南堡油田1号构造东一段储层酸敏分析

徐建华,吴 均,罗 成,刘 京,于梦红,颜 菲

(中国石油冀东油田采油工艺研究院,河北唐山 063200)

南堡油田1号构造东一段储层酸敏分析

徐建华,吴 均,罗 成,刘 京,于梦红,颜 菲

(中国石油冀东油田采油工艺研究院,河北唐山 063200)

酸化也会产生某些不溶性物质堵塞孔喉,给储层带来新的损害,即产生酸敏反应。储层酸敏性分析可为储层酸化改造及酸液配方研究提供依据。南堡油田1号构造东一段34块岩心酸敏评价结果表明储层土酸酸敏程度为强—极强。酸敏流动评价实验结果与所用岩心的渗透率、黏土总含量、不同黏土矿物含量,测试流体的酸浓度等有关。渗透率高的岩心易发生酸敏损害,黏土含量高的岩心酸敏损害原因复杂。测试流体中HF酸浓度越高,酸敏损害程度越大。高浓度酸液对胶结物的过度溶失,破坏岩石结构,产生微粒,堵塞孔喉,造成渗透率的降低,是造成南堡油田1号构造东一段酸敏强的主要原因。酸敏地层采用合适的酸液浓度或体系,可以采取酸化达到增产目的。

南堡油田;东一段;强酸敏;酸敏原因;过度溶失

南堡1号构造处于南堡油田的西南部,构造位置处于单断型凹陷的斜坡带。东一段油层岩性以灰白色、浅灰色中厚层细砂岩为主。因储层物性较好等因素,钻完井和日常作业过程中易受到污染,需通过取酸化来恢复油井的生产能力。储层酸敏性分析是在储层岩石的岩石学及物性特征等基础上,分析其潜在酸敏感性因素,结合流动实验定量分析评价其对油层损害程度,为储层酸化改造及酸液配方研究提供依据。笔者通过南堡油田1号构造东一段岩心分析测试和室内酸敏评价实验,从岩心渗透率、黏土含量及不同黏土矿物含量、不同酸浓度,对南堡油田1号构造东一段储层酸敏发生机理作初步研究和探讨。

1 储层特征

1.1 储层物性特征

南堡油田1号构造东一段储层孔隙度平均23.73%,渗透率平均291.94×10-3μm2,为中孔中渗储层。储层层内非均质性强。储集空间主要是孔隙,主要发育有粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔和黏土矿物晶间微孔等5种孔隙类型。储层孔隙类型主要为原生粒间孔,孔喉半径变化较大。孔隙结构特征为中孔细喉型,孔喉分选性很差,均质程度低。

1.2 岩石学特征

储层岩石为长石岩屑砂岩。碎屑成分主要由石英、长石和岩屑组成,长石以碱性长石为主,石英、长石含量相差不大。储层岩性较细,储层以细砂岩、不等粒砂岩和粉砂岩为主,为弱固结砂岩储层。石英含量平均为33.5%,长石含量平均为24.2%,岩屑含量平均为42.4%。碎屑颗粒一般为次棱～次圆状,分选中等,颗粒间以点—线、线—点接触为主。填隙物含量较低,平均小于5%,胶结物以泥质为主,平均含量4.6%,胶结类型以孔隙充填式胶结为主。从X衍射资料统计分析,储层粒间黏土主要为高岭石、蒙脱石,次为伊利石,伊/蒙混层、绿泥石含量较少。黏土总量平均9.52%,高岭石相对含量平均55.1%,蒙脱石相对含量平均26.2%,伊利石相对含量平均7.27%,绿泥石相对含量平均5.59%。

1.3 酸敏因素分析

酸敏性导致地层损害的形式主要有两种,一种是产生化学沉淀或凝胶,二是破坏岩石原有结构,产生或加剧速敏性[1]。

岩石学特征及物性特征等结合X衍射、电镜、薄片等实验资料分析,储层岩性较细、弱胶结、酸敏矿物的存在及孔喉结构等内在因素使得南堡油田Ed1段储层存在潜在的酸敏感性伤害因素。酸液对胶结物的过度溶失,破坏岩石结构,产生微粒,堵塞孔喉,造成渗透率的降低。绿泥石及大量各类硅酸盐矿物,可能与酸作用形成铁化合物、氟化钙、氟硅酸盐、氢氧化铝等沉淀。

2 酸敏实验评价

2.1 实验结果

选取样品按照行业标准[2]进行土酸酸敏流动实验。所有实验岩心正向用模拟地层水测出岩心渗透率;反向注人1倍孔隙体积的盐酸(15% HCl);再反向注入0.5～1倍孔隙体的土酸(3% HF+12%HCl)静置反应1 h;正向注入模拟地层水测定岩心注酸后的渗透率。运用公式判断酸敏损害程度的大小。酸敏损害程度的表达式为

式中:Ia为酸敏指数;K’f为注酸前岩心渗透率,μm2;Kad为注酸后岩心渗透率,μm2。

34块岩心的酸敏损害评价结果见表1。

表1 南堡1号构造东一段酸敏评价结果汇总Tab.1 The summary of acid sensitive results on the east section of structure No.1 in Nanpu Oilfield

从表1看出,34块岩心评价结果中,28块岩心酸敏指数为弱—极强,酸敏损害程度主要分布在中等偏强—强的范围。

2.2 实验分析

2.2.1 岩心物性与酸敏损害程度的关系

(1)岩心渗透率

对比酸敏流动实验用岩心的空气渗透率与相应的酸敏数值发现:酸敏指数与岩心空气渗透率大小有一定关系(表2)。渗透率在(50～200)× 10-3μm2之间的岩心,无酸敏、中等偏弱酸敏的比例为45.4%,中等偏强酸敏的占27.2%;渗透率在大于200×10-3μm2的岩心,中等偏强酸敏的占73.3%。根据这一现象分析:东一段储层胶结疏松,渗透率越高岩心胶结程度越差,此时如果酸液浓度选择不当过高,易造成岩石骨架过分溶蚀,破坏地层稳定性,发生微粒运移,导致渗透率下降,酸敏损害严重。

表2 不同渗透率下岩心的酸敏指数Tab.2 The acid-sensitive index of cores with different permeability

(2)岩心黏土总量

储层伤害机理的主要研究对象为自生黏土、未被保护的黏土黏接剂和少数孔隙边界的碎屑黏土[3]。酸敏流动实验中参与反应的黏土主要在流动通道内。南堡油田东一段储层岩心酸敏指数与黏土含量的统计中,发现黏土含量低于10%的岩心酸敏指数主要集中在20%～50%,而黏土含量高于10%的岩心酸敏指数范围大,从5%～90%均有分布(图1)。推测含黏土矿物量较高的岩心,黏土分布的位置广,发生酸敏损害的原因复杂,不确定因素多。

图1 黏土含量与酸敏指数的关系Fig.1 The relationship between clay content and acid-sensitive index

(3)岩心中不同黏土矿物的含量

不同黏土矿物与酸反应不同,对岩心酸敏损害程度影响不同。通过统计岩心中绿泥石、蒙脱石、伊利石、高岭石含量与酸敏指数结果的关系(图2～图5),发现南堡油田1号构造岩心黏土矿物中绿泥石、蒙脱石、伊利石、高岭石含量的高低都与酸敏指数大小没有关系。推测被认为公认的酸敏矿物绿泥石绝对含量低,对酸敏的影响不明显。

图2 绿泥石含量与酸敏数值关系Fig.2 The relationship between the content of chlorite and value of acid sensitivity

图3 蒙脱石含量与酸敏数值关系Fig.3 The relationship between the content of montmorillonite and value of acid sensitivity

图4 伊利石含量与酸敏数值关系Fig.4 The relationship between the content of illite and value of acid sensitivity

图5 高岭石含量与酸敏数值关系Fig.5 The relationship between the content of kaolinite and value of acid sensitivity

2.2.2 不同酸浓度的测试流体与酸敏损害程度的关系

用低浓度土酸(12%盐酸+1%氢氟酸)与常规土酸(12%盐酸+3%氢氟酸)分别作为酸敏流动实验的流体,开展了不同酸液体系的南堡油田东一段岩心酸敏损害流动对比实验(表3),实验结果验证了南堡油田1号构造储层的酸敏损害程度与酸液使用浓度有关。高浓度酸液的过度溶蚀,使得岩心骨架破坏严重,造成内部颗粒运移,堵塞渗流孔道。

表3 不同酸液的岩心酸敏感性评价试验结果Tab.3 The acid-sensitive evaluation results of different acid

3 结论

(1)南堡油田1号构造东一段储层酸敏以中等偏强—强为主。

(2)造成南堡油田1号构造东一段储层酸敏较强的主要原因是高浓度HF与岩心的反应,使得岩心骨架破坏严重,造成内部颗粒运移,堵塞渗流孔道。

(3)南堡油田东一段储层酸敏实验结果受岩心渗透率、岩心黏土含量、测试流体的酸浓度影响。

(4)酸敏地层采用合适的酸液浓度或体系,是可以采取酸化措施达到增产目的。

[1]向廷生,佘跃惠,舒福昌.青海东部气田酸化损害评价研究[J].钻采工艺,1999,22(6):29-32.

[2]国家经济贸易委员会.SY/T5358—2002储层敏感性流动实验评价方法[S].北京:石油工业出版社,2002.

[3]米卡尔J.埃克诺米德斯,肯尼斯G.诺尔特.油藏增产措施(第三版)[M].张保平译.北京:石油工业出版社,2002.

The analysis of acid sensitivity on the first east section of No.1 structure in Nanpu Oilfield

Xu Jianhua,Wu Jun,Luo Cheng,Liu Jing,Yu Menghong,Yan Fei
(Production Technology Research Institute of Jidong Oilf ield Company,PetroChina,Tangshan063200)

Acidification will produce some insoluble materials which will plug the pore throats and bring new damage on oil reservoirs.This phenomenon is called acid-sensitivity.In order to provide materials for acidizing fluid and acidification,the acid-sensitive analysis is conducted.It is experimented that the mud acid sensitivity is strong or too strong in the east section of No.1 structure of Nanpu Oilfield in the way of 34 drill cores.This result is related to the permeability,the total content of clay,the content of different clay mineral and acid concentration.it is easy to cause acid-sensitive damage in high permeability zones. There are many factors which will influence the acid-sensitive formation damage in the high mineral cores. The higher the concentration of HF acid is,the greater the acid-sensitive formation damage is.The main reasons for strong acid sensitivity in the east section of No.1 structure of Nanpu Oilfield is that the overdissoluted cements,which have caused the breaking structure of rock,the migration of particles blocked seepage pore and decreasing permeability.It is very important to use proper acid systems and proper concentration to increase production in the acid-sensitive reservoirs.

Nanpu Oilfield;the first east section;strong acid sensitivity;reasons for acid sensitivity; overdissoluted

book=2,ebook=72

TE258.3

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.02.063

1008-2336(2010)02-0063-04

2010-01-13;改回日期:2010-03-22

徐建华,1973年生,女,高级工程师,1995年毕业于江汉石油学院,主要从事油田增产方面研究。E-mail:xu jh188@petrochina. com.cn。