滕建彬，張守鵬，方正偉，朱麗鵬

(中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營 257015)

高青油田低滲儲層酸化改造研究及增產(chǎn)效果

滕建彬，張守鵬，方正偉，朱麗鵬

(中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營 257015)

根據(jù)碎屑顆粒的接觸關(guān)系、填隙物類型和分布狀態(tài)特征，將低滲透砂巖儲層分為4大類10小類，高青油田高54塊低滲灘壩砂儲層屬于“半充填型”儲層，蒙脫石和碳酸鹽膠結(jié)物是儲層傷害的兩大類礦物，蒙脫石礦物遇水膨脹造成強水敏，方解石和白云石礦物產(chǎn)生中等土酸酸敏。在巖石學(xué)特征分析基礎(chǔ)上，根據(jù)巖心酸化驅(qū)替實驗，敏感礦物分析和酸溶模擬實驗結(jié)果，制定了高54塊的酸化改造方案，該方案實施后使已停產(chǎn)油井高54-x4井低滲透油層重新獲得產(chǎn)能，達(dá)到了增油增效的目的。

高青油田；高54塊；架構(gòu)礦物；敏感性礦物；儲層改造

1 油田概況

高青油田地處東營凹陷的西南邊緣，東連博興洼陷，北接里則鎮(zhèn)洼陷，西臨惠民洼陷。高54塊位于高青斷裂帶的高青大斷層上升盤，該塊1993年上報地質(zhì)儲量176×104t，目前采收率僅為4.1%。該塊沙一段地層劃分為3個砂層組7個小層。其主力油層Ⅰ砂組1小層屬于濱淺湖灘壩沉積微相，砂巖中見小型交錯層理、波狀層理、平行層理和水平層理。巖性以粗粉砂巖和細(xì)砂巖為主，粒徑一般介于0.08～0.25 mm，分選中等，顆粒支撐結(jié)構(gòu)，孔隙-接觸式膠結(jié)。儲集空間類型主要為殘余粒間孔，少量白云石晶間孔和泥質(zhì)微孔，孔隙度為24.5%～32.0%，滲透率為(10～20)×10-3μm2。目前高54塊冷采投產(chǎn)井共13口，普遍產(chǎn)液量低，平均單井日產(chǎn)油1.4 t，主要采用沖砂作業(yè)和注水井增注的增產(chǎn)方式。2009年以來該塊開發(fā)遇到諸多難題，諸如：注水井注水不進(jìn)、沖砂后無增產(chǎn)效果、對產(chǎn)油層的常規(guī)土酸酸化后油層出現(xiàn)嚴(yán)重水敏和土酸敏，儲層不出液。這些生產(chǎn)現(xiàn)狀表明，目前對其巖石組構(gòu)和敏感性礦物特點缺乏準(zhǔn)確的把握，以致酸液類型選取難、酸液的疏通效果差。

2 碎屑巖低滲儲層架構(gòu)分類方法

碎屑巖儲層主要由石英、長石和巖屑等剛塑性顆粒作為架構(gòu)礦物“搭建”儲層儲集空間，儲集空間包括裂縫、孔隙和喉道?？缀黹g充填的礦物稱為填隙物，主要包括碳酸鹽礦物和硅酸鹽礦物。填隙物的類型、含量和賦存狀態(tài)不但決定了儲集空間的大小，而且影響了喉道的曲折度、連通性等與滲流能力直接相關(guān)的參數(shù)，是儲層改造成功與否的關(guān)鍵因素[1-6]。筆者根據(jù)對砂巖儲層骨架顆粒的接觸方式、喉道大小及內(nèi)壁附著礦物的特點、膠結(jié)物賦存狀態(tài)等因素的分析，將低滲砂巖儲層劃分為4大類10小類，指導(dǎo)油層增產(chǎn)改造。

A類“暢通型”儲層的特點是：骨架顆粒間呈點或線-點狀接觸為主，喉道內(nèi)壁無附著物。孔隙被少許(含量小于5%)膠結(jié)物填充?？煞譃?小類：潔凈-暢通型儲層、少許填隙物-暢通型儲層。該類儲層喉道潔凈，一般具備較好的自然產(chǎn)能，由于填隙物含量較少，酸化改造對其無明顯增產(chǎn)效果，建議采用壓裂增產(chǎn)方式獲得高產(chǎn)油氣。

B類“半充填型”儲層的特點是：骨架顆粒間呈薄膜式或線狀接觸為主，被填隙物間隔，或孔隙內(nèi)碳酸鹽膠結(jié)物較A類明顯增多(含量5%～12%)，常見碳酸鹽膠結(jié)物呈隱晶-微晶結(jié)構(gòu)。根據(jù)架構(gòu)礦物接觸關(guān)系和碳酸鹽膠結(jié)物的產(chǎn)出狀態(tài)，又可細(xì)分為2小類：堵塞喉道型和充填孔隙型。由于填隙物含量適中，選擇合適的酸液對其進(jìn)行溶蝕，可起到增喉擴孔的作用，增大近井帶滲流半徑，酸化增產(chǎn)效果顯著。在同等初始滲流能力條件下，堵塞喉道型的酸化增液效果要明顯優(yōu)于充填孔隙型。

C類“布滿型”儲層的特點是：骨架顆粒間接觸關(guān)系復(fù)雜，基底式、線接觸、連晶式等單一或多種方式共存，孔隙與喉道內(nèi)填隙物類型多樣、產(chǎn)出狀態(tài)復(fù)雜。根據(jù)填隙物類型及賦存狀態(tài)分為4小類：中-連晶碳酸鹽膠結(jié)型、泥質(zhì)膠結(jié)型、塑性組分充填型、次生石英膠結(jié)型。該類儲層受控于多重成巖作用改造，有復(fù)雜的低滲或超低滲系統(tǒng)，僅憑單一的酸化或壓裂，增產(chǎn)效果不理想，建議選擇清除敏感性礦物針對性強的酸液，采用“酸壓并舉”方式進(jìn)行增產(chǎn)。

D類“壓嵌彌合型”儲層的特點是：骨架顆粒間壓嵌緊密，呈凹凸接觸，造成喉道細(xì)小，加之少許自生黏土礦物賦存，滲透率極低。根據(jù)填隙物類型及賦存狀態(tài)，進(jìn)一步分為2小類：硅質(zhì)沉淀-壓嵌彌合型、自生黏土-壓嵌彌合型。該類儲層一般為超低滲儲層，含油性一般較差，如遇較好油層，硅質(zhì)沉淀-壓嵌彌合型儲層可借助大型壓裂或水平井開采，自生黏土-壓嵌彌合型儲層可利用壓裂和土酸酸化相配合的方式求產(chǎn)。

3 儲層增產(chǎn)改造應(yīng)用[7-10]

3.1 高54塊低滲透儲層碎屑巖特點及類型

高54-x4井2004年常規(guī)試油獲4.1 t/d的工業(yè)油流，產(chǎn)量遞減快，2007年日產(chǎn)油不足1 t。目前正常生產(chǎn)時，日產(chǎn)液0.6 t，日產(chǎn)油0.3 t，動液面865 m，油層段埋深1 086.90～1110.9 m，原油密度為0.973 g/cm3，黏度2 850 mPa·s，油質(zhì)較好。溫度變化范圍為48～55 ℃。壓力9.3～10.31 MPa，壓力系數(shù)為0.97，屬于正常溫壓系統(tǒng)。

井壁取心樣品的x-衍射全巖分析數(shù)據(jù)表明：石英含量為40%～69%、平均值為52.5%，長石含量為17%～28%、平均值為19.2%。填隙物主要為黏土礦物、白云石和方解石，其中方解石含量1%～13%、平均值為3.6%，白云石含量為3%～9%、平均值為5.0%，泥質(zhì)雜基含量4%～35%、平均為18.9%。x-衍射黏土分析其伊/蒙混層比為80%，儲層內(nèi)蒙脫石平均含量為15.1%。

根據(jù)對巖石架構(gòu)、填隙物成分及賦存狀態(tài)分析，高54塊低滲砂巖儲層屬于分類中的“半充填型”儲層，石英等剛性顆粒架構(gòu)較好，泥質(zhì)雜基含量較高，骨架顆粒間呈薄膜式-線狀接觸為主。碳酸鹽膠結(jié)物主要為微晶-細(xì)晶結(jié)構(gòu)的方解石，部分呈斑塊狀膠結(jié)，見櫛節(jié)狀白云石膠結(jié)物環(huán)繞顆粒邊緣生長，混含黏土礦物。碳酸鹽膠結(jié)物比表面積大，分布于粒間孔的孔隙和喉道處，若加以酸溶處理，可以形成良好的滲流通道，提高近井帶儲層的滲流能力。

3.2 高54塊低滲透儲層敏感性礦物分析

儲層架構(gòu)以砂質(zhì)顆粒為主，碳酸鹽膠結(jié)物局部富集，孔隙大多為方解石致密膠結(jié)充填，發(fā)育部分殘余粒間孔，敏感性礦物主要為蒙脫石、方解石和白云石。滲透性潛在傷害主要來自：一是蒙脫石遇水膨脹造成強水敏；二是方解石和白云石礦物對氫氟酸的酸敏傷害(表1)。此外，由于生物碎屑、砂心鮞和泥膜普遍發(fā)育，碎屑顆粒接觸處的泥膜脫落和顯微晶碳酸鹽微粒剝離運移也是造成儲層多敏的因素。

表1 高54-x2井敏感性礦物

敏感性礦物的類型、含量及產(chǎn)狀決定了高54塊低滲透儲層具有強水敏、中等氫氟酸敏、弱速敏的特性。在酸化改造作業(yè)中應(yīng)注重對蒙脫石礦物的有效防膨，并規(guī)避氫氟酸酸敏傷害。

3.3 高54塊巖心驅(qū)替模擬實驗

酸化改造的可行性論證不僅要進(jìn)行巖石學(xué)特征靜態(tài)分析和敏感性機理診斷，更要進(jìn)行實驗室?guī)r心酸化試驗。利用模擬地層溫壓條件的驅(qū)替實驗裝置，成功模擬了溫度50℃、壓力10 MPa條件下，巖心的自然滲流能力和經(jīng)過輕配氯基酸溶液改造后的提高幅度(圖1)。通過ICP離子濃度動態(tài)監(jiān)測表明：輕配氯基酸(CHCl2+CHClF+NH4Cl)驅(qū)替巖心過程中，緩慢釋放HCl，溶蝕碳酸鹽礦物?；钚运?NH4Cl)溶液有效抑制蒙脫石礦物膨脹。反應(yīng)過程中Ca2+和Mg2+濃度升高，填充孔隙和喉道的方解石、白云石礦物均被清除掉，滲流能力提高為原來的3倍，證實該儲層適合酸化增產(chǎn)改造。

3.4 高54塊酸化改造方案及現(xiàn)場應(yīng)用效果

圖1 高54-x2井砂巖巖心驅(qū)替實驗與ICP離子濃度分析

根據(jù)對高54塊巖石架構(gòu)及組分特征剖析和歸類，結(jié)合酸化模擬實驗結(jié)果，制定了高54-x4井19.5 m產(chǎn)油段的酸化改造方案，側(cè)重三方面：①低濃度酸化，全過程防膨；②低注入低返排；③先溶碳酸鹽，后溶黏土。采用CHCl2+CHClF+NH4Cl配合緩溶劑(聚二烯丁基二甲基氯化銨)緩速溶解白云石和方解石，防產(chǎn)層出砂。酸化施工過程中充分利用輕配氯基酸中NH4Cl的防膨作用，在前置液、后置液及頂替液中再伴注NH4Cl，全過程防膨，有效抑制了蒙脫石的水敏特性。此外，利用輕配氯基酸的緩釋作用也解決了儲層黏土礦物和碳酸鹽礦物含量高、遇土酸反應(yīng)速度快、有效穿透距離小的難題?？紤]到儲層非均質(zhì)性，設(shè)計酸化用液50 t，對儲層的酸溶半徑可達(dá)0.88～2.0 m，保證近井帶儲層溶蝕后的有效滲透半徑。

2013年5月10號酸化施工后，該井初期日產(chǎn)液8.3 t、較酸壓前增加7.3 t，日產(chǎn)油4.2 t、較酸壓前增加3.9 t，動液面570 m、回升295 m，增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)效果顯著。四個月累增油超500 t，單井改造費用僅16萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。該井的成功酸化處理有望解決高54塊低滲儲量的有效開發(fā)，提高該塊的整體采收率。

4 結(jié)論

(1)依據(jù)碎屑巖儲層中石英、長石和巖屑等剛塑性顆粒的接觸關(guān)系、填隙物類型、賦存狀態(tài)，可將碎屑巖儲層劃分為“暢通型”、“半充填型”、“布滿型”和“壓嵌彌合型”四種儲層類型。

(2)對高54塊儲層巖石學(xué)分析表明，其油層段的灘壩砂儲層屬于“半充填型”儲層，具有剛性顆粒架構(gòu)好、泥質(zhì)雜基含量高、骨架顆粒間呈薄膜式或線狀接觸的特點，主要填隙物類型為方解石、白云石和蒙脫石，櫛節(jié)狀白云石和斑塊狀方解石填充孔隙和喉道。敏感性傷害有兩點：一是蒙脫石礦物遇水膨脹后造成強水敏；二是方解石和白云石對氫氟酸具有中等酸敏。

(3)地層溫壓條件下的巖心酸化模擬實驗證實：輕配氯基酸對該類儲層的疏通改造效果十分理想，Ca2+和Mg2+濃度升高，方解石和白云石膠結(jié)物被溶蝕，活性水(NH4Cl)有效防止蒙脫石水敏膨脹，巖心滲流能力提高為原來的3倍。

(4)根據(jù)低滲透油層酸化可行性論證，制定了高54-x4老井低滲透油層的增油改造方案，現(xiàn)場酸化作業(yè)取得成功，并獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 鄭力會 康曉東，蔣珊珊，等.油藏啟動壓力研究基礎(chǔ)理論問題探討[J].石油鉆采工藝，2013，35(5)：121-125.

[2] 程興生，盧擁軍，管保山，等.中石油壓裂液技術(shù)現(xiàn)狀與未來發(fā)展[J].石油鉆采工藝，2014，22(2)：56-65.

[3] 鞠斌山，伍增貴，邱曉鳳，等. 油層傷害問題的研究概況與進(jìn)展[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2001，16(3)：12-20.

[4] 王瑞飛，沈平平，宋子齊，等.特低滲透砂巖油藏儲層微觀孔喉特征[J].石油學(xué)報，2009，30(4)：560-569.

[5] 羅明良，蒲春生，周風(fēng)山.儲層微粒運移預(yù)測技術(shù)在石油開采中的應(yīng)用[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2001，16(5)：11-13.

[6] 高波， 張旭東，黃小鳳，等.渤海油田儲層敏感性快速預(yù)測方法[J].石油鉆采工藝，2005，20(6)：24-26.

[7] 向 陽, 向 丹.南陽凹陷致密儲層鉆井液損害評價及酸化改造對策研究[J].礦物巖石，2001，21(4)：71-74.

[8] 王曉東，趙振峰,李向平，等.鄂爾多斯盆地致密油層混合水壓裂試驗[J].石油鉆采工藝，2012，34(5)：80-83.

[9] 劉華杰， 張智強，周天春，等.四川深層頁巖氣藏壓裂工藝研究和先導(dǎo)性實驗分析[J].石油鉆采工藝，2012，34(5)：71-74.

[10] 滕建彬.基于低滲透成因分析的儲層分類方法[J].油氣地質(zhì)與采收率，2012，19(5)：6-9.

編輯：李金華

1673-8217(2015)04-0150-03

2015-02-06

滕建彬,工程師，1980年生，2004年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)石油工程專業(yè)，2007年碩士畢業(yè)于中科院石油地質(zhì)專業(yè)，現(xiàn)主要從事石油儲層綜合研究工作。

中國石化科技重點攻關(guān)項目“臨南洼陷沙河街組碎屑巖低滲儲層成因與評價(P10012)”和“斷陷湖盆碎屑巖儲層成巖演化與評價(P06010)”聯(lián)合資助。

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