发利用[M],北京:科学出版社，2002，350-359.
作者简介：赵衍彬（1980-），男，副研究员，稠油室主任师，主要从事油藏开发地质方面的研究工作。