（油气井工程专业论文）五里湾一区注入水与储层配伍性研究.pdf

s u b j e c t ：s t u d yo nt h ec o m p a t i b i l i t yb e t w e e ni n j e c t i n gw a t e ra n d r e s e r v o i ri nt h ef i r s t d i s t r i c to fw u i i w a n s p e c i a l i t y ：o i l & g a sw e l le n g i n e e r i n g n a m e ：w a n gb e i l e i ( s i g n a t u r e ) i n s t r u c t o r ：z h a n gn i n g s h e n g ( a b s t r a c t 砀es u r f i c i a lg r o u n d w a t e ri su s e df o ri n j e c t i n gw a t e rs o u r c ea t 强ef i r s td i s t r i c to f w u l i w a ni nj i n g a l lo i l f i e l d t h es u r f i c i a lg r o u n d w a t e rp o u r e di n t om a s s i v e l ya n dt h es o u r c ei s s c a r c e w i t ht h eo i lf i e l dd e v e l o p m e n t ，o i l ys e w a g ew h i c hp r o d u c e df r o mo i lw e l la r e i n c r e a s i n g t h eo i l ys e w a g ec a u s es e r i o u se n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n h o wt ou s et h eo i l y s e w a g ee f f e c t i v e l ya n d t or e s o l v et h ec o m p a t i b i l i t yb e t w e e ni n j e c t i n gw a t e ra n dt h er e s e r v o i r i sa ni m p o r t a n ti s s u et ot h eo i lf i e l d t h j si s s u ei su r g e n tn e e dt os o l v e i nt h i sp a p e r , o nt h eb a s i so ft h ea n a l y s i so fr e s e r v o i rc h a r a c t e r i s t i c sa n dc l a ym i n e r a lt y p e ， c o n t e n t ，d i s t r i b u t i o no ft h ef i r s td i s t r i c to fw u l i w a ni nj i n g a no i l f i e l d ，t h r o u g hv a r i e t yo f e x p e r i m e n t s ，a n a l y z e dt h et y p ea n de x t e n to fd a m a g ed u r i n gt h ei n j e c t i n gw a t e rp r o c e s so f r e s e r v o i r s ，c o m p a t i b i l i t yo fs u r f i c i a lg r o u n d w a t e ra n dr e s e r v o i r a n dc o m p a t i b i l i t yo fp r o d u c e d w a t e ra n dt h er e s e r v o i r , t h ei m p a c to fav a r i e t yo fw a t e rt r e a t m e n ta g e n tf o rt h ed e t e r m i n a t i o n o fs u s p e n d e ds o l i dp a r t i c l e s ，s e t t i n gr e i n j e c t i n gw a t e rq u a l i t ys t a n d a r d ss u i t a b l ef o rt h e f i r s t d i s t r i c to fw u l i w a ni nj i n g a no i l f i e l d n l er e s u l t ss h o wt h a t ：( 1 ) t h ef i r s td i s t r i c to fw u l i w a n i sw a t e r - s e n s i t i v i t yr e s e r v o i r , d a m a g er a t e31 8 9 6 8 9 6 ，b e l o n g e dt ot h em i d d l eo fs g o n g w a t e r s e n s i t i v i t yr e s e r v o i r ；t h er e a s o nc a u s et h er e s e r v o i rw a t e r - s e n s i t i v er e s e r v o i ri sm a i n l y d u et oc o n t e n to fi sw i t hah i g hl e v e l ( a na v e r a g eo fr e l a t i v ec o n t e n t16 5 3 ) ；( 2 ) t h ef i r s t d i s t r i c to fw u l i w a ni sl o wp e r m e a b i l i t yr e s e r v o i r , a l t h o u g ht h e r ei sac e r t a i na m o u n to fs p e e d s e n s i t i v i t yo fm i n e r a l s ，b u tt h es p e e d - s e n s i t i v i t yd e g r e ei sw e a k ，s p e e ds e n s i t i v i t yd a m a g er a t e o f1 9 1 3 5 7 6 1 ；( 3 ) s u r f i c i a lg r o u n d w a t e ra sa ni n j e c t i n gw a t e rw i t hl e s sc o m p a t i b i l i t y f o rr e s e r v o i r , r e s u l t i n gd a m a g ei sm a i n l yd u e t ow a t e rs e n s i t i v i t y ；a d dt h ec l a ys t a b i l i z i n ga g e n t i nt h ei n j e c t i o no fw a t e rt or e d u c ew a t e r - s e n s i t i v ed a m a g ei nt h ep r o c e s s ；( 4 ) c o m m o n l yu s e d i nav a r i e t yo fo i lf i e l dw a t e rt r e a t m e n ta g e n to ft h et r e a t e dp r o d u c e dw a t e rh a v eag r e a t e r i m p a c t o nt h er e s u l t so fd e t e r m i n a t i o no fs u s p e n d e dp a r t i c l e s ，s oi ns e t t i n g t h e l o w p e r m e a b i l i t yo i lf i e l di n j e c t i o nw a t e rq u a l i t ys t a n d a r d s ，c o n t e n to fs u s p e n d e d p a r t i c l e sw i l l b er e l a x ；( 5 ) w h e nt h er e i n j e c t i n gw a t e rf o rs u s p e n d e ds o l i d sc o n t e n to f9 9 0 r a g l ，m e d i a n d i a m e t e ro f2 0 3 3 1 x m ，o i lc o n t e n to f1 9 0 7 m g l ，t h ea v e r a g ed a m a g eo ft h ec o r er a t eo f 2 9 8 4 w h e nt h es u s p e n d e ds o l i d sc o n t e n to f1 3 5 0 m g l ，m e d i a nd i a m e t e ro f5 4 3 8 p m ，o i l i i i 英文摘要 c o n t e n to f2 4 4 0 m g l ，t h e a v e r a g ed a m a g eo ft h e c o r er a t eo f3 4 0 8 ；( 6 ) s u r f i c i a l g r o u n d w a t e rm i x i n gr e i n j e c t i o nw a t e rt oi n j e c t i o n , c o n t r o ls u r f i c i a lg r o u n d w a t e rm i x i n g r e i n j e c t i o nw a t e rr a t i oi sl o w e rt h a n2 ：3w i l ln o tr e s u l ti ng r e a t e rd a m a g et ot h er e s e r v o i r , i ft h e r a t i og r e a t e rt h a n2 ：3 ，t h e nt h ec l a ys t a b i l i z e rm u s tb ea d d e dt oa d d r e s st h ei s s u eo fw a t e r s e n s i t i v i t y ；( 7 ) u s eo ft r e a t e ds e w a g ea sr e i n j e c t i o nw a t e r , i ti sr e c o m m e n d e dt oc o n t r o lw a t e r q u a l i t yi n d i c a t o r s ：s u s p e n d e ds o l i d sc o n t e n t 10 m g l ，m e d i a nd i a m e t e r f f 2 p m ，o i lc o n t e n ts 2 0 m g l k e y w o r d s ：r e s e r v o i rp r o t e c t i o n w a t e r q u a l i t ys t a n d a r d t h e s i s ：a p p l i e df u n d a m e n t a ls t u d y i n j e c t i n gw a t e rs e n s i t i v i t y c o m p a t i b i l i t y i v 学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学 或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：趟日期： 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在 校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法 发表、复制、公丌阅览、借阅以及申请专利等权利，同时授权中国科学技术信息 研究所将本论文收录到中国学位论文全文数据库并通过网络向社会公众提供 信，i , i i 务。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为西安石油大学。 论文作者签名： 导师签名：越 日期：堡2 玺垒眩冈 日期：皇2 ：三：丝 注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出( 含解密年限等) 。 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究的目的、意义 国内外低渗透油藏广泛采用注水开发作为保持地层压力和提高采油效率的有效手 段。靖安油田五里湾一区延长组储层主要表现为特低渗透、低压、低产的特点，现阶段 对于该区块的开发主要采用注采同步的手段，局部实现了先注后采。五里湾一区在注水 开发过程中主要采用浅层地下水作为注入水水源，根据油田生产的需要，注入量越来越 大，现阶段该地区的水资源贫乏，水源问题已经成为注水开发过程中的一个重要问题。 随着清水注入量的增大，日产含油污水量也逐渐增大。如果这些水不经过处理直接排放 到环境中，必然会造成土壤、地面水体的污染。随着油田的发展，管理层的环保意识不 断加强，为了在高效开发油田的同时加强环境保护，迫切需要根据污水的组成、性质特 点，结合现场实际情况，合理利用产生的大量污水。同时在采油过程中需要大量的清水 回注于地下油层中。所以如果对采出水进行处理，并用于回注，则不仅可以满足石油开 采过程中注水量日益增长的需要，同时可以节约大量水资源，为油田带来经济效益。减 少排水对环境的污染，产生巨大的环境效益。将处理完成的污水再进行回注成为一种必 然的解决方式。但是回注污水中如果含有大量的其它成分，注入后与油气层的岩石和地 层流体接触，发生各种物理、化学变化，易造成储层渗透率的下降。从而严重影响了油 田的开发效果与经济效益。由于污水处理不彻底就直接回注而造成的各种油层伤害问题 也接踵而至。 另外，五里湾一区现行注入水水源注入过程中还出现了注水压力升高和注水井吸水 指数下降等问题。所以注入水的水质与储层的配伍性研究在油田开发过程中也显得十分 重要。对于含有粘土矿物的敏感性储层，注入水的矿化度低会引起粘土矿物膨胀，大量 清水的注入会直接导致渗透率下降，储层伤害。另外，在污水处理回注过程中，注入水 水质的好坏将直接影响油田的开发效果，例如如果注入水中含有悬浮颗粒、油、细菌等， 回注储层后会引起油层渗滤端面堵塞，导致注水井吸水能力下降、注入压力升高，并加 剧了储层的非均质性，使得油层能量不足，油井产量下降。与此同时，注入水中的溶解 氧、二氧化碳等气体会对地面工程设备造成腐蚀，缩短注水设备、管线等的使用寿命。 腐蚀产物随注入水进入储层也同样会造成储层污染。如果不考虑注入水水质、地层对水 质的敏感性，那么不达标的注入水进入储层会导致孔道堵塞，渗透率下降，进而导致吸 水指数下降伤害油气层，储层渗透率伤害后将会很难恢复，从而严重影响油田开发效率。 因此，迫切需要对五里湾一区现行注入水与储层的配伍性进行研究，以解决现阶段 注水过程中产生的注水压力升高、注水井吸水指数下降和油层能量不足等各类问题。为 了能合理利用油田目前采出的大量采出污水，应对采出污水与储层的配伍性进行评价， 针对五里湾区油层特征和两种水源水的特性制定出注入水的水质标准的任务迫在眉 西安石油大学硕士学位论文 睫。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 储层保护研究现状 储层损害( f o r m a t i o nd a m a g e ) ，是指当打开储层时，由于储层内部组分或外来组分与 储层组分作用发生了物理、化学变化，而导致岩石及内部液体结构的调整并引起储层绝 对渗透率降低的过程【l 】。储集层保护技术就是指保护储集层不受伤害所采用的技术及措 施。储层损害及保护技术作为油气井工程的一个分支是一个广义概念，在钻井、完井、 固井、增产压裂或酸化、以及生产等各个环节均存在储层损害和保护的问题。所以，储 集层保护内容涉及到储层损害机理研究、模拟装置研制、评价方法和标准制订及保护技 术研究等方面。 储层损害机理就是储层损害的原因。目前常规公认的储层损害机理有物理的、化学 的和生物的三个方面。具体伤害方式有：粘土的膨胀和微粒的运移造成的储层损害； 外来工作液与储层岩石、储层流体不配伍所造成的损害，如水敏性损害、碱敏性损害 和无机垢、有机垢堵塞等；工作液中的微生物对储层的损害。 近二十几年来，常规储层损害方面的文章较多。从解决问题的方法上，主要是引入 了数值模拟技术，并越来越受到人们的重视，该技术是根据物理模拟实验所得到的数据， 建立数学模型来研究储层损害问题。代表性的人物有：g r u e s b e c k 2 1 、k h i l a r ( 3 1 、s h a r m a t 4 1 、 c e r d a n 、o h e n 6 1 、c i v a n t 丌。具有代表性的数学模型有：g r u e s b e c k 和c o l i n s 模型( 1 9 8 2 年) 、k h i l a r 和f o g l e r 模型( 1 9 8 3 ) 、o h e n 和c i v a n 模型( 1 9 8 7 ) 、s h a r m a 和y o r s t o n 模型( 1 9 8 7 ) 、 r w g e r 和f o g l e r 模型( 1 9 8 8 ) 、c h a n g 和c i v a n 模型( 1 9 9 2 ) 、l i u 和c i v a n 模型( 1 9 9 6 ) 、h c h e n 模型( 1 9 9 6 ) 等l 引。 建立室内评价方法及制订相应标准，也是油层损害方面研究的重点之一。现形成的 主要成果有a p i 推荐标准和美国岩心公司制订的常规岩心分析方法和特殊岩心分 析技术等，我国在参照以上标准的基础上，形成了2 个标准 9 , 1 0 1 。最近的储层损害推 荐标准是a p i 委员会1 9 9 5 年5 月提出的l l 。 注水过程中的储层保护技术，早在6 0 年代就已经受到美国等发达国家的高度重视， 在注水过程由于注入水与储层的不配伍问题带来的地层损害及其控制方面进行了大量工 作。进入7 0 年代后，随着科学技术的不断展开和研究工作的深化，在注水过程中地层损 害类型、来源、机理及其防止和控制方面的研究已经达到了相当高的水平。8 0 年代末9 0 年代初，对这一问题的基础研究已经相当深入，目前已经向系统化和计算机化发展。 现阶段注入水与储层保护研究主要是采用室内岩心流动性实验评价等方法。根据各 油田储层物性特征采用岩心流动性实验方法评价注入水后储层的伤害情况，由于岩性组 成各不相同，注入水伤害情况也存在很大的差异。 2 第一章绪论 近年来，国内对防止储集层损害的认识有了很大的提高，在注水工艺中防止地层损 害方面进行了大量的实验研究，取得了一定的发展。目前，我国油田大多数采用注水开 发的生产方式，为了保证稳产，各油田都在根据油田不同区块地质和储层情况采取各种 措施进行回注污水处理。纯化油田是典型的多层系、薄互层、中低渗透油田，油田开发 方式主要以注水开发为主【1 2 】。自1 9 9 2 年回注污水以来，由于水质不合格，给油田开发 带来了较大的危害。针对此种情况，在室内开展了改性水处理研究，主要从改性处理水 处理工艺、改性水与地层水配伍性、不同含油量的改性水对地层损害程度及不同粒径中 值、不同细菌含量、不同p h 值的改性污水水质对地层伤害等几个方面进行了实验研究， 对纯化油田回注污水进行改性处理，处理后的水对地层基本无伤害，改性水与地层水具 有良好的配伍性。白音查干油田地层水具有高s 0 4 2 - 、c i - 、高矿化度的特征，水型大都 为n a 2 s 0 4 型。油井产出水混合、混合水注入油井后均会产生结垢现象，配伍性较差。但 经净化、絮凝、过滤及阻垢处理后，能够达到混合回注对水质的要求，与地层水具有良 好的配伍性【1 3 】。 1 2 2 污水处理研究现状 当油田开发进入中后期时，油层压力下降很大，注水采油是用来维持油层压力的重 要手段。采油污水回注减少了污水外排造成的环境污染，同时又减少了水资源的浪费， 为油田经济效益的提高做出了贡献。污水中的悬浮物和油是采油污水回注中导致注水井 和油层堵塞的两个重要因素。 回注采油污水处理技术主要立足于去除污水中的油和悬浮物，有混凝法、隔油法、 聚结法、浮选法、过滤法、膜分离技术、离子调整法等处理方法。 混凝法是利用直接投加化学药剂来削弱分散态油珠的稳定性，主要用于去除污水中 的乳化油。投加的混凝剂多为聚合铝和聚合铁，由于各油田采油污水的水质不同，用某 些特制的混凝剂可以增强混凝效果，提高污染物去除率。 隔油法采用平流式隔油池、平行斜板式隔油池或波纹斜板式隔油池，靠重力作用进 行油水分离，主要去除游离态和机械分散态油。 ， 聚结法是在聚结反应器中，采用某些聚结材料，依靠污水中油粒的聚结作用，原水 中的油粒相互聚结成直径较大的颗粒，改变原水中原油的颗粒分布情况，使之易于重力 分离。 浮选法通过在污水中产生大量的气泡，使油滴及小颗粒物质结合在一起上浮至水面， 达到与水分离的目的。 过滤法是使采油污水流过过滤器，除去水中的油和悬浮物。但由于此法应用时易造 成滤料堵塞和损害，故而应用受到限制。 膜分离技术是利用膜的选择透过性进行污水的分离和提纯，近年来越来越多的膜分 离技术开始应用于油田采出水处理，该法具有高效、节能、投资少、污染小的特点。 西安石油大学硕士学位论文 离子调整法是指针对采油污水中的弱酸性缓冲体系，通过调整水中有关离子的含量， 破坏该缓冲体系，去除腐蚀、结垢离子，优化水质。 综上所述，采油污水大部分处理后用于二次采油。对于回注水处理，主要应当解决 的是污水中的含油量和颗粒物问题，对此采用的主要是混凝、隔油、聚结、浮选、过滤、 膜分离等物化方法，各个油田在污水处理过程中，应选择采用合理的方法以保证回注水 符合和本油田实际相结合的含油量和悬浮物浓度、悬浮颗粒大小严格控制的指标。 1 2 3 注入水水质对储层的伤害原因分析 注入水对储层的伤害主要可以分为以下四类：注入水与储层流体不配伍产生的结 垢堵塞。注入水与储层岩石不配伍引起的水敏等堵塞。注入水中悬浮物( 如悬浮颗 粒、细菌、乳化油、腐蚀产物等) 引起储层堵塞。速敏产生微粒运移损害储层。在行 业标准中，根据注水伤害储层的因素分析，规定了油田注水水质的基本要求。 油田注水水质问题极易引起油层有效渗透率下降，引起伤害的因素大体上有油层岩 石特征、油层流体特性、注入水水质等b 4 1 。 ( 1 ) 油层岩石特性 在油田注水过程中引起注水中发生水敏伤害的敏感性矿物常常为：蒙脱石、绿泥石 一蒙脱石、伊利石一蒙脱石、降解绿泥石、降解伊利石、水化白云母；引起速敏的敏感 性矿物有：高岭石、毛发状伊利石、微晶石英、微晶白云母、微晶长石；易造成结垢的 敏感性矿物为：石膏、硫铁矿、石灰石、赤铁矿、天青石、硬石膏、岩盐。 粘土矿物对油层伤害最严重，但非粘土矿物也会对油层造成伤害，小于3 7 1 a m 的微 小粒子在高速流体的作用下，发生微粒脱落运移，堵塞喉道，引起渗透率下降。这些非 粘土矿物成分主要是石英、长石、方解石、白云石、云母及其他矿物等。 ( 2 ) 油层流体特性 油层流体指油层中的油、气、水，其中地层水与地层伤害的关系最为密切，其次是 原油和天然气。 为了保护油层，必须充分认识被注入油层的地层水性质，从而确定与之相配伍的注 入水的一些重要水质指标。地层水性质主要包括矿化度、阳离子成份、阴离子成份、水 型等。在注水中要对地层水的上述物理、化学性质进行详细分析。 原油性质一般包括密度、相对密度、原油粘度、体积系数、凝固点、含沥青量、含 蜡量及其它杂质含量等。这些性质常会产生有机垢和乳状液，堵塞地层。 天然气是一种气态的碳氢化合物，含有很少的非烃气体，如若注入水接触含有h 2 s 、 c 0 2 的天然气，会发生腐蚀或无机盐沉泥。若压力、温度变化，容易形成气锁。 ( 3 ) 注入水水质 注水的周期长、注入量大，并伴随油田开发的全过程。因注入水的水质不合格造成 的油层伤害涉及范围广、程度深，并具有累加效应。同时由于注水流程长，流体入井后 4 第一章绪论 极易造成二次污染。弄清注入水与油层可能存在的伤害类型及伤害程度是对注水地层进 行有效保护的前提。 注水系统必须重视三大问题，即集输系统的腐蚀、结垢、注水油层的伤害，三者是 相互依赖、相互关联的。 研究表明，注入水伤害油气层的主要原因有水敏、悬浮颗粒堵塞、溶解气( 包括氧气、 硫化氢、二氧化碳) 腐蚀及腐蚀产物堵塞、细菌堵塞、乳化油滴的吸附与液锁等。 1 2 4 注水水质研究存在的问题 国内外在注水水质研究方面存在以下问题：没有系统的、统一的确定注入水水质的 方法。现行部颁标准中所提出的注入水水质指标针对性不强，对于不同储层采用的注入 水水质仅仅以渗透率为依据划分水质标准，未根据各油田实际储层物性情况来制定标准， 例如碳酸盐岩和砂岩储层的标准应该有所不同，有些标准太严有些标准要求得又还不够， 所以存在很多应用中的问题，所以必须根据各油田具体情况的不同制定有针对性的注入 水水质指标。 1 3 研究内容、技术路线及创新点 本文主要针对靖安油田五里湾一区注水过程中出现的注入水水源不足，采出含油污 水量大的问题进行研究。首先在了解研究区块开发现状的基础上，结合储层物性、岩矿 分析等资料，分析储层潜在伤害因素，实验研究五里湾一区长6 储层注水过程中储层敏 感性伤害的主要机理和关键影响因素，然后通过实验分析评价各种类型的注入水与储层 的配伍性，从而找出水质与储层不配伍和渗透率下降的主要原因，并对清污混注的可行 性进行进一步分析，进一步提出适用的水质标准。 本文技术路线见图1 1 。 本文创新点共有以下四点： ( 1 ) 单向流敏感性与残余油状态下的敏感性试验进行对比，检验两种方式对储层的 评价结果是否相似； ( 2 ) 对五里湾一区处理后的采出水与清水混合回注的可行性进行分析，并给出具体 混合比例； ( 3 ) 油田用添加剂对水中悬浮固体含量测定的影响； ( 4 ) 针对五里湾一区储层特点制定出具有针对性的水质标准。 1 4 本论文主要工作 ( 1 ) 五里湾一区长6 储层岩石，孔渗、粘土矿物含量等特征的理论研究，潜在伤害 因素分析； ( 2 ) 储层注水过程中可能存在的敏感性分析，包括单相速敏和水敏以及残余油状态 下的速敏和水敏； 西安石油大学硕士学位论文 ( 3 ) 清水与储层的配伍性实验研究； ( 4 ) 油田用添加剂对水中悬浮固体含量测定值的影响： ( 5 ) 采出水与储层配伍性实验研究，分析处理后的采出水与储层不配伍的主要原因； ( 6 ) 对清污混注的可行性进行研究，给出清污混注具体实施方法； ( 7 ) 确定出五里湾一区长6 储层注入水水质标准。 采出 水与 储层 的配 伍性 清水 与储 层的 配伍 性 清污 混注 与储 层的 配伍 制定有针对性的水质标准 图1 - 1 本文技术路线 1 5 课题来源 长庆油田合作项目中的部分研究内容。 6 第二章五里湾一区地质概况及开发现状 第二章五里湾一区地质概况及开发现状 2 1 地质概况 靖安油田构造主体位于鄂尔多斯盆地陕西省志丹县与靖边县境内。鄂尔多斯盆地北 以乌兰格尔基岩凸起与河套盆地为邻，南界渭北隆起与汾渭盆地相接，东起晋西挠褶带， 西至西缘冲断构造带。根据盆地现今构造形态和盆地演化历史，鄂尔多斯盆地内可划分 为以下六个一级构造单元【15 1 ，如图2 1 所示。 减； 图2 1靖安油田地理位置及大地构造状况 ( 1 ) 伊盟隆起：位于盆地北部，是一个继承性的隆起区； ( 2 ) 渭北隆起：位于盆地南缘，区内褶皱强烈，方向性明显，褶皱强度自南向北递 西安石油大学硕士学位论文 ( 3 ) 晋西挠褶带：本区于侏罗纪末抬升并与华北地台分离化，其东部边缘成为鄂尔 多斯盆地的东界； ( 4 ) 陕北斜坡：是盆地的主体， 纪，形成于早白垩世； ( 5 ) 天环坳陷：位于盆地西侧， 部发育较多的是短轴背斜； 也是盆地油气的主要产区。该斜坡雏形出现于侏罗 南北走向，东缓西陡，坳陷北部构造比较少，而南 ( 6 ) 西缘冲断构造带：为一走向南北的狭长地带。燕山旋回中期，该区受强烈挤压 与剪切，构成逆冲带的基本格局。区内断裂十分发育，并分布有成排的局部构造。 研究区位于鄂尔多斯盆地主体陕北斜坡中部，构造简单，为一平缓的西倾单斜，地 层倾角小于1 0 ，坡降6 - - 8 m k m ，其上发育由压实作用而形成的小背斜，油藏的形成受构 造的影响很小，属于岩性油藏。 从区域地质背景来看，靖安油田五里湾一区位于鄂尔多斯盆地一级构造单元陕北斜 坡的中东部，构造平缓，为西倾单斜背景上由差异压实作用形成的一组鼻状隆起。从长 6 底面构造来看，该区构造变化简单，无断层发育，仅发育一些由差异压实作用形成的 近东西向低幅鼻状隆起，主要的鼻状隆起有5 个，即x p l 5 x p l 6 ，z j l d p 4 ，x p l 2 z j 3 9 ， z j 2 9 - z j 3 8 ，z j 5 1 z j 4 2 等，这些鼻状隆起的规模大小不一，轴长3 1 2 公里，轴宽0 5 3 k m ， 两翼倾角0 2 - - 1 。隆起幅度2 - 8 m ，圈闭面积不大，但与所处部位的生，储，盖相匹配， 形成了良好的圈闭，对后期油气的运移和富集起着重要的控制作用。 2 2 构造背景 鄂尔多斯盆地是在华北克拉通地块之上，经历长期演化形成的中生代沉积盆地。具 有地势起伏平缓，地层升降运动缓慢，升降幅度小，沉积组分稳定，沉积速度缓慢，沉 积物粒级偏细，缺乏岩浆活动，热流低，成岩速度缓慢等特点。据前人研究，鄂尔多斯 盆地延长组属于一套典型的湖泊三角洲沉积体系，长6 2 1 时期是三角洲的高速生长推 进期，砂体分布面积广，连片性好。五里湾一区尤其明显。五里湾长6 2 1 储层属晚三叠 系延长统大型湖泊三角洲沉积的一部分，湖泊基准面不断下降，湖水对三角洲主体的改 造作用减弱，是三角洲快速生长推进期，砂体相对稳定，大面积分布，连片性好，为油 藏的形成提供了有利条件【1 5 1 。 靖安油田延长组可构成一个完整的层序，包括3 个体系域，即湖泊相高水位体系域、 湖侵体系域和湖泊相低水位体系域。其中长8 段至长l o 段为低水位体系域，长7 段为湖 侵体系域，长6 段至长l 段为高水位体系域。长6 段是高水位体系域的第一准层序组。 沉积学研究中可将研究区内的长6 段划归为两个沉积体系，即三角洲沉积体系和湖泊沉 积体系。本区主力油层为长6 ，次为延9 。长6 又可进一步细分为长6 3 ，长6 2 ，长6 l 三 个小层，其中长6 2 含油性最好，长6 i 含油性较差，长6 3 基本不含油。长6 2 和长6 l 均由 岩性组合特征相似的两个自下而上由细变粗后复变细的旋回叠加而成，据此将其又进一 8 第二章五里湾一区地质概况及开发现状 步细分为长6 1 1 ，长6 1 2 和长6 2 1 ，长6 2 2 四个小层。 2 3 五里湾一区开发简况 靖安油田是鄂尔多斯盆地发现的2 个最大特低渗油田之一，是继安塞油田后的又一 整装大油田。靖安油田是采油三厂的主力油区，年产原油8 5 万吨以上，靖安油田五里湾 一区于1 9 8 3 年开始投入勘探，经过1 9 9 7 1 9 9 8 两年的大规模产能建设，现己成为一个大 型的低渗透油气开发区。该油田五里湾一区1 9 9 6 年投入试采，1 9 9 7 年1 1 月转入注水开 发，所用注入水为浅层地下水。以反九点面积法注水方式开发，井距3 3 0 米。油田开发 动态表明，不同的沉积微相其储层孔隙结构特征也不相同，油田开发效果存在较大差异， 五里湾一区中南部油井产量较高，开发效果好，而北部注水后，见效油井产量上升幅度 很小。到目前为止，全区注水见效井数已达2 0 1 口，见效程度5 5 ，见效井平均单井日 产油5 9 t ，平均含水2 o ，水驱储量控制程度达9 8 7 【1 6 】。 2 4 五里湾一区注水中存在的主要问题 五里湾一区注水开发已暴露出一些问题，如油田采出含油污水量大、清水资源不能 满足油田注水量的要求、油井见水后采液、采油指数迅速下降，采油速度降低【1 6 】，地层 吸水能力下降，采用的增产改造措施基本无效等，且该地区注入水与储层配伍性没有系 统的理论研究，所以必须针对以上问题开展注入水配伍性、储层敏感性等实验研究，深 化对五里湾一区长6 油层的特点及损害机理的认识，为今后五里湾一区长6 油藏的综合 调整、措施改进提供依据。 。 9 西安石油大学硕士学位论文 第三章五里湾一区储层特征及潜在伤害因素分析 储集层被损害的客观条件称之为储集层的潜在损害因素或潜在可能性。这些潜在可 能性只有在一定外因的作用下内因才起作用，才使潜在损害可能性成为真正的损害。储 集层损害内因与外因的综合作用主要是外来流体与储集层岩石的相互作用以及外来流体 与地层流体的相互作用。根据它们之间的相容性、配伍性、适应性等的匹配程度，决定 着产生什么样的损害和多大程度的损害【l 刀( 即损害类型和损害程度) 。 以下结合五里湾一区岩石学特征分析、储层物性等资料，分析该区块存在的潜在伤 害因素。 3 1 储层敏感性矿物种类与含量 3 1 1 储层敏感性矿物种类 敏感性矿物是指储层中易与流体发生物理、化学和物理化学反应并导致储层渗透率 大幅度下降的一类矿物。它们主要包括：碳酸盐矿物( 方解石、白云石、菱铁矿等) ； 粘土矿物( 蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石、伊蒙混层、绿蒙混层等) ；铁质矿 物( 赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿等) ；硅质矿物( 石英、玉髓、蛋白石等) ；长石类矿物； 沸石类矿物( 方沸石、浊沸石、柱沸石、钙沸石等) ：硫酸盐矿物( 石膏、硬石膏、 天青石、重晶石等) ；硫化物( 黄铁矿等) ；磷酸盐矿物( 磷灰石) 。九种敏感性矿物 中以粘土矿物与储层敏感性的联系最密切，其数量、类型和化学成分等特征都对储层敏 感性有直接影响【1 8 l 。 粘土矿物是造成砂岩储层伤害最为关键的因素之一。由于粘土矿物的膨胀性及具有 较大的比表面和阳离子交换性质，油气储层损害大多与粘土矿物有关。油气层中的粘土 矿物若与不配伍的外界流体接触时，就可能发生水化膨胀和分散运移，堵塞油气流通通 道，使油气层的渗透率大大降低，严重时可以堵死油气层。根据文献介绍，细粒砂岩中 含水敏性粘土仅1 n o , - 4 时，若注入与粘土矿物不配伍的流体，就可能完全堵死油气通道 - ( m o o r e ，1 9 6 0 ) ；n u g e n t ( 1 9 7 5 ) 发现粘土矿物造成的油层伤害可使原油产量降低7 0 以上。 可见，粘土矿物对储层造成的损害是非常严重的，应得到高度重视。 3 1 2 五里湾一区储层敏感性矿物含量 五里湾一区长6 储层中敏感性矿物含量具体数据见表3 1 。 由表3 1 中数据分析可得以下结论： ( 1 ) 长石含量极高，石英含量低。长6 砂岩长石含量一般4 5 5 5 ，平均5 0 5 ； 石英含量1 9 0 2 3 0 ，平均2 0 9 ；岩屑含量1 0 8 5 ，以变质岩屑为主( 占岩屑总 量的6 5 ) ，岩浆岩屑次之，沉积岩屑较少；综合定名为长石砂岩和岩屑质长石砂岩； ( 2 ) 云母碎屑含量高。云母含量一般在6 0 0 o , - , 1l ，平均6 8 ，以黑云母为主，白云 l o 第三章五里湾一区储层特征及潜在伤害冈素分析 母分布零星；可见原生粘土矿物绿泥石碎屑，含量4 一9 ，平均5 9 ；碎屑组分含量 8 8 6 - , 9 6 7 ，平均9 1 6 4 ，石英长石+ 岩屑= 0 3 3 ，矿物成熟度低；各类组分在层间和 井间均无明显差异： 表3 1五里湾一区长6 砂岩薄片鉴定结果 成分 含量l 石长 沉岩变 三 碎屑 ) 英 石 积 浆 质 主泥质其它绿泥石碳酸盐其它 含量 层岔 岩岩岩 一 长6 l 2 1 3 0 5 2 6 01 5 22 8 l 6 6 36 4 13 2 8 0 5 l5 2 01 0 l0 5 09 1 2 7 长6 2 19 4 04 8 6 0o 9 2 3 2 3l o 5l7 3 64 150 2 06 3 0o 8 2o 7 09 0 0 2 平均 2 0 9 0 5 0 5 01 1 33 1 08 3 0 6 8 03 5 60 4 85 9 00 9 l0 5 09 1 6 4 ( 3 ) 杂基以泥基质为主，其它少见； ( 4 ) 胶结物以绿泥石和碳酸盐为主。 3 2 五里湾一区储层潜在敏感性因素分析 3 2 1 岩石骨架颗粒的特征分析 五里湾一区长6 储层为一套灰色中砂岩、细砂岩、粉砂岩与灰黑色泥岩、灰色泥质 粉砂岩不等厚互层沉积。取心井粒度分析表明中砂含量1 1 4 ，细砂含量7 0 6 ，粉砂 1 1 1 ，杂基2 5 ，长6 l 平均粒径2 9 9 平，标准偏差0 6 5 ；长6 2 平均粒径3 8 0 q ，标准 偏差0 5 5 ，具体数据见表3 2 。 表3 2 五里湾一区长6 砂岩粒度参数 层位井号样品数 平均值标髫瓤偏度尖度 1 85 3 1 40 6 61 3 73 8 8 3 332 3 7o 5 81 5 55 2 3 长6 13 642 8 60 7 21 2 96 2 l 6 95 3 3 2 0 6 3 1 4 4 扎 5 9 9 长6 l 平均 1 72 9 9o 6 51 4 95 2 9 1 843 9 20 6 l1 2 14 7 7 3 353 6 7o 5 51 6 25 2 7 2 9 43 5 3o 5 41 2 6 5 0 7 长6 2 3 633 8 2o 5 61 1 36 4 4 1 3 l43 7 50 5 71 3 l5 9 8 6 964 0 10 5 21 1 86 0 1 长6 2 平均 2 63 8 00 5 51 2 9 5 5 4 表3 2 也表明，长6 2 的粒度相对比较细，长6 l 较粗，这与区域沉积背景相吻合。由 此可以看出，长6 以细砂岩为主，中砂岩相对较少。长6 的岩性组成与正常的曲流河及 西安石油大学硕士学位论文 辫状河相比，粒度明显偏细，而与三角洲上的分流河道砂岩特征相似，由此可以认为研 究区域携带沉积物的水动力条件较弱，沉积物经过了相对较长距离的搬运。 从粒度和结构看，长6 段碎屑颗粒普遍偏细，主要为粉、细砂岩。颗粒普遍为次棱 角状，个别为次圆状，反映颗粒的原始棱角普遍受到磨损，原始形状有了较大的变化， 但仍可辨别，风化程度中等，胶结类型为孔隙、接触式胶结。颗粒致密度中等致密，颗 粒的分选一般为好到中等。其中，石英、长石颗粒有一定磨圆，由于次生加大后呈半棱 角状，长石有部分已成为假晶。碎屑颗粒粒径一般为o 0 3 m m m ) 3 5 m m ，大部分在 0 1 - 4 ) 2 5 m m 之间的细砂粒级，个别大于0 2 5 m m ，最大粒径在0 5 0 7 r a m ，颗粒多呈接 触胶结。接触方式看，以点接触、点线为主，部分为线接触。另外还有部分不接触的， 颗粒镶嵌于单晶方解石胶结物中。碎屑颗粒的接触方式主要为颗粒支撑结构。从粒度频 率曲线看，主要为单( 平) 峰为主，主峰偏细粒部分，累计曲线较陡，粒度范围较窄，表 明分选较好。概率曲线图可以看出跳跃组分占8 0 以上，悬浮组分占2 0 以下，滚动组 分少见。其中河口砂坝的粒度要比水下分流河道砂体的粒度要细，跳跃组分含量低、悬 浮组分含量高。表明河口砂坝砂体分选好、粒度细的特征。 本区储层岩石骨架颗粒、碎屑颗粒普遍偏细，主要为粉、细砂岩，长6 的岩性组成 与正常的曲流河及辫状河相比，粒度明显偏细，在外来流体作用下，易发生物理化学反 应，造成一定程度的储层伤害。 3 2 2 储层砂岩填隙物特征 五里湾一区长6 储层的填隙物以绿泥石，铁方解石为主，绿泥石含量5 6 5 ，铁方 解石含量2 6 4 ，水云母含量1 1 ，方解石含量0 1 9 ，长石质含量0 3 ，硅质含量 1 4 7 ，其它含量1 2 ( 表3 3 ) 。浊沸石在中西部少见，东部仅柳8 4 4 9 井中少量出现， 含量0 1 。 ( 1 ) 杂基 长6 油层组杂基含量变化大，一般为1 一5 ，少量可达8 一9 ，这与储集砂体成 因类型有关，由于三角洲水下平原的分流河道水动力时强时弱，杂基含量一般较高，据 五口井统计，平均6 6 ；河口砂坝砂体杂基含量较低，一般2 - - 4 ，这与湖浪筛选作 用有关。杂基成分主要为不规则片状的伊利石，不规则颗粒状的绿泥石，偶见边缘被溶 蚀破损的高岭石杂基。 ( 2 ) 胶结物