康毅力,張杜杰,游利軍,王 哲,田 鍵

(西南石油大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室 ,四川 成都 610500)

致密氣藏具有基質(zhì)致密、天然裂縫/微裂縫發(fā)育、粘土礦物豐富等特點，儲層損害潛力大[1-5]。大量研究已經(jīng)證明致密儲層主要的損害類型有物理損害和化學(xué)損害等，損害機(jī)理主要包括流體敏感性損害、固相侵入損害、相圈閉損害、應(yīng)力敏感性損害以及處理劑吸附損害等[6-9]。其中，流體敏感性損害是致密砂巖氣藏基質(zhì)損害的重要形式，一直以來都是儲層保護(hù)研究的熱點問題[10-13]。流體敏感性損害對氣井產(chǎn)能影響大，嚴(yán)重的流體敏感性損害可能導(dǎo)致氣井開發(fā)初期產(chǎn)能低甚至無產(chǎn)能，后期產(chǎn)量遞減快、穩(wěn)產(chǎn)時間短。為了提高入井工作液儲層保護(hù)性能，減少甚至避免入井工作液對儲層造成流體敏感性損害，準(zhǔn)確評價儲層流體敏感性、明確儲層流體敏感性損害機(jī)理顯得非常重要。

埋深超過4 500 m的深層、超深致密砂巖氣藏是致密砂巖氣藏的重要組成部分，油氣資源豐富，在我國的塔里木盆地、四川盆地已經(jīng)顯示出了良好的勘探開發(fā)前景[14]。該類氣藏具有儲層溫度高、基質(zhì)滲透率極低等區(qū)別于常規(guī)致密儲層的特點。現(xiàn)有的流體敏感性評價方法主要針對常規(guī)致密儲層，在評價深層超深致密砂巖氣藏儲層流體敏感性時表現(xiàn)出顯著的局限性。目前常用的流體敏感性評價方法主要包括穩(wěn)態(tài)法和壓力衰減法[15-16]。穩(wěn)態(tài)法以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)法為代表(SY/T 5358—2002)[17]，實驗過程中以恒定流速/壓力向巖樣內(nèi)注入工作液，通過對比不同工作液注入后的巖樣滲透率評價儲層流體敏感性。然而，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)法并不能很好的評價超深致密砂巖氣藏儲層流體敏感性。首先，敏感性流動實驗評價方法明確指出本標(biāo)準(zhǔn)適用于空氣滲透率大于1×10-3μm2的碎屑巖儲層巖樣敏感性評價，而絕大多致密儲層氣測滲透率均小于1×10-3μm2；其次，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)法驅(qū)替及流體-巖石反應(yīng)過程均在室溫下進(jìn)行，不能真實反映超深致密砂巖儲層流體敏感性。張昌鐸等[18]已經(jīng)證實高溫對儲層流體敏感性有較大影響，但其評價對象僅為裂縫樣品；第三，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)法以恒流模式進(jìn)行驅(qū)替，較高的恒定流速極易導(dǎo)致入口端憋壓。如果圍壓隨之升高，可能導(dǎo)致出口端滲透率大幅降低。較低的恒定流速導(dǎo)致出口端流量不易計量，容易造成較大的實驗誤差。游利軍和康毅力[19]等提出壓力衰減法評價致密儲層流體敏感性，該方法具有評價滲透率范圍廣、評價結(jié)果精度高、可行性強(qiáng)、易操作等特點。但根據(jù)流體敏感性損害機(jī)理，壓力衰減法測試需要在不同工作液損害前向巖樣內(nèi)注入2～3 PV工作液流體，該方法向巖樣內(nèi)驅(qū)替流體仍然采用常規(guī)的恒壓驅(qū)替方法，對超深致密砂巖氣藏來說，極低的基質(zhì)滲透率可能導(dǎo)致更換流體時巖樣內(nèi)流體替換不徹底，造成實驗誤差。袁學(xué)芳等[20]以塔里木盆地克拉蘇構(gòu)造帶克深區(qū)帶白堊系巴什基奇克組致密砂巖儲層為研究對象，提出了致密砂巖儲層敏感性評價的改進(jìn)方法，但該方法沒有考慮儲層溫度對流體敏感性的影響，可能導(dǎo)致測試結(jié)果與地層實際情況存在較大誤差。綜上可知，目前主流的流體敏感性評價方法在評價超深致密砂巖氣藏儲層流體敏感性時存在諸多問題，亟需形成適合的實驗評價方法。

為此，本文以塔里木盆地山超深致密砂巖氣藏為研究對象，在充分考慮儲層地質(zhì)特征基礎(chǔ)上，建立了模擬地層溫度的高溫高回壓穩(wěn)態(tài)實驗法并開展了基質(zhì)的水敏、鹽敏及堿敏等儲層流體敏感性評價。通過實驗結(jié)果及礦場數(shù)據(jù)分析對比，明確了高溫、高回壓穩(wěn)態(tài)法評價超深致密砂巖氣藏儲層流體敏感性的可行性，探討了高溫條件下的基質(zhì)流體敏感性損害機(jī)理。

1 實驗樣品與評價方法

1.1 實驗巖樣及流體

實驗樣品取自塔里木盆地A(埋深7 500～8 000 m)、B(埋深6 000～7 000 m)兩臨近區(qū)塊的白堊系巴什基奇克組超深致密砂巖氣藏井下樣品。該層位儲層具有基質(zhì)致密，粘土礦物豐富等特點。氣藏儲層溫度140～160 ℃，實驗室氣測孔隙度分布于1%～5%，平均3.11%，3 MPa圍壓條件下測得氣測滲透率分布于(0.005～0.035)×10-3μm2，平均0.014×10-3μm2。礦物學(xué)分析結(jié)果顯示A區(qū)塊儲層巖石以巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖為主，B區(qū)塊儲層巖石以長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖為主，相比A區(qū)塊長石巖屑砂巖明顯增多。XRD全巖和粘土礦物分析結(jié)果如表1所示，全巖礦物結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)B區(qū)塊儲層石英含量略低，長石及粘土礦物等含量高于A區(qū)塊；粘土礦物對比分析發(fā)現(xiàn)B區(qū)塊儲層粘土礦物存在高嶺石，A區(qū)塊沒有發(fā)現(xiàn)高嶺石。

為了全面評價分析超深致密砂巖氣藏儲層流體敏感性，分別選取A、B兩區(qū)塊井下基質(zhì)樣品各6塊，開展高溫條件下的儲層水敏、鹽敏和堿敏實驗評價。實驗巖樣基礎(chǔ)物性參數(shù)及實驗類型安排見表2。

根據(jù)礦場地層水離子組分分析結(jié)果，實驗室配制相同組分及礦物度的模擬地層水，配方見表3。水敏實驗流體分別為地層水、次地層水(1/2礦化度地層水)及蒸餾水。鹽敏實驗流體分別為地層水、3/4礦化度地層水、1/2礦化度地層水、1/4礦化度地層水、1/10礦化度地層水及蒸餾水。堿敏實驗測試流體是根據(jù)地層水分析結(jié)果，配置相同礦化度的KCl模擬地層水，根據(jù)地層水初始pH值及鉆井完井液等工作液pH值，確定堿敏工作液pH值分別為6.5，7.5，8.5，10，11.5和，13。

表1 塔里木盆地白堊系巴什基奇克組儲層巖樣XRD分析結(jié)果Table 1 XRD analytical results of the formation samples from the Cretaceous Bashijiqike Formation,Tarim Basin

表3 塔里木盆地白堊系巴什基奇克組模擬地層水配方Table 3 Formula of simulated formation water from the Cretaceous Bashijiqike Formation,Tarim Basin

1.2 實驗評價方法

為了模擬地層溫度條件，針對A、B區(qū)塊不同巖樣實驗過程中測試系統(tǒng)(巖樣夾持器及中間容器)分別加熱至140 ℃和160 ℃，實驗裝置如圖1所示。實驗步驟如下所述：①巖樣老化處理后抽真空加壓20 MPa飽和模擬地層水48 h；②將巖樣裝入巖樣夾持器內(nèi)，設(shè)置圍壓為15 MPa，溫度設(shè)定140 ℃(B區(qū)塊)/160 ℃(A區(qū)塊)；③將回壓值設(shè)定為5 MPa，向巖樣出/入口端同時注入模擬地層水提高巖樣出/入口端至回壓閥設(shè)定值；④通過恒流/恒壓泵逐漸增大巖樣入口端壓力至12 MPa，此后保持恒壓狀態(tài)向巖樣內(nèi)注入流體；⑤待驅(qū)替流體流過巖樣2～3 PV后，停止驅(qū)替待巖樣與工作液反應(yīng)12 h，反應(yīng)完成后使用同一工作液重新進(jìn)行驅(qū)替，使用移液管計量出口端流量，計算當(dāng)前工作液條件下的巖樣滲透率；⑥待一級類型工作液測定完成后，更換次一級流體，重復(fù)④、⑤實驗步驟，直至實驗結(jié)束；⑦整理實驗數(shù)據(jù)及實驗裝置。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 水敏實驗結(jié)果

采用改進(jìn)的高溫高回壓穩(wěn)態(tài)評價方法獲得了地層溫度條件下的儲層水敏損害程度，評價結(jié)果如表4所示。分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)A、B兩區(qū)塊水敏指數(shù)0.41 ～ 0.52，水敏程度中等偏強(qiáng)-中等偏弱。

圖1 高溫高回壓液測致密砂巖儲層流體敏感性實驗裝置Fig.1 Experimental apparatus to measure fluid sensitivity of tight sandstone under HTHB

巖樣參數(shù)流體類型地層水1/2礦化度地層水蒸餾水儲層損害程度A1-1K/(10-6 μm2)0.4850.2630.236損害率/%—45.851.4中等偏強(qiáng)A1-5K/(10-6 μm2)0.5600.3880.329損害率/%—30.741.3中等偏弱B3-5K/(10-6 μm2)0.9390.6420.499損害率/%—31.646.9中等偏弱B5-5K/(10-6 μm2)1.0430.6780.531損害率/%—34.049.1中等偏弱

注：“—”為未計算的數(shù)值。

水敏實驗過程中相對滲透率(K1/K0)變化曲線如圖2所示。由圖可看出，工作液更換為1/2礦化度地層水時，巖樣相對滲透率有明顯降低。工作液更換為蒸餾水時，相比1/2礦化度地層水條件，B區(qū)塊樣品下降幅度明顯大于A區(qū)塊樣品。

2.2 鹽敏實驗結(jié)果

采用改進(jìn)的評價方法獲得了地層溫度條件下的儲層鹽敏損害程度，評價結(jié)果如表5所示。分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)A、B兩區(qū)塊都表現(xiàn)出了較強(qiáng)的鹽敏損害性，鹽敏指數(shù)0.72～0.82，鹽敏程度為強(qiáng)。其中，A區(qū)塊鹽敏指數(shù)平均0.72，B區(qū)塊鹽敏指數(shù)平均0.80，認(rèn)為B區(qū)塊鹽敏性略強(qiáng)于A區(qū)塊。

圖2 塔里木盆地白堊系巴什基奇克組儲層水敏損害滲透率變化曲線Fig.2 Permeability curves of reservoir water sensitivity experiments in the Cretaceous Bashijiqike Formation,Tarim Basina.樣品A1-1；b.樣品A1-5；c.樣品B3-5；d.樣品B5-5

巖樣參數(shù)流體類型地層水3/4礦化度地層水1/2礦化度地層水1/4礦化度地層水1/10礦化度地層水蒸餾水儲層損害程度A1-9K/(10-6 μm2)0.9670.7910.3680.2920.2650.264損害率/%—18.261.969.873.072.9強(qiáng)A2-9K/(10-6 μm2)2.8002.7661.2280.9000.8930.794損害率/%—1.243.967.968.071.6強(qiáng)B3-1K/(10-6 μm2)0.7810.6300.4940.2830.2400.162損害率/%—19.336.763.779.381.8強(qiáng)B5-12K/(10-6 μm2)0.4230.2960.2260.1710.0910.089損害率/%—30.046.659.578.479.0強(qiáng)

注：“—”為未計算的數(shù)值。

圖3 塔里木盆地白堊系巴什基奇克組儲層鹽敏損害滲透率變化曲線Fig.3 Permeability curves of reservoir salt sensitivity experiments in the Cretaceous Bashijiqike Formation, Tarim Basina.樣品A1-9；b. 樣品A2-9；c.樣品B3-1；d.樣品B5-12

鹽敏實驗過程中滲透率變化曲線如圖3所示。由圖可看出，工作流體更換為3/4礦化度地層水時，巖樣滲透率均有明顯滲透率降低(A2-9除外)。工作流體更換為1/2礦化度地層水時，測試巖樣滲透率基本都接近初始滲透率的50%。工作流體更換為1/10礦化度地層水和蒸餾水時滲透率變化幅度非常小，基本保持一致。綜合曲線形態(tài)認(rèn)為研究區(qū)塊儲層臨界礦化度為1/2地層水礦化度。

2.3 堿敏實驗結(jié)果

采用改進(jìn)的堿敏評價方法獲得了地層溫度條件下的儲層堿敏損害程度，評價結(jié)果見表6。由表中數(shù)據(jù)可知A、B兩區(qū)塊都表現(xiàn)出了較強(qiáng)的堿敏損害，堿敏指數(shù)0.78～0.92，堿敏程度為強(qiáng)。其中A區(qū)塊堿敏指數(shù)平均0.85，B區(qū)塊鹽敏指數(shù)平均0.88，認(rèn)為B區(qū)塊堿敏性略強(qiáng)于A區(qū)塊。

表6 塔里木盆地白堊系巴什基奇克組儲層堿敏損害實驗評價結(jié)果Table 6 Evaluation results of reservoir alkali sensitivity experiments in the Cretaceous Bashijiqiuke Formation,Tarim Basin

注：“—”為未計算的數(shù)值。

圖4 塔里木盆地白堊系巴什基奇克組儲層堿敏損害滲透率變化曲線Fig.4 Permeability curves of reservoir alkali sensitivity experiments in the Cretaceous Bashijiqike Formation,Tarim Basina.樣品A1-18；b.樣品A2-10；c.樣品B5-9；d.樣品B5-6

堿敏實驗過程中滲透率變化曲線如圖4所示。由圖可看出，工作流體更換為pH=7.5工作液時，巖樣滲透率均有明顯降低，下降幅度超過60%。更換后續(xù)工作液后巖樣滲透率總體為下降趨勢，但波動明顯，并不是嚴(yán)格的遞減過程。巖樣A2-10從pH=10的工作液更換為pH=11.5的工作液后滲透率出現(xiàn)了小幅升高。巖樣B5-9從pH=8.5的工作液更換為pH=10的工作液、從pH=11.5的工作液更換為pH=13的工作液后也出現(xiàn)了滲透率小幅提高的現(xiàn)象。綜合曲線形態(tài)認(rèn)為，如果施工條件允許，研究區(qū)塊入井工作液pH值不宜高于7.5。

2.4對比分析

2.4.1 評價結(jié)果對比

為了進(jìn)一步探討通過改進(jìn)的高溫高回壓流體敏感性評價方法獲得的評價結(jié)果的可靠性，通過資料調(diào)研統(tǒng)計了現(xiàn)有文獻(xiàn)中采用室溫測試方法獲得的研究區(qū)塊儲層流體敏感性結(jié)果。由于基質(zhì)流體敏感性測試實驗難度大，目前文獻(xiàn)中以評價裂縫巖樣的流體敏感性為主，為了保證數(shù)據(jù)量，本文統(tǒng)計了研究區(qū)臨近區(qū)塊致密砂巖儲層的基質(zhì)流體敏感性評價結(jié)果，實驗結(jié)果如表7所示。對比表中數(shù)據(jù)不難看出，本文測得的流體敏感性損害程度遠(yuǎn)強(qiáng)于室溫條件下的評價結(jié)果，說明室溫條件下測得的流體敏感性可能低估了儲層的實際流體敏感性損害。

2.4.2 礦場資料對比

A、B區(qū)塊常用的鉆井液體系包括水基鉆井液和油基鉆井液兩種，水基鉆井液主要為氯化鉀磺化鹽水基鉆井液和有機(jī)鹽鉆井液，油基鉆井液為UMD-2油基鉆井液[21]。結(jié)合礦場分析及本文實驗數(shù)據(jù)，分析認(rèn)為水基鉆井液礦化度低于本文實驗測的地層臨界礦化度，pH遠(yuǎn)高于本文測得的地層臨界pH值，鉆井過程中的鉆井液濾失及漏失都可能造成嚴(yán)重的流體敏感性損害。油基鉆井液油水比高，濾液中自由水少，誘發(fā)儲層流體敏感性的機(jī)率及損害程度遠(yuǎn)小于水基鉆井液，認(rèn)為油基鉆井液造成的儲層流體敏感性損害較弱。統(tǒng)計了1口使用水基鉆井液井(B5)和2口使用油基鉆井液井(A9，A902)的中途測試資料，統(tǒng)計結(jié)果見圖5。B5井所用水基鉆井液pH=11.5，氯根含量90 000 mg/L，該井中途測試產(chǎn)量接近為0，出現(xiàn)了絕產(chǎn)的現(xiàn)象。而采用油基鉆井液的A9井和A902井中途測試產(chǎn)量分別達(dá)到45.61×104m3和30.45×104m3，表現(xiàn)出了較好的產(chǎn)能。對比礦場測試結(jié)果表明水基工作液造成的儲層流體敏感性損害更嚴(yán)重，與上文實驗評價結(jié)果相符。

表7 塔里木盆地白堊系巴什基奇克組不同方法獲得流體敏感性實驗結(jié)果對比Table 7 Comparison of evaluation results of reservoirs fluids sensitivity damage in the Cretaceous Bashijiqike Formation,Tarim Basin

注：“—”為未找到相關(guān)實驗數(shù)值。

圖5 塔里木盆地白堊系巴什基奇克組采用水基/油基鉆井液氣井中途測試資料Fig.5 DST data interpretation of gas wells using water/oil-based drill-in fluids,in the Cretaceous Bashijiqike Formation,Tarim Basin

3 討論

3.1 改進(jìn)評價方法的機(jī)理及優(yōu)勢

通常氣測巖樣滲透率時通過加1～2 MPa回壓消除滑脫效應(yīng)[22]，提高儲層巖石滲透率測試精度。以往認(rèn)為出口端加回壓將提高巖樣流動阻力，降低巖樣滲流能力，不適用于液測 致密儲層滲透率。本文通過調(diào)研及探索實驗發(fā)現(xiàn)，巖樣驅(qū)替過程中預(yù)加巖樣出口端回壓不僅不會降低巖樣滲流能力，反而可有效提高工作流體的流入效率，增強(qiáng)流體通過巖樣的能力。原理可以總結(jié)為3點：①加高回壓促使小孔道參與流通，滲流通道增多；②增大孔隙壓力壓縮了水膜厚度了滲流截面積，進(jìn)而提高儲層的流體注入能力；③出口端預(yù)加回壓有助于降低巖樣出口端有效應(yīng)力，降低巖樣出口端應(yīng)力敏感造成的滲透率降低程度，有效提高巖樣滲透率。為了充分提高巖樣滲流能力，預(yù)加的回壓應(yīng)接近或高于壓汞測得的排驅(qū)壓力。

高溫高回壓法采用常規(guī)的穩(wěn)態(tài)法測試不同流體處理后巖樣的滲透率，滲透率評價機(jī)理清楚。該方法充分利用高回壓提高致密巖樣滲透率的特點，模擬地層實際溫度條件，開展流體敏感性實驗。此外，高回壓有效提高流體沸點，防止實驗過程中巖樣出口端結(jié)鹽，有效降低了高溫條件下出口端流體沸騰造成的實驗誤差[23]。該實驗方法擴(kuò)展了穩(wěn)態(tài)液測法評價致密砂巖敏感性的滲透率范圍，對超深致密砂巖氣藏儲層損害評價具有重要借鑒意義。

3.2 高溫流體敏感性損害機(jī)理

3.2.1 高溫加劇礦物膨脹/脫落

圖6 塔里木盆地白堊系巴什基奇克組超深致密砂巖儲層粘土礦物結(jié)構(gòu)特征Fig.6 Structural features of clay minerals of ultra-deep tight sandstone reservoirs in the Cretaceous Bashijiqike Formation,Tarim Basina.粒間孔，伊利石，伊/蒙間層礦物，A904井，埋深7 724.52 m[24]；b. 粒間縫，伊利石，伊/蒙間層礦物，A904井，埋深7 734.67 m

XRD分析數(shù)據(jù)顯示研究區(qū)塊致密砂巖氣藏粘土礦物以伊利石、伊蒙間層礦物為主，廣泛分布于粒間孔、粒間縫等滲流通道的關(guān)鍵位置(圖6)。流體流動過程中，較大孔隙中的粘土礦物可能被沖斷，隨流體遷移并在滲流通道的狹窄處形成堵塞，造成流體敏感性損害。此外，高溫容易造成巖石礦物膨脹，在外部圍壓作用下向內(nèi)壓縮了孔隙體積，造成儲層滲流能力降低，形成儲層損害[25]。高溫也將降低微粒從孔壁脫落所需要的能量，加速微粒的脫落[26]。因此，流體流動過程中地層微粒在流體拖曳力的作用下極有可能從孔隙壁面脫離，造成儲層損害。此外，礦物表面的Zeta電位與儲層顆粒的穩(wěn)定性密切相關(guān)，Zeta電位越高，顆粒之間的斥力越大[27]，粘土礦物微粒也就越容易發(fā)生水化膨脹甚至脫落。Zeta電位的表達(dá)式如公式(1)所示：

(1)

式中：ζi為Zeta電位，mV；k為玻爾茲曼常數(shù)，1023J/K；T為熱力學(xué)溫度，K；e為電子電荷，1.6×10-19C;pH0i為i表面等電點。ζi與測試流體pH值、流體總離子密度以及實驗溫度密切相關(guān)。

根據(jù)公式顯示ζi隨著流體pH值的升高而增大，也就是說隨著流體pH值的升高，粘土礦物等易脫落微粒壁面的負(fù)電荷增加，微粒之間的斥力增大，導(dǎo)致其脫落的概率增大，從而造成堿敏損害。粘土礦物中，高嶺石為典型的層狀結(jié)構(gòu)，層間斥力增加將導(dǎo)致高嶺石水化膨脹，增大儲層巖石比表面，降低巖石滲透率。這也能夠解釋了高溫條件相下B區(qū)塊儲層的鹽敏及堿敏性損害程度略強(qiáng)于A區(qū)塊的原因。

3.2.2 高溫增大水膜厚度

對于孔喉細(xì)微的超深致密砂巖儲層，粘土礦物表面的水膜厚度變化被認(rèn)為是誘發(fā)儲層流體敏感性的重要機(jī)理[28]。壓汞數(shù)據(jù)分析可知，研究區(qū)塊基質(zhì)孔喉半徑0.09～0.66 μm，對滲透率貢獻(xiàn)最大孔喉半徑介于0.16～0.63 μm，平均最大孔喉半徑0.21 μm，典型樣品實驗分析結(jié)果如圖7所示。目前的研究證明致密砂巖礦物表面水膜厚度為12～200 nm，與研究儲層主要貢獻(xiàn)滲透率的孔喉尺度處于同一數(shù)量級?；诖?，認(rèn)為水膜厚度變化是研究區(qū)塊儲層流體敏感性的重要損害機(jī)理。水膜是指巖石或粘土礦物表面荷電，與極性水分子作用，在其表面形成一層具有一定厚度和強(qiáng)度的束縛水層，與雙電層厚度直接相關(guān)，雙電層越厚，水膜厚度越大，從而降低可流動滲流通道橫截面積[29]。此外，雙電層厚度(Debye-Huckel長度)受溫度影響較大，相應(yīng)關(guān)系式如公式(2)所示[30]：

(2)

式中：κ-1為Debye-Huckel長度，nm；ε0為真空介電常數(shù)，8.854×10-12C2/(J·m)；εr為液體相對介電常數(shù)；T為熱力學(xué)溫度，K；k為玻爾茲曼常數(shù)，10-23J/K；e為電子電荷，1.6×10-19C；NA為阿伏伽德羅常數(shù)，6.02×1023mol-1；I為溶液離子強(qiáng)度，mol/L。

根據(jù)公式(2)可知，κ-1與測試流體總離子密度和實驗溫度密切相關(guān)。κ-1隨著離子強(qiáng)度的降低而增大，換言之，隨著流體礦化度的降低雙電層厚度將增大(水膜厚度增加)，可動的孔隙體積減小，從而造成滲透率降低，儲層表現(xiàn)出水敏和鹽敏損害。而隨著實驗溫度的增加而增加，κ-1也將增大。由此可推測，高溫條件下水膜厚度比常溫條件下要大，高溫條件下的流體敏感性程度應(yīng)該高于室內(nèi)溫度下的測試值。理論分析結(jié)果與實驗對比結(jié)果一致，也間接證實了水膜厚度變化應(yīng)該是儲層流體敏感性損害機(jī)理之一。同時，研究結(jié)果進(jìn)一步證明開展深層超深層儲層流體敏感性時需要考慮儲層的溫度條件。

圖7 塔里木盆地白堊系巴什基奇克組不同半徑孔喉對儲層滲透率貢獻(xiàn)值關(guān)系Fig.7 Pore throat radius vs.permeability in the Cretaceous Bashijiqike Formation,Tarim Basin

3.2.3 高溫加速礦物溶解/沉淀

儲層巖石內(nèi)的石英、長石等礦物在高溫條件下易與堿性工作液發(fā)生溶蝕，溶蝕產(chǎn)物在流體作用下進(jìn)一步產(chǎn)生硅酸鹽顆粒堵塞孔喉[31-32]。高溫將加速礦物與流體的反應(yīng)速度，加劇儲層損害程度。Dove(1994)[33]建立了石英在25～300 ℃條件下不同pH值(pH=2～12)流體內(nèi)的溶蝕速率公式：

RB=e-10.7Te-66 000/RTθ≥SiOH+

(3)

如公式(3)可知，高溫可以加劇石英的溶蝕速率。石英和長石溶蝕后的產(chǎn)物與堿性流體的氫氧根發(fā)生反應(yīng)形成硅酸鹽難溶物?？缀韮?nèi)產(chǎn)生的難溶物尺度相對較小，可能發(fā)生運(yùn)移，并在運(yùn)移過程中堵塞孔喉，造成儲層損害。硅酸鹽顆粒堵塞孔喉后，可能由于流體壓力的變化造成封堵層失效，造成實驗過程中的測試樣品滲透率波動，分析結(jié)論與堿敏實驗曲線(圖4a,b)較吻合。

4 結(jié)論

1) 目前行業(yè)常用的流體敏感性測試方法存在可準(zhǔn)確評價的巖心滲透率下限偏高、沒有考慮儲層溫度等不足，已不再適用于超深致密砂巖氣藏。

2) 改進(jìn)的評價方法能更好的反映儲層實際情況，降低實驗誤差，提高測試結(jié)果可信度，擴(kuò)展了穩(wěn)態(tài)液測法評價致密砂巖敏感性的滲透率范圍。

3) 采用高溫高回壓法測的儲層水敏指數(shù)0.41～0.52，水敏程度中等偏弱～中等偏強(qiáng)；鹽敏指數(shù)0.72～0.73，鹽敏程度為強(qiáng)；堿敏指數(shù)0.83～0.92，堿敏程度為強(qiáng)，評價結(jié)果顯示改進(jìn)的評價方法獲得的損害程度強(qiáng)于以往室溫條件下的測得的實驗結(jié)果，與礦場實際契合度更高。

4) 細(xì)微孔喉及發(fā)育的粘土礦物是誘發(fā)流體敏感性的內(nèi)因，高溫條件增大礦物表面水膜厚度、降低有效滲流通道半徑，加劇粘土礦物水化膨脹、促進(jìn)地層微粒分散運(yùn)移，加速礦物溶解/沉淀是加劇超深致密砂巖儲層流體敏感程度的主要機(jī)制，該研究成果對超深致密儲層損害評價具有重要借鑒意義。