（油气田开发工程专业论文）靖东油田长2储层室内评价实验研究.pdf

s u b j e c t ：as t u d y w i t hl a b o r a t o r yt e s ti nc h a n g - 2r e s e r v o i r j i n g d o n go i l f i e l d s p e c i a l i t y ：d e v e l o p m e n te n g i n e e ro fo i la n dg a s f i e l d n 叠眦：s h 帅c h u 柚g g u 。( s i g n a t u 阳) 主6 墅垦i 幽盆删 i s n c t o r ：g a 。y o n g l i ( s i g n a t u r e ) 三i 邑迦l 三掣； s h ic h e n g e n ( s i g n a t u r e ) a l l s t r a c t t h i sa r t i c l eb a s e di nc h a n g 一2o i lf o r m a t i o nc h a r a c t e r i s t i co fl o wp e r m e a b i l i t ya n d h i g hw a t e rc o n t a i n i n gi ne a s ta r e ao fj i n g a no i lf i e l d ，a n ds o m eq u e s t i o n sm e e ti ns a m p l e a n a l y s i sd u r i n gt h es t a g eo fd e v e l o p m e n t t e s t t h ei n f l u e n c ef a c t o ra n dd e g r e eo fo i l f o r m a t i o nd a m a g eh a sb e e ne v a l u a t eb ys e n s i t i v i t yt e s t a l t h o u g ht h e r ei sl i t t l ew a t e r s e n s i t i v em i n e r a li nc h a n g 一2f o r m a t i o n ，t h ed e g r e eo fd a m a g ec a u s e db yw a t e rs e n s i t i v ei s m i d d l i n g ，b a s e di nt h i s ，t h em a i nt e a s o na n dd e g r e eo fw a t e rs e n s i t i v ed a m a g eh a sb e e n a n a l y s e da n dd i s c u s s e df r o md i f f e r e n ta s p e c tb ym a n ye x p e r i m e n t s ，s u c ha ss i m u l a t i n gt h e w a t e ri n j e c t i n go fo i l f i e l d ，e v a l u a t i n gd a m a g eo fi n j e c t i n gw a t e rb yp e r m e a b i l i t yd e t e r m i n e o fg a sm e t h o d m e a s u r i n gc o n d u c t i v i t yo fi n j e e t i n gw a t e ra n da n a l y z i n gi o nc h a r a c t e r i s t i c o fe x c h a n g e dl i q u i db e t w e e ni n ：j e c t i n gw a t e ra n dc o r e b e s i d e s ，t h ei m p o r t a n te v i d e n c eo f f o r m a t i o nd a m a g ec a u s e db ys a l i n i t yc o n c u s s i o nh a sb e e no b t a i n e dt h r o u g hd i f f e r e n t m e t h o do fs a l ts e n s i t i v et e s t t h er e s u l to fw e t t a b i l i t ye v a l u a t ea n dm i c r o c o s m i ct e s ts h o w s t h a tc h a n g 一2f o r m a t i o ni ss t r o n gw a t e r - w e tr e s e r v o i r , t h en u m b e ro fw a t e r - w e tp o r ei s a p p a r e n t l yl a r g e rt h a nt h a to fo i l - w e tp o r e ，s o m em i d d l ew e tp o r e ss t i l l l i ei nc h a n g2 f o r m a t i o ns h o wt h a ti ti sc o m b i n a t i o n w e t ，t h em a j o rf a c t o r sa f f e c t i n gi t sw e t t a b i l i t ya r ct h e p o r es t m c t u r c ，s a l i n i t ya n dp ho f f o r m a t i o nw a t e r b e c a u s eo f t h el o wp e r m e a b i l i t ya n dh i 豇 w a t e rc o n t a i n i n gr e s e r v o i rc h a c r a c t e r i s t i c ，t h ef a c t o ra f f e c t i n go i ld i s p l a c e m e n te f f i c i e n c yi s m u c hm o r ec o m p l i c a t e d ，b a s e di nr o u t i n ee x p e r i m e n t so fo i ld i s p l a c e m e n tb yw a t e ra n d r e l a t i v ep e r m e a b i l i t y ，t h em a j o rf a c t o r sa f f e c t i n gt h e i ro i ld i s p l a c e m e n te f f i c i e n c y ，s u c ha s w a t e rs a t u r a t i o n 、d i s p l a c e m e n tv e l o c i t y 、p o r es t r u c t u r ea n dv i s c o s i t yr a t i oo f o i la n dw a t e r 纽 号 继 a r ed e s i g n e da n dm a d e i tc a l lp r o v i d ev a l u a b l ei n f o r m a t i o nf o ro i lf i e l dd e v e l o p m e n t k e y w o r d s ：l o wp e r m e a b i l i t yr e s e r v o i r ，h i g hw a t e rc o n t a i n i n g ，o i ld i s p l a c e m e n t e f f i c i e n c y t h e s i s ： a p p l i c a t i o ns t u d y ( t h ep a p e ri ss u p p o r t e db ys c i e n c er e s e a r c hf u n d a t i o no fc h a n g o i n gp e t r o l e u m c o p o r a t i o n i v 学位论文创新性声明 y6 0 5 5 5 7 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硼 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，论文中不隹 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耖 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e 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：盈厘f 丑日期：型笙兰! ! 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：研究生在校磅 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、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该诧 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：叠刽 鱼 导师签名： 导师签名：聪 日期：坦生兰! 堕 日期：翌：! 乡 日甥：o 峰? s ff b 第一章绪论 第一章绪论 1 1 低渗透油田开发的重要性 随着我国石油工业的发展，低渗透油田在目前勘探和开发中所占的比 例越来越高“1 ，低渗透油田开发成败将关系到我国未来石油工业的发展趋 势，因此，针对低渗透油田的研究工作呈逐年上升的趋势。 低渗透油田地质条件复杂，渗流能力差，导致油田开发难度大，经济 效益差。采用自然能量消耗方式开采时，产量递减快，采收率很低，因此 注水仍然是低渗透油田的主要开发方式诬1 。由于低渗透油田注水开发时， 注水井吸水能力低，启动压力和注水压力高，油井见效慢，为提高注水开 发效果，深入认识低渗透油田的地质特点、油水渗流规律及储层伤害因素 就显得非常重要。 针对低渗透油田开发中存在的问题，多年来油田开发工作者从不同方 面做了大量的工作，从室内研究到现场试验，都取得了显著的进展，使我 国低渗透油田开发水平有了显著的提高。 1 2 低渗透油田渗流特征及敏感伤害与防治 大量研究表明，低渗透油藏由于孔喉细小，物性差，流体驱动存在启 动压力梯度，流体的流动规律不再符合达西渗流，而表现出非线性流动规 律。有关研究结果表明，低渗透油气层单相渗流曲线在较宽的渗流速度域 内包含三个连续过渡而特性各异的渗流曲线段，即低渗流速度下的上凹型 非线性渗流曲线段、较高渗流速度下的直线段和高渗流速度下的下凹型非 线性段阻1 ，流体流动存在明显的启动压差，且渗透率越低，启动压力越大。 这是由于低渗透油层微细孔道固液界面分子力以及电荷力作用的增强和 渗流速度的减小会导致低渗油层中渗流附加阻力的相对增强。 低渗透储层极易受到伤害，安塞低渗透油田王窑区储层的渗透率对有 效上覆压力试验结果表明，油层压力下降将导致低渗透储层渗透率大幅度 降低。即使当油层压力重新恢复至原来水平，渗透率也将发生不可逆变化， 西安石油大学硕士学位论文 无法恢复到原来水平h 1 ，亦即储层存在较强的应力敏感性。 其次，粘土矿物的膨胀、破裂、分散、运移、堵塞喉道也是造成低渗 透储层伤害的内在因素之一晒1 ，即使较少的蒙脱石类粘土矿物的膨胀及高 岭石、伊利石的细颗粒运移，也会使原本较低的渗透率大幅度下降，这不 仅影响了油井的产能，而且对油田后期的开发造成极坏且不可逆的影响。 因此，在开发过程中要尽可能地防止粘土膨胀和分散运移，对于低渗透储 层，应尽量作到早评价，早预防。对低渗透储层伤害的评价方法与高渗透 储层类似，一是从岩矿特征入手，分析储层的敏感性矿物含量及类型，判 断其潜在伤害的可能性，二是岩心流动试验评价，除常规五敏试验外，还 可以进行体积流量敏感性试验及油层的系列流体试验。 目前，国内外普遍采用在从钻井开始的完井、作业、注水工艺中投加 粘土防膨稳定剂的方法进行储层敏感伤害防治，取得了较好的效果。防膨 稳定剂有无机盐类、阳离子有机聚合物类、非离子表面活性剂和无机聚合 物类等1 。防膨稳定剂的防膨稳定效果受其种类、浓度以及储层类型影响 较大，如某些防膨稳定剂在不合理浓度下还会进一步对储层造成伤害，所 以，应根据不同的储层、不同的作业过程对药剂进行优选。 1 3 课题背景与研究内容 近年来长庆油田发展速度较快，油气储量不断增加，但新发现的储层 中，低渗特低渗储层所占的比例非常高，如安塞油田长6 储层、靖安油田 长2 层、西峰油田长8 储层等。靖安油田的勘探始于1 9 8 3 年，是继安塞 油田之后长庆发现的又一个亿吨级大油田，其东区长2 储层渗透率低、非 均质性强、油藏原始含水饱和度较高，大多在5 0 左右，属复杂岩性一构造 边底水油藏，不同程度的存在自由水饱和度，油井投产初期即油水同出， 初期含水普遍在5 0 以上，平均5 8 9 。这类油藏是一个新的开发领域， 通过试验深入研究油藏的渗流机理、储层伤害防治及驱油效率影响因素对 于合理高效的开发该类油田至关重要。 课题紧密结合靖东油田长2 储层渗透率低、含水饱和度高的特点，以 西安石油大学硕士学位论文 及在常规敏感性评价中发现的问题，即靖东长2 储层水敏矿物含量少，水 敏程度却达到中等水敏的问题，在大量文献查阅的基础上”1 1 ”，通过采用 不同的试验方法和手段，对长2 储层水敏伤害程度及伤害的原因进行了详 细的分析和评价。针对长2 储层低渗透高含水的油藏特征，认为在研究驱 油效率影响因素时，必须考虑到储层原始含水饱和度高低对驱油效率的影 响。然而水驱油试验过程极其复杂，驱油效率影响因素较多，如何才能保 证在其他条件相同或相近的情况下进行不同含水饱和度驱油效率的比较 是一个难题。为此，通过查阅和借鉴国内外文献资料“”“，不断摸索，建 立了一套低渗透高含水油藏不同含水饱和度试验方法。通过大量试验，完 成了含水饱和度、驱替速度、油水粘度比、孔隙结构等与驱油效率的关系， 并与储层微观水驱油实验结果进行比较，进一步验证了试验结果的可靠 性。 总之，本课题研究涉及试验内容多，工作量大，完成靖东长2 储层各 类速敏试验1 6 块；水敏试验3 4 块；盐敏试验3 2 块；原始岩心盐敏试验5 块；注入水伤害试验2 9 块；注入水的电导率试验3 块；注入水离子交换 试验2 块；水分析3 个；酸敏试验( 统计) 2 5 块；润湿性( 统计) 2 2 块； 不同含水饱和度条件下水驱油试验5 2 块；压汞试验1 6 块；微观水驱油试 验3 组9 块。课题的完成，解决了生产中存在的实际问题，提供了油田开 发工作者非常感兴趣的许多数据，同时为低渗透高含水饱和度、复杂岩性 一构造边底水油藏的室内研究工作建立了一套新的研究方法和思路，为同 类油藏的开发试验提供了有益的经验。 第二章储层地质概况及基本特征 第二章储层地质概况及基本特征 2 1 储层地质概况 2 1 1 区域地质背景 靖东油田东区位于陕西省志丹县境内，地形条件复杂，沟谷纵横，梁 峁交错，属典型的黄土塬地貌，地面海拔1 4 0 0 1 7 0 0 m ，相对高差2 0 0 3 0 0 m ， 分为张渠一区、二区，构造位于陕甘宁盆地平缓西倾大单斜的陕北斜坡中 部，处在张渠一大路沟鼻状构造隆起带上，由于差异压实作用形成低幅度 鼻状隆起，与鼻隆上倾方向的致密岩性遮挡相匹配，对油气的聚集起控制 作用。 张渠一区总体为西倾单斜，区内发育了三条近东西向平缓鼻状隆起， 砂体在z j 7 6 和z j 4 9 两井区为南北向呈带状分布，形成该区的主力油层， 张渠二区总体上为一较大的北西倾鼻状隆起带，砂体呈北东一南西向带状 分布。 张渠一区、张渠二区油藏在东部、北部为上倾方向上的岩性遮挡，岩 石颗粒变细、泥质增加，渗透率下降，形成岩性遮挡，南部、西南部构造 降低，底水发育，所以靖东长2 油藏类型为构造一岩性油藏。 2 1 2 沉积环境 鄂尔多斯盆地长2 期古地形仍是北高南低，长2 沉积时湖盆收缩加剧， 特别是盆地西南，随着湖盆的抬升，杨家嘴予水下扇向东推进直逼湖心， 盆地东北部原先的三角洲已完全冲击平原化，浩瀚湖泊已支离破碎。 根据小层对比及划分结果，长2 层可划分为长2 。、长2 ：、长2 。三个小 层，油层主要分布于长2 。中，长2 层砂体的沉积过程： 长2 。期，本区以辫状河沉积为主，这一时期有5 支河流经本区，形成 大致成北东或北北东向延伸的河流亚相与河间泛滥平原亚相相间的古地 理格局，砂层厚度一般在3 0 5 0 m 左右。 长2 。期，本区沉积相的发育及展布基本上继承了长2 。期的格局，仍然 西安石油大学硕士学位论文 表现在多个河道亚相带与泛滥平原亚相问平行排列的格局。与长2 。期比 较，长2 。期河流明显发生了曲流化，并且河流的相对位置总体上向西偏移。 这一时期，沉积地层厚度变化较大，约为4 0 7 0 m ，河道处地层较厚， 多为5 0 - 7 0 m ，泛滥平原亚相地层较薄，一般为4 0 - 6 0 m 。 长2 ，期，古地理面貌是在长2 。期的基础上继承和发展起来的，河流形 式已演变为以曲流河为主，仍有5 条主要河流从北东方向流经本区。河流 相地层厚度4 0 一7 0 m 之间，砂体大致呈北东一南西向展布，与长2 。、长2 。 期相比，长2 。期流经本区的5 条主要河流所形成的主河道砂体具有砂体分 布宽度较小( 1 k m - 5 k m ) 的特点，砂体厚度3 0 5 5 m 。 2 2 储层岩石学特征 2 2 1 砂岩类型 长2 储层为长石砂岩，碎屑含量平均为8 8 9 2 ，其中长石为4 0 1 ， 石英含量为3 0 1 ，火成岩屑含量为5 2 6 ，变质岩屑含量为7 7 ，填隙 物主要以绿泥石、方解石为主，平均含量1 0 9 9 。其中绿泥石4 2 7 ，方 解石2 4 1 ，硅质含量1 4 3 ( 见表2 1 ) 。 表2 - 1靖东长2 储层岩矿特征 2 2 2 胶结物及胶结类型 靖东长2 层填隙物主要以胶结物为主，泥质杂基含量低，大多在1 3 9 垃问，胶结物包括高岭石、水云母、绿泥石、方解石、硅质、长石质以 及少量的重晶石、黄铁矿( 见表2 1 ) 。根据全岩分析，粘土矿物含量为 西安石油大学硕士学位论文 3 3 5 4 ，主要为绿泥石，占粘土矿物的9 5 ，伊利石占2 7 ，伊蒙混 层占2 2 9 ( 见表2 2 ) ，胶结类型以孔隙薄膜型为主，次为薄膜型，有 部分孔隙型、加大孔隙型，粒间多以线点接触为主，圆度以次棱状为主， 分选较差，矿物成熟度较低，结构成熟度高的致密中细砂岩。 表2 - 2粘土矿物) 【_ 衍射分析表 2 2 3 孔隙类型 根据铸体薄片及扫描电镜分析，靖东长2 油层孔隙类型组合接近延安 组，平均总面孔率1 2 2 ，平均孔径1 1 31 1m ，孔隙组合以原生粒间孔为主， 面孔率9 2 9 ，次生孔隙为长石溶孔、岩屑溶孔，还可见少量的碳酸盐岩 溶孔、晶问孔以及杂基溶孔，裂缝少见，说明长2 储层为孔隙型储集层。 2 3 储层物性特征和流体特征 靖东长2 层储集条件较好，油藏埋深浅，砂质岩层厚度大，分布广， 储油物性较好，是长庆油田的一个重要产层，但储层非均值性严重，渗透 率从平面到纵向差异较大，最小为1 1 0 。3 um 2 左右，最大1 5 7 1 0 。p m 2 ， 平均为2 9 5 6 1 0 t i m 2 ；孔隙度平均为1 7 9 。原油比重0 8 5 6 1 ，粘度 6 3 2 m p a s ，凝固点1 4 8 。c ，含蜡1 6 3 3 ，沥青质1 9 9 ，地层水总矿化度 7 4 6 6 m g l ，水型为n a h c o 。型，p h 值8 4 ，见表2 3 。 表2 - 3 地层水离子类型及含量 第三章储层润湿性研究 第三章储层润湿性研究 两种不相混溶的液体与固体表面同时接触时，由于界面能的差异，一 种流体较另一种更易润湿固体表面，自发的从固体表面将另一种流体排 开，这种现象称为选择润湿现象。当固体表面被油相对优先润湿，即润湿 接触角( 两相流体界面与固体表面在极性较大的相内所夹的角) 为9 0 1 8 0 。时，称固体表面为优先油湿的( 亲油) ，反之，当润湿接触角为0 9 0 。 时，则为优先水湿的( 亲水) 。 岩石表面润湿性是油藏岩石的基本特征之一，是油层物性的一个基本 参数，它是控制油水在孔隙中分布状态和水驱油效率的一个重要因素，所 以无论是油田开发动态计算、驱油机理的研究，还是提高采收率方面的研 究都必须掌握油层岩石的润湿特性。在确定注水开发方案时，针对不同润 湿性采取不同措施，能充分发挥油层自身潜能，获得较高的采收率乜”。 目前国内外测定润湿性的方法较多，如静止接触脚法、染料吸附法、 核磁松弛法、自动吸入法( 驱替饱和或离心饱和、离心法等) ，本课题 研究采用吸入法( a m o t t 法) 进行储层润湿性测定，并利用微观水驱油 镜下统计结果对储层的润湿性进行了认识，以通过宏观( 吸入法) 和微 观两种手段对长2 储层润湿性进行研究。 3 1 吸入法岩芯润湿性试验 3 1 1 试验原理与方法 自动吸入法测定油层岩石的润湿性，是依据选择润湿的原理，即两种 不相混溶的流体与油层岩石接触时，由于界面能的差异，一种流体较另一 种流体更容易润湿岩石表面，并自发的从油层岩石表面将另一种流体排 开，当孔隙充满油后( 水呈束缚状态) ，水能自动替代油时( 简称自动吸 水) ；当水充满孔隙后( 油呈残余状态) ，油能自动替代水( 简称自动吸油) ， 根据吸水排油量和吸油排水量的多少，就可以定性的判断岩芯的润湿性。 试验按行业标准s y t 5 1 5 3 1 9 9 9 “油藏岩石润湿性测定推荐方法”执行， 模拟地层温度、地层流体条件，选用天然岩芯，先进行油驱，然后自吸水 西安石油大学硕士学位论文 排油7 2 小时以上，再水驱自吸油排水7 2 小时以上。根据吸水排油量和吸 油排水量计算该岩芯的无因次吸入量，判断岩芯的润湿性。 3 1 2 试验设各与条件 试验设备：无锡生产岩心润湿性试验分析装置( 恒温箱、内压泵、环 压泵、压力表、中间容器及连接管线阀门等) 、吸油仪、吸水仪等。 试验用油：用长2 层脱气原油，经脱水、过滤除去机械杂质，再与煤 油和变压器油配置而成，在地层温度下，粘度与长2 储层原油粘度相同。 地层水、注入水：根据长2 地层水、注入水分析化验结果，在蒸馏水 中加入相应离子，使其主要离子含量及矿化度与实际地层水、注入水相符 合。 试验温度：模拟长2 地层实际温度。 3 1 3 试验步骤 1 、将浸泡于煤油中老化好的圆柱形岩样取出装入岩心夹持器中，先 用模拟油在低速下驱替5 1 0 倍孔隙体积，再在较高的驱替速度下驱替1 0 倍孔隙体积以上，总之一定要保证岩心中的水呈束缚水状态，低渗透率岩 心一般注入倍数不能低于5 0 倍。 2 、吸水试验：将岩样从岩心夹持器中取出，在浸过煤油的滤纸上滚 一下，以除去表面浮油，然后放入吸水仪中吸水排油，根据岩样的具体情 况决定记录吸入量的间隔时间，当吸水量不再增加时，结束吸水试验。 3 、吸水结束后，将岩样重新装入岩心夹持器中，和步骤1 一样，用 水进行驱替，使油成残余状态。 4 、吸油试验：经地层水驱替后的岩样从岩心夹持器中取出，再浸过 模拟水的滤纸上滚一下以除去浮水，然后放入吸油仪中进行吸油排水，和 步骤2 一样，当吸油量不再增加时，结束吸油试验。 5 、吸水吸油试验结束后，测定岩样的有效孔隙度和渗透率数据，计 算无因次吸水量和无因次吸油量，定性判断油层岩石的润湿性。 3 1 4 试验结果 通过吸入法进行油层岩石润湿性评价试验结果见表3 1 ，经过2 2 块 西安石油大学硕士学位论文 不同渗透率长2 油层岩芯润湿性试验发现，长2 油层不吸油，无因次吸 水量达1 0 以上，属于较强亲水油层。 表3 - 1 长2 储层润湿性分析 另外，从图3 - 1 、3 - 2 东3 2 2 9 井和东6 卜1 9 井不同渗透率岩心吸水 葶 一 哪 * 蓉 求 u 棚 * 督 02 04 06 08 0 吸水时间( h ) 图3 _ 1 东3 2 - 2 9 不同渗透率岩心吸水时间与吸水量关系曲线 0 2 04 06 0 吸水时间( h ) 8 0 图3 2 东6 卜1 9 不同渗透率岩心吸水时间与吸水量关系曲线 9 弘 撕 朋 埔 ” o o 踮 如 踮 舯 加 o o 西安石油大学硕士学位论文 时间与吸水量关系曲线上可以看出，岩心渗透率不同，吸水量也不同，渗 透率越大，吸水速度越快，实验岩心渗透率按k 5 0 1 0 。um 2 、5 0 5 0 1 0 3 雎m 2 时，下降幅度较大，上升幅度较小，而气体渗透率k 5 0 x1 0 。3 um 2 时下降幅度较小，上升幅度较大，比初始值还要大。 图4 - l 靖安长2 不同渗透率岩心遵敏曲线 出现上述现象的原因是因为储层中大孔中喉和中孔中喉型组合相对 较多，经流体冲刷脱落下来的微粒其粒径小于1 3 孔隙孔径( 长2 油层集 中在1 5 _ 6 0um ) ，加之岩芯较短，这些微粒随地层水流出，不能对孔隙喉 道产生有效堵塞，而实际地层中，由于孔隙曲折频率高，微粒运移过程中 极易在地层中形成有破坏性的“桥堵”而伤害油层，但在实际生产中，注 入水在地层中的流速比临界流速小的多，对储层不会造成较严重的伤害。 在进行储层速敏评价实验时，临界流速是一个必不可少的测定指标， 如果储层存在速敏，就必须找出其开始发生速敏的临界流速，这既可以为 室内其它流动实验限定合理的流动速度，也可以为油藏的注水开发提供台 理的注入量。长2 储层属弱速敏，通过对不同渗透率岩心临界流速的测定 发现，临界流速与岩心孔渗有较好的相关性，见图4 2 、4 3 ，临界流速与 西安石油大学硕士学位论文 渗透率、孔隙度负相关，相关系数分别为0 5 7 9 8 、0 9 1 0 4 ，储层的储集空 间越大，渗流能力越好，其临界流速越小，储层中微粒越容易运移，从而 说明孔渗越好，孔隙胶结物越不紧密，压实作用相对较弱。 图4 - 2 临界流速与孔隙度关系曲线 图4 - 3 临界流速与渗透军关系曲线 4 2 水敏试验 储层中的粘土矿物在接触低盐度流体时可能产生水化膨胀，从而降低 储层的渗透率。储层的水敏性是指与储层不配伍的外来流体进入储层后引 起粘土膨胀、分散运移，从而导致渗透率下降的现象，水敏试验的目的就 是了解这一膨胀、分散、运移的过程，及最终使储层渗透率下降的程度。 4 2 1 水敏试验结果 西安石油大学硕士学位论文 将不同渗透率岩心水敏试验结果按渗透率高低分成三个范围，结果见 表4 - 2 ，从试验结果看，不论渗透率大小，长2 储层均表现出中等水敏的 特征，平均水敏指数为0 4 7 ，水敏程度与孔渗有一定的关系，但相关性差， 实验结果见图4 - 4 、4 - 5 ，总趋势是孔渗越大，水敏程度越高，伤害越严重。 表4 - 2水敏试验综合分析表 图4 4 水敏程度与孔隙度关系曲线 图4 - 5 水敏程度与渗透率关系曲线 西安石油大学硕士学位论文 4 2 2 盐敏试验 盐敏试验实际上是水敏试验的另一种做法，是水敏试验的完善和补 充，在储层中地层水与储层矿物处于相对平衡状态，当进入储层的水使地 层水盐度发生变化，则该平衡受到破坏，引发粘土分散脱落，结构的稳定 性减弱，伤害储层，这种伤害叫“盐度冲击”伤害。试验的目的就是了解 储层岩样在盐度不断变化的条件下，渗透率变化过程和伤害程度，找出渗 透率明显下降的临界盐度。 针对长2 储层水敏性中等的特性，采用了两种注入方法来研究地层水 盐度降低对岩芯渗透率的影响： 方法1 ：地层水一5 0 地层水一2 5 地层水一注入水一无离子水 方法2 ：地层水一2 5 地层水一注入水一无离子水 试验结果见表4 3 ，图4 6 是不同注入方法渗透率随矿化度变化曲线， 试验结果表明，随着注入流体矿化度减小，渗透率呈下降趋势，图4 7 是 不同注入方式盐敏伤害直方图，方法i 是按照盐度减半的规则降低盐度， 注入流体的矿化度从地层水开始，先降至地层水矿化度的5 0 时，岩芯伤 害率为2 2 ，降至地层水矿化度的2 5 时伤害率达3 7 ；方法2 注入流体矿 化度从地层水矿化度的7 4 6 6m g l 一步降到地层水的2 5 ，渗透率伤害率 达4 4 0 9 ，比方法1 的2 5 地层水矿化度时伤害率高出7 个百分点，这说 明注入流体矿化度下降幅度越大，伤害率越大，伤害越严重。 表4 - 3盐敏试验综合分析表 5 0 地层水2 5 地层水注入水无离子水 渗透率伤害渗透率伤害渗透率伤害渗透率伤害 ( 1 0 。s ”f ) 率 ( 1 矿p r ) 率 ( i 矿u f ) 率 ( 1 矿p 一) 率 法( )( )( )( ) 样品 数 ( 块) 水 率 n 层 透 地 渗 度 ， 浆 一 醉 一 试 验 方 西安石油大学硕士学位论文 以上试验说明，随着注入流体的矿化度降低，伤害率逐渐增加，当矿 化度降低幅度加大时，伤害程度也增加，当注入流体的矿化度达到注入水 的9 7 3m g 1 时，伤害率增幅减小，水敏性矿物分散、脱落过程已基本完 成，临界矿化度大于3 7 9 1 。 图4 - 6 不同方法盐敏试验渗透率与注入水矿化度关系曲线 图4 7 不同方法盐敏试验渗透率伤害直方图 4 2 3 原始岩芯盐敏试验 所谓原始岩芯就是钻取的岩芯不洗油，直接进行敏感性试验，盐敏试 西安石油大学硕士学位论文 验后又立即用地层水进行渗透率恢复试验，试验结果见表4 4 、表4 - 5 。 表4 - 4长2 原始岩心盐敏试验 表4 - 5 原始岩心盐敏放置前后伤害率数据 结果表明，随着注入流体矿化度的降低，液体渗透率也随着降低，当 矿化度降至5 0 地层水时，渗透率伤害平均已达3 0 8 3 3 9 ，出现第一个 西安石油大学硕士学位论文 下降高峰，当矿化度降至9 7 3 m g i ( 即注入水) 时，渗透率伤害平均已这 4 5 7 5 2 1 ，出现了第二个下降高峰，试验结果与不同方法盐敏试验的 结果相同，l 临界盐度大于3 7 9 l 。 图4 8 为原始岩芯盐敏典型曲线，图 4 9 为原始岩芯盐敏伤害直方图，它们直观的反映了这一现象。 图4 _ 8 原始岩心盐敏典型曲线 圈p 9 原始岩心盐敏伤害直方图 4 3 不同方法水敏试验结果及原因分析 从岩矿资料及粘土矿物成分分析结果看，长2 储层所含膨胀性粘土 少，储层应无水敏或弱水敏，但室内不同渗透率岩心水敏试验结果都是水 敏程度达到中等，为什么会出现这一现象，亦即产生这一现象的原因是什 么，采用其他试验方法验证长2 储层的水敏特征，并解释水敏产生的真正 西安石油大学硕士学位论文 原因非常必要。 4 3 1 模拟现场注水试验 靖东油田已投入注水开发，受水源限制，注入水只能为洛河水，总矿 化度为1 o g 1 左右，注入水直接进入油层，对油层的伤害程度究竟有多 大，为了较真实的模拟现场注入水时油层的伤害，我们按以下步骤进行试 验：岩芯饱和地层水老化2 4 小时；地层水驱i o p v 测地层水渗透率； 注入水驱i o p v 测注入水渗透率并老化2 4 小时；注入水驱i o p v 测稳 定后的注入水渗透率，计算渗透率伤害率。 实验结果见表4 6 和图4 1 0 。 表4 - 6注入水伤害试验分析表 图4 10 不同渗透率岩心注入水伤害直方图 2 0 西安石油大学硕士学位论文 可以看出，长2 储层不同渗透率岩心注注入水伤害率不同，平均为 4 6 8 ，属于中等伤害，与前面试验结果基本吻合。 4 3 2 用气测渗透率评价注入水伤害 由于气体( 空气) 与岩芯反应微弱，气测渗透率与水测渗透率有较大 的差异，本试验通过地层水驱和注入水驱后岩心气测渗透率的变化，评价 长2 储层水敏性对气测渗透率的影响，具体试验步骤如下： 抽空饱和地层水，测地层水渗透率，老化2 4 小时：气驱至无水， 测气体渗透率；抽空饱和注入水，测注入水渗透率，并老化2 4 小时： 气驱至无水测气体渗透率，计算气体渗透率和注入水渗透率伤害率。 试验结果见表4 7 、图4 一1 1 ，可以看出，岩心注注入水前后气测渗透 率伤害率与注入水渗透率伤害率不一致，气测渗透率平均伤害率4 5 2 ， 注入水伤害率平均6 5 ，3 ，其结果都属中等伤害，实验数据的差异可能是 所用的介质不同造成的。 表4 - 7气测渗透率法评价注入水伤害试验数据表 西安石油大学硕士学位论文 12345 6平均 图4 - i1 气测法注入水1 石吾置方图 4 3 3 注入水的导电试验 液体的导电性与其所含的离子浓度成正比，液体离子浓度越高，电导 率值越大。根据这一原理，用电导率仪分别对不同方式采集的注入水测量 其电导率值。 首先测量注入水空白电导率值，再测量浸泡过岩芯的注入水的电导率 值，最后测量注入水流过岩芯后的电导率值，试验结果见表4 8 、图4 - 1 2 。 表4 - 8注入水电导率试验 从试验结果可见，注入水接触岩芯后，电导率值都增加了，注入水在 静止状态和流动状态的电导率值也不同，驱出岩芯的水，电导率明显要高， 说明当注入水接触岩芯后，能从岩心中带出大量离子，流动状态下带出的 离子量大于静止状态，由于大量离子被带出，破坏了粘土矿物表面的离子 平衡，使粘土层分离，结构的稳定性减弱，加之注入水的流动使带出的离 子量更大，电导率值明显要高于静止浸泡方式采集的注入水，图4 1 4 为 蚰 趵 0 9 6 一褂椎$ 西安石油大学硕士学位论文 不同方式采集的注入水电导率曲线。 图4 - 1 2 不同方式采集的注入水与地层水电导翠变化曲线 4 3 4 注入水离子交换试验 从电导率试验可见，注入水与岩芯之间存在着离子交换，那么与岩芯 接触后，注入水的矿化度以及所含的各项离子浓度就会发生变化，基于这 一点，对注入水与岩芯动态和静态接触后的水进行分析，与没有接触岩芯 的注入水进行比较，分析结果见表4 9 、图4 - 1 3 、图4 - 1 4 和图4 1 5 。 表4 - 9注入水离子交换分析表 从试验结果看，注入水与岩芯接触后，离子的浓度普遍增大，流体运 动时驱出流体的离子浓度比静止浸泡高，只有s o 。2 一离子逐渐降低，这可能 是s o t 2 一离子与岩芯交换出的离子发生反应产生沉淀或结晶，使注入水的水 型发生了变化，特别是金属阳离子k + 、n a + ，由1 2 7 m g 1 增加到3 4 7 m g 1 ， 西安石油大学硕士学位论文 交换量很大，由于岩芯中的离子被注入水大量带出，使粘土矿物结构的稳 定性减弱，伤害程度也随之增大。图4 一1 3 为注入水总矿化度变化曲线， 图4 1 4 、4 1 5 分别为注入水中阳离子和阴离子浓度变化曲线，。 图4 - 1 3 注入水与岩心离子交换后总矿化度变化曲线 图4 _ 1 4 注入水与岩心离子交换后阴离子浓度变化曲线 图4 - 1 5 注入水与岩心离子交换后阳离子浓度变化曲线 综上所述，通过各种试验方法，充分证明了靖东长2 储层存在着水敏 西安石油大学硕士学位论文 特征，其伤害的主要原因是外来低矿化度流体的介入破坏了储层粘土矿物 与地层水的原始平衡状态，引起粘土矿物晶格膨胀，分散运移，堵塞喉道 造成伤害。 由于外来低矿化度流体从储层中带走大量离子，增大了孔壁与颗粒间 的排斥力，使颗粒在流体冲刷下受剪切力而断裂，并分散、运移、堵塞孔 隙；另一方面，在扫描电镜下对长2 绿泥石的观察发现，有部分绿泥石的 形态正发生变化，据称这种绿泥石的转化产物可能为钠板石，而钠板石属 水敏矿物，当淡水进入后，其原始的电荷平衡状态被破坏，钠板石中的钠 由于其内外钠离子的浓度差，它与水电离出的h + 离子进行离子交换，替换 出钠离子的钠板石晶层间结合力降低，发生膨胀，微粒脱落运移而堵塞储 层孔隙，长2 储层孔渗条件好，水敏程度都达到中等程度，说明这些易分 散粘土矿物相对含量较高，所处位置也多在孔隙喉道处。 以上试验结果同时说明，油层伤害的真正原因有时并不局限于粘土矿 物和化学胶结物引起的敏感性，而是与油层岩石类型和特有的成分、结构 形态、孔隙类型、喉道的发育及流体性质等因素有关。就某一敏感性粘土 矿物而言，在不同的孔隙形态中和不同渗透能力的储层中，敏感性发生的 程度可能完全不一致，敏感性矿物的数量不一定与敏感性伤害程度直接相 关。因此，判断储层伤害原因必须综合分析岩矿特征和各种流体流动试验 结果，不能搞片面性，如何对储层实施有效保护必须在了解储层内部结构、 矿物成分、孔喉填隙物以及影响储层渗透能力的综合因素后通过流动试验 最终验证。 4 4 酸敏试验 储层的酸敏性是指酸液进入储层后与储层中的酸敏矿物作用产生凝 胶、沉淀或释放微粒，使储层渗透率下降。导致储层伤害的形式主要有两 种，一是产生化学沉淀或凝胶，二是破坏岩石原有的结构，产生微粒。酸 敏评价的目的是为今后的储层酸化改造、控制酸性介质伤害油层提供重要 依据。 西安石油大学硕士学位论文 酸敏试验采用酸液为1 5 h c l ，由于长2 储层充填物中酸敏矿物含量 较高，绿泥石、铁方解石占6 6 7 ，遇酸后发生化学溶蚀作用，并产生大 量的a 1 3 + 和f e ”，这两种离子在p h 值升高后，以f e ( 0 h ) 。和a 1 ( o h ) 。的形式 沉淀出来。试验结果见表4 - 1 0 ，从试验结果看，对于孔喉较大的长2 岩芯， 沉淀物不足以产生堵塞，一般能随流体排出，注酸后液体渗透率普遍增大， 岩芯的渗流能