鄂尔多斯盆地姬塬油田长9储层物性特征研究

2014-12-14黄慧娟

地下水 2014年6期

黄慧娟，黄钢

(1.西安石油大学，陕西西安 710064;2.长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安 710018)

鄂尔多斯盆地是一个经过多期构造运动叠合形成的残余内陆克拉通盆地，是我国大中型多层系含油气盆地之一。盆地内沉积有自古生代以来的多套沉积体系，其中延长组(T3y)是一套在内陆湖泊三角洲沉积体系上发育的重要油气储集层。长9油层组属于延长组第三段(T3y5)，主要发育一套处于三角洲前缘亚相的砂岩储层[1]。研究区为姬塬地区东部，西起王盘山，东到新安边，北起砖井，南止铁边城，面积约3 837 km2，属黄土塬地貌，构造处于鄂尔多斯沉积盆地陕北斜坡中西部，总体呈一平缓的西倾单斜，倾角不足1°，局部发育差异压实作用形成的起伏较小轴向近东西或北东向的鼻状隆起。本次研究利用多种岩心分析资料及测井资料，对长9储层的岩石学、储集物性、孔隙结构和敏感性等特征进行综合分析研究。

1 储层基本特征

1.1 岩石学特征

据67口井117块薄片鉴定资料统计分析表明，姬塬油田长9储层主要以长石砂岩为主，岩屑长石砂岩次之(见图1);碎屑成分主要以长石类和石英类为主，其次为岩屑，其中石英占29.17%、长石占38.27%、岩屑为15.31%，长石含量略高于石英;填隙物平均体积为17.25%，主要成份有高岭石、水云母、绿泥石、方解石、铁方解石、硅质及浊沸石等。

图1 姬塬地区长9储层砂岩三角分类图

1.2 储层物性特征

对研究区长9储层117口井2997块岩样进行物性物性数据统计，分析得出长9孔隙度集中分布在8.5% ～16.0%之间，平均为 12.31%;渗透率集中分布在(0.1～0.5)×10-3um2之间，平均为 2.75×10-3um2，储层物性较差，属于油层低孔隙度、特低-超低渗透率储层。孔隙度和渗透率具有较好的正相关关系(见图2)。储层渗透性不但受孔隙和喉道大小的制约，还受孔隙结构的控制，这也是具有相同孔隙度岩样间却存在渗透性差异的主要原因。

图2 姬塬地区长9储层孔隙度与渗透率交会图

1.3 孔隙类型

对67口井116个薄片鉴定观察发现，研究区长9储层的孔隙类型包括原生孔隙和次生孔隙:其中原生孔隙以粒间孔为主，占72.5%;次生孔隙以长石溶孔为主，占24.7%，岩屑溶孔和晶间孔隙所占比较较小，仅占2.8%。所以，研究区长9储层的主要储集空间为原生粒间孔和次生长石溶孔，这些溶孔受后期的成岩作用影响较大，是改善储层物性并形成有效储集空间的关键。剩余粒间孔多数被绿泥石膜环包着，所以在绿泥石膜发育的地方，剩余粒间孔也比较发育，成岩作用相对较弱。而溶蚀粒间孔则受较强的成岩作用，主要是比较容易溶蚀的长石溶蚀形成的，也是一些岩屑和粘土填隙物经后期改造溶蚀形成(见图3)。

图3 姬塬地区长9储层显微结构特征图

1.4 孔隙结构特征

对42口井45个压汞资料分析表明，研究区长9储层排驱压力较大，平均为0.37 Mpa;反映储层连通喉道的集中程度不高，中值压力为2.58 Mpa;中值喉道半径较小，为0.34 μm，;最大进汞饱和度较高，为 70.48%;退汞效率较低，为23.80%。通过以上分析结合压汞曲线可以得知:长9曲线斜度大，没有明显的曲线平台(见图4)，研究区长9储层孔隙中微小孔隙发育，孔隙分选较差，孔隙结构复杂，储层渗透能力变差。

图4 姬塬地区长9储层压汞曲线特征图

2 储层敏感性分析

储层敏感性评价包括两部分内容:1)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;2)在岩相学分析的基础上，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。下面对研究区储层的敏感性进行具体阐述。

2.1 速敏性

砂岩储层的孔隙空间中分布着分散状、衬层状和搭桥状的粘土矿物(也包括少量的胶结不紧的碎屑颗粒)，如高岭石、毛发状伊利石，微晶石英、长石等，它们在外来液的作用下发生水化、膨胀和分散，然后以一定的流速进行流动运移，使得储层的储集物性变差，即所谓的“速敏”[2，3]。进行速敏试验的目的就是要通过流体流动试验，确定最佳的注入水流动速度(临界流速)，以保证储层内部颗粒不发生移动。它是整个敏感性及工作液损害评价的基础和起始点。姬塬地区长9速敏实验结果见表1，储层的速敏指数范围在21%～35%，平均速敏指数为25.9%，总体表现为弱速敏。

表1 姬塬油田长9储层岩心速敏实验评价结果

2.2 水敏性

储层水敏性是指当与地层不配伍的外来流体进入地层后，引起粘土矿物水化、膨胀、分散、迁移，从而导致渗透率不同程度下降的现象[2，3]。储层水敏程度一方面取决于储层内粘土矿物的类型及含量;另一方面取决于外来流体的矿化度。水敏性试验的主要目的是研究水敏性矿物(蒙脱石等)的水敏特征，必须使驱替速度低于临界流速，以保证没有"桥堵"发生，从而认为，这样产生渗透率变化是由于粘土矿物水化膨胀所引起的，以便确定注入水的最佳水介质性质[4]。姬塬地区长9水敏实验结果见表2，储层水敏指数范围在18%～%19，平均水敏指数为18.5%，属于弱水敏。

表2 姬塬油田长9储层岩心水敏实验评价结果

2.3 酸敏性

砂岩储层的压裂、酸化改造是一项很有效益的增产措施，尤其对低渗储层，通过注入酸液溶解岩石的某些基质，可以使地层渗透率提高。但是，如果酸处理不当，粘土矿物(包括部分碎屑颗粒)又会与酸发生反应进而产生大量沉淀物质，如 Fe(OH)3，非晶质 SiO2、CaF2等，这些物质在孔隙、喉道处分布以后，将会导致储层渗透率下降，即产生"酸敏"现象[2，3]。因此，通过酸敏试验，可以掌握注入酸对地层的改造程度，有效地改善储层。对于砂岩储层，酸化处理一般是土酸，即盐酸(HCL)和氢氟酸(HF)的混合物，酸敏程度主要与岩石中含铁矿物的多少有关(包括铁白云石、铁方解石、黄铁矿、菱铁矿、磁铁矿、绿泥石等)，含铁矿物含量越高，则储层酸敏性越强，反之，则酸敏性越弱。姬塬地区长9酸敏实验结果见表3，储层酸敏指数在13% ～39%之间，平均酸敏指数为24%，总体呈现为弱酸敏。

表3 姬塬油田长9储层岩心酸敏实验评价结果

表4 姬塬油田长9储层岩心酸敏实验评价结果

2.4 碱敏性

碱度敏感性是指碱性(pH ＞7)工作液进人储层后与储层岩石或储层液体接触，使储层渗透率下降的现象[2，3]。岩石中的矿物与注人的碱液反应，一方面是氢氧根离子减少;另一方面产生新生矿物，造成地层结垢，使渗透率降低。通过碱敏感性评价实验可以了解油层岩石与不同pH值盐水接触作用下岩石渗透率的变化过程，找出碱敏感性损害发生的条件(临界pH值)以及由碱敏感性引起的油层损害程度，为各种入井工作液pH值的确定提供依据。姬塬地区长9碱敏实验结果见表4，储层碱敏指数在48% ～379%之间，平均碱敏指数为61%，总体呈现为中等碱敏。

表5 姬塬油田长9储层岩心盐敏实验评价结果

2.5 盐敏性

当砂岩储层与外来流体接触时，岩石中粘土矿物原来的离子环境被破坏，尤其是当它与矿化度低的外来流体接触时，粘土矿物发生水化和阳离子交换，使粘土矿物的层间距离加大并开始分散，随着外来液体矿化度的逐渐下降，粘土矿物会在某一矿化度下发生明显的膨胀分散，出现渗透率急剧下降的现象称为盐敏性，而这个矿化度称为临界矿化度[2，3]。临界矿化度越小，地层与外来流体接触时适应低矿化度流体的能力越强(即盐敏性越弱);而临界矿化度越大，则地层的盐敏性越强。盐敏性试验的目的是评价膨胀性粘土矿物承受低盐流体的能力，找出临界矿化度，为现场施工，选择注入液和调整矿化度提供依据。姬塬地区长9盐敏实验结果见表5，盐敏程度总体呈现中等偏弱盐敏。