宋雨纯，黄昊，周创飞，柯先启，唐号迪，朱玉双

（1.西北大学a.大陆动力学国家重点实验室；b.地质学系，西安 710069；2.中国石油 长庆油田分公司a.第十一采油厂，西安 710021；b.第六采油厂，西安 710200；c.第五采油厂，西安 710200）

姬塬油田麻黄山地区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，长4+5和长6储集层均属于低孔、超低渗致密储集层[1-5]，原始地层条件下油气渗流阻力大，需对储集层进行压裂酸化改造及注水，才能长期经济有效开发[6-9]。随着外来流体的进入，储集层与其相互作用，导致储集层敏感性伤害，储集层孔喉结构遭到破坏，渗透率下降，进而导致产能下降，油田开发效果差。因此，对储集层敏感性的研究对于指导该地区油藏的后续高效开发有重要意义。

储集层敏感性评价主要是在储集层岩石矿物学、孔喉结构等研究的基础上，开展岩心驱替实验。前人对鄂尔多斯盆地不同区域、不同层系储集层敏感性开展了大量研究，如选取鄂尔多斯盆地延长组长4+5 致密储集层岩心样品，开展驱替实验，得出矿物组成及孔喉结构是研究区致密储集层敏感性主控因素的结论[10]；以吴起油田寨子河地区延长组长6油层为例，在储集层敏感性评价的基础上，分析黏土矿物对致密储集层敏感性的影响程度[11]；研究鄂尔多斯盆地长7 段的应力敏感性，发现岩石骨架的颗粒组分、颗粒粒径、填隙物、孔隙结构等对储集层敏感性有影响[12]；研究鄂尔多斯盆地姬塬油田长8 储集层，发现成岩相带的分布是影响储集层敏感性的主要因素[13]。

虽然前人对鄂尔多斯盆地储集层敏感性开展了大量研究，但缺乏对不同储集层敏感性差异主控因素的分析。由于姬塬油田面积大，储集层特征复杂，不同含油层在物源方向、沉积过程、后期成岩改造等方面均存在差异，不同层位和不同地区相同层位在储集层物性差异较大。因此，分地区、分层位对储集层敏感性进行研究，有益于提高开发效果。

本文以鄂尔多斯盆地姬塬油田麻黄山地区长4+5和长6 储集层为研究对象，利用岩心铸体薄片、扫描电镜观察、X 射线衍射、高压压汞实验等，对长4+5 和长6 储集层的敏感性进行评价，并深入剖析其敏感性及敏感性差异的影响因素，为区域油藏的高效开发提供科学依据。

1 区域地质概况

1.1 区域概况

姬塬油田麻黄山地区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡（图1），整体呈东高西低的单斜，受秦岭造山带强烈碰撞和快速隆升的影响，发育一系列低幅宽缓鼻状隆起，总面积约1 150 km2。长4+5 和长6 油层组砂体普遍发育，属三角洲前缘亚相，主要发育水下分流河道、水下分流间湾和水下天然堤微相。沉积过程中伴随频繁的震荡运动，三角洲前缘河道频繁迁移改道，导致河道砂体呈透镜状，且隔夹层极其发育，不同井不同层位砂体厚度差异较大，砂体平面展布受物源控制，砂体规模以及连续性自上而下逐渐变差，河道砂体相互叠加，厚度大，平均厚度为21.0 m。

1.2 储集层特征

1.2.1 岩石学特征

研究区长4+5和长6储集层岩性以岩屑长石砂岩为主（图2），石英、长石和岩屑的平均含量分别为31.8%、33.1%和20.8%。填隙物含量相对较高，平均为14.3%，填隙物主要是黏土矿物（高岭石4.1%、绿泥石3.1%、水云母1.9%）、铁方解石（3.0%）和硅质（1.1%），含少量白云石、铁白云石、重晶石等。

1.2.2 物性特征

研究区长4+5 储集层平均孔隙度为10.6%，平均渗透率为0.65 mD，长6储集层平均孔隙度为9.4%，平均渗透率为0.25 mD，整体属低孔、特低渗储集层，长4+5储集层物性好于长6储集层。

1.2.3 孔喉结构特征

研究区长4+5 和长6 储集层粒间孔呈不规则形、三角形、多边形等，连通性较好，长石溶孔发育程度仅次于粒间孔，高岭石充填孔隙发育程度低（图3）。

长4+5 储集层平均面孔率为6.84%，其中粒间孔为4.43%，长石溶孔为2.04%，岩屑溶孔为0.27%，晶间孔为0.10%；长6 储集层平均面孔率为3.67%，其中粒间孔为2.00%，长石溶孔为1.35%，岩屑溶孔为0.17%，晶间孔为0.10%，其他孔隙为0.05%。

根据高压压汞实验的排驱压力、中值半径、退汞效率及进汞饱和度，将研究区储集层划分为3类。

（1）Ⅰ类储集层 排驱压力相对较低，平均值小于0.5 MPa，中值半径大于0.3 μm，平均退汞效率大于30%，平均最大进汞饱和度大于85%（图4a）。

（2）Ⅱ类储集层 排驱压力较高，平均值为0.5～1.5 MPa，平均中值半径为0.2～0.3 μm，平均退汞效率为25%～30%，平均最大进汞饱和度为75%～85%（图4b）。

（3）Ⅲ类储集层 排驱压力高，平均值大于1.5 MPa，平均中值半径小于0.2 μm，平均退汞效率小于25%，平均最大进汞饱和度小于75%（图4c）。

研究区长4+5 储集层以Ⅱ类为主，其次为Ⅰ类和Ⅲ类；长6储集层以Ⅱ类为主，其次为Ⅲ类，Ⅰ类最少。

1.2.4 储集层非均质性

夹层是指小层内部的非渗透层或低渗透层，夹层密度指统计层段内夹层总厚度与统计层段厚度的比值[14]。研究区长4+5 储集层渗透率级差、突进系数和变异系数分别为13.7、1.6和0.4；长6储集层渗透率级差、突进系数和变异系数分别为11.7、1.6 和0.5。长4+5 储集层平均夹层密度为0.36，平均夹层频率为0.12层/m；长6储集层平均夹层密度为0.33，平均夹层频率为0.12层/m。研究区长4+5 和长6 储集层非均质性较强，长4+5 储集层的渗透率级差略大于长6 储集层，二者的突进系数和变异系数差别不大，说明长4+5和长6 储集层的非均质性相差不大，长6 储集层的非均质性较长4+5储集层弱。

2 储集层敏感性评价

为了明确姬塬油田麻黄山地区长4+5和长6储集层的敏感性特征，选取研究区6块典型岩心样品（表1），进行敏感性实验。

表1 实验样品基础数据Table 1.Basic data of experimental samples

2.1 速敏性

造成速敏现象的原因分2 种：一是随着流速增加，流体出现高速非达西流现象[15]；二是储集层中的注入流体流动时，随着流速的变化会引起松散颗粒的运移，在孔隙较小的喉道处堆积，从而造成储集层渗透率的下降，导致产能降低[16]。

为了保证速敏实验的可靠性，模拟了研究区地层水的矿化度和离子类型进行实验。实验结果表明，研究区长4+5 储集层的渗透率伤害率为41.27%～53.80%，总体属于中等速敏，最小临界流速为3.91×10-4mL/min；而研究区长6储集层的渗透率伤害率为3.56%～16.50%，总体属于弱速敏，最小临界流速为0.77×10-4mL/min（表2）。长4+5储集层的速敏性较长6储集层强。

2.2 水敏性

储集层的水敏伤害是指由于较低矿化度的注入流体进入储集层后引起黏土矿物膨胀、分散和运移，使得油气渗流通道堵塞，储集层渗透率下降的现象[17]。

研究区长4+5 和长6 储集层地层水矿化度为45.00 g/L，水敏实验以地层水和去离子水为流体介质，分别测定不同流体介质下岩心的渗透率。结果表明，研究区长4+5 储集层的水敏指数为-0.018～0.350；长6 储集层的水敏指数为-3.110～0.140，长4+5储集层呈现无—中等偏弱水敏，长6 储集层几乎无水敏，注水开发适应性较好（表3）。

表3 研究区长4+5和长6储集层水敏实验结果Table 3.Results of water sensitivity experiments for Chang 4+5 and Chang 6 reservoirs in the study area

2.3 盐敏性

储集层盐敏伤害产生的原因是注入流体与黏土矿物发生反应，造成矿物层间结构的破坏、水化膨胀等，使黏土矿物分离、剥落和运移，在小孔喉处堆积，从而堵塞孔隙和喉道，使储集层的渗透率降低[18]。

盐敏实验中根据地层水水型及矿化度，配制4 种矿化度的CaCl2溶液及蒸馏水，分别测量具有不同矿化度流体的岩心样品的渗透率，找到临界矿化度，为研究区注水开发合理地注入流体矿化度提供依据。由实验结果可知，研究区长4+5储集层的临界矿化度为22.55～33.75 g/L，长6储集层的临界矿化度为33.75 g/L，盐敏伤害程度较低，除MS16样品外，均为弱盐敏或无盐敏；长6 储集层的盐敏性较长4+5 储集层强（表4）。因此，针对长4+5 储集层，在后期注水开发过程中，合理控制工作液和注入流体矿化度，可有效地降低储集层盐敏伤害；盐敏性对长6储集层开发几乎没有影响。

表4 研究区长4+5和长6储集层盐敏实验结果Table 4.Results of salt sensitivity experiments for Chang 4+5 and Chang 6 reservoirs in the study area

2.4 酸敏性

酸液进入地层后与某些矿物发生反应，可能产生胶质、沉淀或释放出微粒，堵塞孔隙和喉道，使储集层渗透率下降，从而导致酸敏伤害[19-20]。

研究区地层温度为68.2 ℃，本次酸敏实验在68.2 ℃下进行，用土酸（12%HCl+3%HF）对岩心样品进行酸化处理，放置24 h，使酸液与岩心样品充分反应，再测其渗透率。实验结果表明（表5），研究区长4+5 储集层注入酸液后的渗透率伤害率为16.89%～92.20%，为弱—强酸敏；长6 储集层注入酸液后的渗透率伤害率为31.10%～70.32%，属于中等—强酸敏，长6 储集层的酸敏性较长4+5 储集层强。因此，使用酸液对地层改造后，需加强流体返排，避免颗粒残留在储集层中，导致储集层渗透率下降。

表5 研究区长4+5和长6储集层酸敏实验结果Table 5.Results of acid sensitivity experiments for Chang 4+5 and Chang 6 reservoirs in the study area

2.5 碱敏性

碱敏是指碱液进入储集层后，OH-离子与地层水中的某些阳离子发生化学反应产生沉淀；或与储集层中的某些矿物发生反应产生沉淀，堆积在细孔喉处，导致渗透率降低[21-22]。

用pH 值相同的KOH 溶液进行碱敏实验，实验温度为68.2 ℃，多次向岩心样品注入碱液，并测定渗透率，至渗透率稳定后，改用地层水驱替，测定此时岩心样品的渗透率。实验结果表明，长4+5 储集层的渗透率伤害率为30.84%～98.93%，属于中—强碱敏；长6储集层的渗透率伤害率为20.89%～78.72%，为弱—强碱敏（表6）。长4+5储集层的碱敏性较长6储集层强。

表6 研究区长4+5和长6储集层碱敏实验结果Table 6.Results of alkali sensitivity experiments for Chang 4+5 and Chang 6 reservoirs in the study area

3 储集层敏感性差异讨论

造成储集层敏感性的原因较多，岩石矿物组成、物性、孔喉结构等均可能成为储集层敏感性的影响因素[23]。

3.1 岩石矿物组成对敏感性的影响

研究区长4+5 和长6 储集层填隙物含量相对较高，平均为14.3%。黏土矿物的类型和含量是影响敏感性的重要因素[24]，导致储集层产生酸敏伤害的矿物主要是绿泥石，产生水敏伤害的矿物主要为高岭石和伊利石。姬塬油田麻黄山地区长6 储集层的绿泥石含量高于长4+5 储集层，长4+5 储集层的高岭石含量高于长6储集层。绿泥石与酸液反应生成Fe（OH）3沉淀，堵塞孔隙和喉道，造成储集层渗透率下降，表现出长6 储集层的酸敏性较长4+5 储集层强，长6 储集层几乎无水敏，而长4+5 储集层呈无—中等偏弱水敏。由此可见，储集层酸敏伤害程度与绿泥石含量呈正相关，水敏伤害程度与高岭石含量呈负相关。

碱性流体会诱发黏土矿物失稳，黏土矿物在碱性环境下易于分散或运移，同时，大量的OH-离子与二价阳离子反应生成的沉淀物也是造成储集层碱敏伤害的主要原因。研究区较高的石英及长石含量导致了较高程度的碱敏伤害，同时也因为长4+5 储集层的石英及长石含量较长6 储集层高，碱性流体对长4+5储集层造成了更高程度的碱敏伤害。

3.2 储集层物性对敏感性的影响

研究区长4+5和长6储集层的渗透率与孔隙度相关性较好，长4+5 储集层的相关系数较长6 储集层高（图5）。由于储集层孔隙和喉道堵塞，流体在孔隙中难以流通，因此除酸敏和碱敏外，其他的敏感性特征变化均较小。个别岩心样品，如MS16 样品呈现强盐敏，MS15 样品呈现弱酸敏，与长4+5 储集层其他岩心样品的敏感性差异较大，可能与储集层的非均质性有关，由于长4+5储集层的非均质性较长6储集层强，导致了长4+5 储集层个别岩心样品敏感性特征与储集层整体敏感性特征不符的现象。

研究区速敏伤害程度与胶结作用有关，胶结作用会影响储集层孔隙的发育。研究区长4+5和长6储集层常见的胶结类型为黏土矿物胶结（图6a、图6b）及碳酸盐胶结（图6c），胶结物堵塞孔隙和喉道，但绿泥石膜胶结（图6d）可以保护原生孔隙，长6储集层发育绿泥石膜胶结，因此，研究区长4+5 储集层的速敏伤害程度较长6储集层高。

3.3 储集层孔喉结构对敏感性的影响

长4+5 储集层平均面孔率为6.84%，其中粒间孔为4.43%，长6 储集层平均面孔率为3.67%，粒间孔为2.00%。长4+5 储集层的孔喉结构较长6 储集层好，但在敏感性实验中，长4+5 储集层的敏感程度整体较长6 储集层强，可以认为研究区储集层的敏感性与孔喉结构呈负相关，也可能是在各影响因素的综合作用下呈现这样的结果。

4 储集层保护措施

研究区长4+5和长6储集层具有强酸敏和强碱敏特征，应尽量避免使用盐酸酸化增产，可用体积压裂、冲砂洗井等方式替代。如若必须采用酸化压裂储集层改造措施，需先优化酸液体系及酸化工艺，并添加铁离子稳定剂或其他酸敏抑制剂，同时严格控制注入流体的pH 值，以避免酸敏伤害和碱敏伤害。储集层改造过程中推荐应用连续油管，可大幅缩短试油周期，减少配套工艺，且后期开发中，严格把控注入流体配伍性。在油井全生命周期内减少储集层伤害，最终达到提高采收率的目的。

虽然在敏感性实验中，研究区长4+5 和长6 储集层呈现出较弱的速敏和水敏，但还是要谨慎选择注入流体的流速和矿化度。开发中，长4+5 储集层的注入流体矿化度应大于22.55 g/L，临界流速应保持在10.96×10-4mL/min；长6 储集层的注入流体矿化度应大于33.75 g/L，临界流速应保持在6.53×10-4mL/min，以免发生速敏、水敏和盐敏伤害。

5 结论

（1）研究区长4+5 和长6 储集层岩性以岩屑长石砂岩为主，属于低孔、特低渗储集层，长4+5 储集层物性较长6 储集层好。长4+5 储集层平均面孔率为6.84%，长6储集层平均面孔率为3.67%，两者均以Ⅱ类储集层为主。二者均具有较强的非均质性，长6 储集层略好于长4+5储集层。

（2）研究区长4+5 和长6 储集层的敏感性均具有弱速敏、弱水敏、弱盐敏、强酸敏和强碱敏的特点。长4+5 储集层长石和石英含量较高，高岭石含量较低，其碱敏性和水敏性均较长6 储集层强。长6 储集层绿泥石含量较高，酸敏性较高。此外，长4+5和长6储集层普遍发育黏土矿物胶结和碳酸盐胶结，长6 储集层还发育可以保护原生孔隙的绿泥石膜胶结，因此，长4+5储集层的速敏性较长6储集层强。

（3）结合研究区长4+5 和长6 储集层的岩石学特征、物性特征和孔喉结构特征，确定了储集层的伤害机理，在后续开发中，严格控制注入流体的pH 值，并添加铁离子稳定剂或其他酸敏抑制剂，长4+5 储集层的注入流体矿化度应大于22.55 g/L，流速应保持在10.96×10-4mL/min；长6 储集层的注入流体矿化度应大于33.75 g/L，流速应保持在6.53×10-4mL/min。