毛建英 崔俊 毛建军 肖斌 毛筱菲 邓文

1.中国石油青海油田分公司勘探开发研究院 2.中国石油青海油田分公司钻采工艺研究院 3.国家管网西南管道天水输油气分公司 4.中国石油青海油田分公司采油一厂

英雄岭坳陷为柴达木盆地新生界油气资源最丰富的凹陷，烃源岩生烃指标好，厚度大，烃源岩最厚可达4 000 m[1]，其周缘已发现尕斯、花土沟、油砂山、英东等碎屑岩油藏。近年来，针对湖相碳酸盐岩相继发现了英西、英中、干柴沟碳酸盐岩油藏，勘探潜力巨大[2]。干柴沟地区位于英雄岭构造带西北部，下干柴沟组上段(E32)地层自上而下分为6个油组，Ⅵ～Ⅲ油组发育湖相页岩，Ⅱ油组发育块状碳酸盐岩，白云石化程度高，晶间孔发育，但孔径小，渗流能力差，为致密低渗储层，Ⅱ-5小层开始向上沉积了多套盐层，盐层单层厚度可达4 m，累积厚度30～40 m，平面上分布稳定，为研究区油气聚集成藏提供了优越的封盖条件。碳酸盐岩储层中酸性气体(H2S、CO2)含量较高，储层黏土矿物长期存在于酸性环境下，接触的工作液pH值一般都高，这些因素都会对储层带来一定的损害。因此，对碳酸盐岩储层损害机理及保护措施的研究尤为重要。一般认为，水锁、外来固相颗粒堵塞、滤液侵入、应力敏感和裂缝滞后损害等因素是碳酸盐岩储层损害的主要原因，罗向荣等[3]研究了应力对碳酸盐岩储层渗透率的影响，路岩[4]研究了阿姆河盆地碳酸盐岩储层五敏伤害及储层保护措施。

针对干柴沟下干柴沟组上段(E32)Ⅱ油组致密碳酸盐岩，开展了储层特征分析及储层伤害室内实验分析，评价储层伤害程度及伤害机理，为研究区钻井、压裂、试油等施工作业提供参考。

1 储层地质特征

1.1 岩石学特征

根据ECS岩性扫描资料统计，干柴沟地区E32Ⅱ油组灰云岩占13.4%(w)，泥质灰云岩占45.5%(w)，砂岩占11.0%(w)，泥岩占20.3%(w)，盐岩占9.8%(w)，砂岩颗粒分选差、杂基含量高，胶结程度高，物性差，在该区为非有效储层。因此，储层岩性为灰云岩、泥质灰云岩。灰云岩、泥质灰云岩主要由白云石、方解石组成，混杂少量陆源粉砂、黏土矿物、膏盐类矿物(硬石膏、钙芒硝、氯化钠)、黄铁矿等(见表1)；黏土矿物类型以伊利石(57.1%，w)+伊蒙混层(32.9%，w)组合为主，少量绿泥石(10.0%，w)；灰云岩、泥质灰云岩为泥晶结构，碳酸盐晶体粒径2～4 μm(见图1(g))，粉砂及黏土矿物与碳酸盐矿物混杂分布，膏岩类矿物呈斑晶状分布，晶体粒径2～20 mm(见图1(c))，黄铁矿发育，呈霉球状，部分聚集呈集块状。

以碳酸盐矿物为主的储层利于酸化，同时碳酸盐矿物为脆性矿物，利于体积压裂，因此，碳酸盐岩储层利于开展压裂酸化作业[5]。同时，这种混积特征明显的碳酸盐岩储层，在酸化过程容易释放黏土、长英质微粒，产生微粒运移，堵塞喉道、微裂缝，引起储层伤害。

表1 干柴沟E32Ⅱ油组储层X衍射全岩矿物统计表样号岩性矿物名称及质量分数/%石英长石白云石方解石石盐黄铁矿硬石膏钙芒硝黏土2泥质灰云岩10.710.239.312.60.8-0.88.217.412泥质灰云岩14.810.031.116.10.97.70.7-18.777泥质灰云岩9.76.638.623.80.85.60.7-14.282泥质灰云岩20.412.027.214.40.63.31.11.819.23灰云岩6.08.038.57.6-10.80.517.611.09灰云岩7.55.829.641.6-3.0--12.521灰云岩3.52.787.6-1.1--1.33.872灰云岩12.97.746.616.40.65.60.7-9.5平均值10.77.942.318.90.86.00.87.213.3

1.2 储层物性特征

根据岩心实测孔渗数据统计(见图2)，岩心孔隙度分布范围为0.1%～16.4%，平均值为6.0%，以大于6.0%为有效储层，剔除孔隙度小于6.0%的样品，平均值为8.3%；岩心渗透率分布为(0.01～55.31)×10-3μm2，平均为1.38×10-3μm2，为低孔特低渗储层。

1.3 储集空间类型及孔隙结构

研究区储层岩性为灰云岩、泥质灰云岩，泥晶结构，储层储集空间以白云石晶间孔为主，占比约85%，晶间孔孔径0.5～2.0 μm，弥散状分布，具有孔径小，数量多的特点(见图1(h))，为研究区储层普遍含油提供了良好的储集条件；研究区处于生烃凹陷内，源储一体，晶间孔普遍受有机酸溶蚀作用改造，但没有改变晶间孔孔径小，数量多的基本特征，局部溶蚀作用强，可形成溶蚀孔隙，孔径5～20 μm，溶蚀孔约占15%(见图1(f))；研究区发育两类裂缝，一是高角度构造裂缝，块状灰云岩受构造应力影响多见高角度构造裂缝(见图1(a))，另一类为层理缝，纹层状泥质灰云岩，发育层理缝(见图1(b))，裂缝的发育极大地提高了以晶间孔为主的致密储层的渗流能力[6，10]。

研究区储层储集空间以晶间孔为主，孔径小，喉道窄，排驱压力较高，灰云岩排驱压力平均值为1.9 MPa，喉道半径平均值为0.14 μm；泥质灰云岩排驱压力平均值为7.0 MPa，喉道半径平均值为0.07 μm。

总之，研究区储层为微孔微细喉道储层，预防储层伤害尤为重要，特别是酸化压裂导致的微粒运移，堵塞喉道、微裂缝等引起速敏伤害[5]。

2 伤害评价分析

2.1 黏土矿物分析

黏土矿物是储层伤害的主要因素之一，不同的黏土矿物引起地层伤害的类型和程度均不同[7]。根据X衍射分析表明，干柴沟E32Ⅱ油组储层黏土矿物总量为13.5%(w)，黏土矿物主要为伊蒙混层和伊利石，少量绿泥石，见表2(S代表蒙脱石，I/S代表伊/蒙混层，I代表伊利石，K代表高岭石，C代表绿泥石)。

表2 干柴沟E32Ⅱ油组储层黏土矿物类型统计区块样品数量黏土矿物相对含量/%SI/SIKCI/S混层比/%干柴沟E32Ⅱ油组20-32.957.1-10.05

研究区黏土矿物主要为速敏矿物和水敏矿物，储层潜在有速敏伤害；研究区为碳酸盐岩储层，混杂陆源粉砂，石英、长石微粒对储层也潜在有速敏伤害。

2.2 敏感性评价

储层敏感性是储层物理性质的一部分，是储层与流体相互作用的表现形式，包括速敏性、水敏性、酸敏性、碱敏性、盐敏性等[7，11]。通过岩心敏感性评价实验，评价研究区储层敏感性类型及程度，为钻井、储层改造、油气生产等施工作业过程中储层保护提供参考。实验按SY/T 5358-2010《储层敏感性流动实验评价方法》执行。

2.2.1速敏实验

进行了4块岩心的速敏实验，随流速增加，岩石渗透率变化率大于20%时所对应的前一个点的流速即为临界流速。当流速由初始流速0.25 mL/min增加至0.50 mL/min时，岩石渗透率变化率平均值为227.7%，故判定临界流速为0.25 mL/min，速敏伤害率平均值为916%，具有强速敏性(见表3和图3)。

速敏矿伊蒙混层和伊利石、长英质微粒受地层运动流体的冲刷而脱落、运移，造成储层渗流通道的阻塞，是该区速敏性的主要原因。但干柴沟E32Ⅱ油组岩心样品在增加流速驱替后，渗透率有所增加，表现出了正向强速敏性。岩心在驱替后表面出现了溶蚀，根据岩石矿物分析结果，判断被溶蚀的矿物成分为钙芒硝。岩心的溶蚀在一定程度上增加了储集空间，改善了渗流通道，增强了渗流能力。因此，针对研究区具有强速敏的特点，在油气井生产及注水开发过程中，建议将地层流体的流速控制在临界流速。

表3 干柴沟E32Ⅱ油组速敏评价实验结果编号孔隙度/%空气渗透率/10-3μm2初始渗透率/10-3μm2伤害后渗透率/10-3μm2渗透率变化率/%速敏程度临界流速/(mL·min-1)柴10井59#4.410.1700.0911.311341强0.25柴10井254#6.678.6000.1601.62908强0.25柴1-5井21#3.890.2302.37029.521148强0.25柴1-5井45#12.660.0340.3701.37267强0.25平均6.912.2600.7508.45916强0.25

2.2.2水敏实验

进行了4块岩心的水敏伤害实验，地层水总矿化度为262 161 mg/L，平均伤害率为28.95%，具中等偏弱水敏性(见表4)。研究区伊蒙混层较为发育，是致使该区水敏性的主要原因。因此，在注水开发过程中可加入一定量的防膨剂，防止黏土膨胀和运移造成渗流通道的阻塞对储层造成伤害。

表4 干柴沟E32Ⅱ油组水敏评价实验结果编号孔隙度/%空气渗透率/10-3μm2初始渗透率/10-3μm2伤害后渗透率/10-3μm2渗透率变化率/%水敏程度柴10井80#2.60.1600.1990.11741.30中等偏弱柴10井264#5.11.0700.0440.02738.96中等偏弱柴1-5井35#7.20.0730.0390.02049.71中等偏弱柴1-5井92#8.10.3200.2220.2840.18弱平均6.51.6510.1100.09728.95弱-中等偏弱

2.2.3盐敏实验

进行了4块岩心的盐敏伤害实验，地层水总矿化度为262 161 mg/L，平均伤害率为22.26%，临界矿化度为218 468 mg/L(见表5和图4)，盐敏伤害程度较低，但临界盐度较高，作业施工过程中应控制进入地层流体的矿化度。

表5 干柴沟E32Ⅱ油组盐敏评价实验结果编号孔隙度/%空气渗透率/10-3μm2初始渗透率/10-3μm2伤害后渗透率/10-3μm2渗透率变化率/%临界盐度/(mg·L-1)柴10井74#2.04.000.02000.007431.50262161柴10井276#9.76.630.05730.033016.53262161柴1-5井34#15.50.090.06270.047118.76131081柴1-5井47#5.30.441.13630.836725.23262161平均9.13.570.04670.029222.26218468

2.2.4酸敏实验

进行了4块岩心的酸敏伤害实验，地层水总矿化度为262 161 mg/L，用质量分数为15%的HCl酸化后，平均伤害率为-318.16%，中等偏弱-无酸敏性(见表6)。干柴沟E32Ⅱ油组储层碳酸盐含量高，有利于油田酸化压裂改造。因此，研究区地层适合通过酸化措施实现增产增注。

表6 干柴沟E32Ⅱ油组酸敏评价实验结果编号孔隙度/%空气渗透率/10-3μm2初始渗透率/10-3μm2伤害后渗透率/10-3μm2渗透率变化率/%酸敏程度柴10井274#7.800.0500.05140.0708-37.75无柴10井229#7.242.5300.01110.0170-53.49无柴1-5井55#2.130.2100.03210.4234-1220.00无柴1-5井108#4.560.2700.04120.025338.60中等偏弱平均5.400.7650.03400.1341-318.16中等偏弱-无

2.2.5碱敏实验

进行了4块岩心的碱敏伤害实验，地层水总矿化度为262 161 mg/L，平均伤害率为14.05%，临界pH值为11.5，整体表现为弱碱敏性(见表7和图5)。因此，在注水开发过程中，应严格控制注入水的pH值，从而减少流体对储层的伤害。

表7 干柴沟E32Ⅱ油组碱敏评价实验结果编号孔隙度/%空气渗透率/10-3μm2初始渗透率/10-3μm2伤害后渗透率/10-3μm2渗透率变化率/%临界pH值碱敏程度柴10井273#8.471.200.0330.02910.3011.5弱柴10井162#5.651.270.0200.01617.8011.5弱柴1-5井50#9.130.490.2260.09358.608.5中等偏强柴1-5井87#6.540.130.8781.920-29.63无平均7.061.240.0270.02314.0511.5弱

3 现场应用

研究区储层为致密碳酸盐岩储层，在钻井液体系选择、压裂液配方、试油工作制度选择等方面应减少对储层的伤害[8，11]。水锁伤害是钻井液对致密储层微裂缝的主要伤害[12]。研究区柴X井储层岩性为灰云岩，测井计算孔隙度为9.9%～14.0%，根据室内储层伤害评价结果，在钻井液中添加质量分数为0.5%的黏土膨胀抑制剂，钻井液矿化度控制在14 000～16 000 mg/L，减少储层水敏、盐敏伤害。在试油过程中，为了减少储层速敏伤害，根据多口井不同油嘴测试结果，最终确定以3 mm油嘴生产。油压、产量较为稳定，试采阶段，日产油31.1 t，产量较邻井提高了15.3%～29.6%。

4 结论

(1)研究区储层岩性为灰云岩、泥质灰云岩，主要由白云石、方解石组成，混杂少量陆源粉砂、黏土矿物、膏盐类矿物(硬石膏、钙芒硝、氯化钠)、黄铁矿等，碳酸盐岩为泥晶结构，碳酸盐晶体粒径2～4 μm；岩石以块状结构为主，少量水平层理及纹层理。

(2)研究区储层孔隙度分布范围为6.0%～16.4%，平均值为8.3%；岩心渗透率分布范围为(0.01～55.31)×10-3μm2，平均为1.38×10-3μm2，属低孔特低渗储层。

(3)研究区储层储集空间以白云石结晶为主，孔径0.5～2.0 μm；有机酸溶蚀作用普遍发育，局部溶蚀作用强，可形成溶蚀孔隙，溶蚀孔孔径5～20 μm；块状结构岩石局部发育高角度裂缝，纹层状结构岩石发育层间缝。

(4)研究区存在强速敏性，速敏伤害率平均值为916%；中等偏弱水敏性，平均伤害率为28.95%；弱碱敏性，无酸敏性。在生产作业过程中，应控制地层流体流速；在钻井、压裂过程中须考虑水敏伤害，适当添加抑制剂；建议采用酸化压裂措施增产增注。