某区块A井区储层基本特征及敏感性分析

孟培伟，李志臻，李晨晨，李瑞雪，张 雨，田盼盼

(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300452)

随着我国诸多油气田逐步进入到开发后期，我国石油勘探工作正经历“低渗透、深领域、隐蔽油气藏、难开采”的难题，储层保护技术在油气藏开发中，尤其是对低渗储层的开发中愈发重要[1]。

低渗透储层在开发过程中极易受到多种因素的影响，最为突出的就是储层敏感性问题造成的孔隙度和渗透率的变化导致的储层伤害，因此储层敏感性研究对于低渗透油气田的开发具有十分重要意义[2]。

研究区块位于山西吕梁境内，属致密砂岩气藏，具有低孔、低渗、低温和低压的特征，主要有太原组和石盒子组2个气藏。储层砂岩主要包括石英、斜长石和钾长石等，黏土矿物丰富，储层物性发生改变后极易形成储层伤害。储层与不匹配的外来流体作用后，储层渗透率往往变差，会不同程度地损害油气层，从而导致产能损失或者下降，影响该区块低渗储层的开发。因此，针对该区块的储层基本特征和敏感性问题进行研究，为该区块的开发提供指导作用。

1.1 岩石学特征

根据铸体薄片分析,A井区上石盒子组碎屑岩储层以中-粗砂为主,部分样品中砾石含量较高。主要岩石类型为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩,如图1所示。石英相对含量为33.0%～49.0%，平均相对含量为39.3%。长石相对含量为25.0%～32.0%，平均相对含量为29.3%；
其中钾长石相对含量为19.5%，斜长石相对含量为9.8%，偶见黄铁矿和呈团块状零星分布的菱铁矿。岩屑相对含量为30.8%，岩屑组合以变质岩和火成岩为主；
变质岩岩屑主要为石英岩岩屑，其相对含量为20.5%；
火成岩岩屑主要为酸性喷出岩岩屑和花岗岩岩屑，其相对含量分别为6.5%和3.3%。碎屑总量在薄片中占比为71.3%，填隙物总量占比为20.3%，其余为孔洞。表1为A井区上石盒子组薄片鉴定碎屑组分平均含量统计结果；
砂岩碎屑颗粒呈次棱角状-次圆状，颗粒接触关系以点-线接触为主，孔隙式胶结，偶见石英颗粒次生加大，如图2所示。

图1 A井区上石盒子组砂岩分类图Fig.1 Sandstone classification map of Upper Shihezi Formation in well A

表1 A井区上石盒子组薄片鉴定碎屑组分平均含量统计表Table 1 Statistical table of average content of detrital components identified in thin section of UpperShihezi Formation in well A

图2 A井区上石盒子组岩石碎屑薄片镜下特征Fig.2 Microscopic characteristics of lithoclastic thin sections of Upper Shihezi Formation in well A

A井区上石盒子组填隙物平均含量为20.3%，以碳酸盐岩为主。方解石和白云石平均含量分别为10.5%和5.5%；
其次是高岭石，平均含量为9.3%；
还有部分泥质,平均含量为5.3%。表2为A井区上石盒子组填隙物成分平均含量统计结果，岩石填隙物薄片镜下特征如图3所示。

表2 A井区填隙物成分平均含量统计表Table 2 Statistical table of average content of interstitial materials in well A

1.2 物性特征

A井区常规孔渗样品34块岩心全部位于上石盒子组；
14块井壁取心中有9块位于上石盒子组，1块位于太原组，4块位于本溪组。

岩心分析表明，上石盒子组岩心储层孔隙度最大值为11.9%，最小值为3.9%，平均值为9.5%，主要分布区间为10%～15%，占总数的50%，属于低孔储层；
上石盒子组岩心储层渗透率最大值为1.110×10-3μm2，最小值为0.035×10-3μm2，平均值为0.306×10-3μm2，属于低渗储层。储层孔隙度、渗透率统计见表3。

表3 A井区岩心上石盒子组储层孔隙度、渗透率统计表Table 3 Statistical table of reservoir porosity and permeability of Upper Shihezi Formation in core of well A

上石盒子组壁心储层孔隙度最大值为16.2%，最小值为5.2%，平均值为9.9%，主要分布区间为5%～10%和10%～15%，占总数的88.9%，属于特低-低孔储层；
渗透率最大值为1.910×10-3μm2，最小值为0.021×10-3μm2，平均值为0.549×10-3μm2，主要分布区间为(0.1～0.5)×10-3μm2，占总数的44.4%，属于低渗储层。储层孔隙度、渗透率统计见表4。

表4 A井区壁心上石盒子组储层孔隙度、渗透率统计表Table 4 Statistical table of reservoir porosity and permeability of Upper Shihezi Formation in side-wall core of well A

综上，A井区岩心上石盒子组储层为低孔低渗储层，储层孔隙度、渗透率分布频率如图4和图5所示。

图4 A井区岩心上石盒子组储层孔隙度分布频率图Fig.4 Frequency diagram of porosity distribution of Upper Shihezi Formation in core of well A

图5 A井区岩心上石盒子组储层渗透率分布频率图Fig.5 Frequency diagram of permeability distribution of Upper Shihezi Formation in core of well A

1.3 孔隙特征

储层的储集性能是通过储层的孔隙结构特征来描述的，对储层进行评价以及寻找有利储层都要对储层的孔隙结构特征进行研究评价，好的孔隙结构反映较好的储层。

1.3.1 孔隙类型

通过大量的岩心观察、扫描电镜以及薄片照片分析等，上石盒子组平均面孔率为8.5%，储集空间类型以原生粒间孔为主，含少量粒间溶孔、粒内溶孔和晶间孔，偶见构造缝。表5为A井区储集空间类型平均含量统计结果，其岩石薄片镜下孔隙特征如图6所示。原生粒间孔是在成岩作用过程中残留下来的颗粒间的孔隙，当压实作用较弱，胶结作用也不很发育的成岩初期易存在；
粒内溶孔、粒间溶孔以及晶间孔等次生孔隙，是岩石在埋藏过程中，长石、岩屑和杂基等经溶蚀作用、淋滤作用及交代作用等形成的。

表5 A井区储集空间类型平均含量统计Table 5 Average content statistics of reservoir space types in well A

图6 A井区上石盒子组岩石薄片镜下孔隙特征Fig.6 Microscopic characteristics of rock slices of Upper Shihezi Formation in well A

扫描电镜照片观察，上石盒子组岩石致密，样品表面部分黏土化；
主要黏土矿物类型为伊利石和针叶片状绿泥石，产状为颗粒表面附着式、孔隙充填式；
部分长石溶蚀，形成粒内孔隙；
偶见自生石英和钠长石微晶，如图7所示。

图7 A井区上石盒子组扫描电镜照片Fig.7 SEM photo of Upper Shihezi Formation in well A

阴极发光分析的2块样品全部来自于上石盒子组(如图8所示)，岩石矿物主要为石英、岩屑和长石，石英呈棕色和深蓝色发光，钾长石和斜长石呈棕色发光，岩屑发光复杂。填隙物主要见泥质和白云石，白云石含量较少，发橘红色光，泥质不发光。岩石孔隙发育中等-差，孔隙类型主要为粒间孔和少量溶蚀粒间孔，孔隙不发光。

图8 A井区上石盒子组阴极发光分析Fig.8 Cathodoluminescence analysis of Upper Shihezi Formation in well A

1.3.2 孔隙结构

A井区上石盒子组3个样品的毛细管压力(压汞法)测试数据见表6，样品平均孔隙度为11.39%，平均渗透率为0.526×10-3μm2，表现为中孔-超低渗的物性特征；
最大孔喉半径平均值为2.306 μm，属于微细孔喉，特征系数平均值为0.034，变异系数平均值为7.980，排驱压力平均值为0.339 MPa，最大汞饱和度平均值为94.55%，退汞效率平均值为42.94%。A井区样品压汞曲线及汞饱和度分布频率如图9所示，孔喉频率-渗透率贡献值如图10所示。

表6 A井区毛细管压力(压汞法)测试数据统计表Table 6 The test data statistical table of capillary pressure (mercury injection method) in well A

图9 A井区样品压汞曲线及汞饱和度分布频率图Fig.9 Mercury injection curve and mercury saturation distribution frequency diagram of samples in well A

图10 A井区样品孔喉频率-渗透率贡献值Fig.10 Pore throat frequency-permeability contribution of samples in well A

当外部流体进入目标储层时，由于其化学与物理性质与储层流体不配伍，使得储层中的矿物及孔隙结构发生改变，从而造成储层伤害，因此需对储层敏感性进行分析[3-4]。储层伤害主要有2方面的原因[5-6]：1)储层中的敏感性矿物遇到外来流体时，由于性质差异，外来流体与储层矿物进行反应而造成的伤害；
2)由于人为施工不当破坏了储层内不平衡关系。因此需要研究目标区块的储层敏感性，为油气田开发中的储层保护提供依据。

A井区储层敏感性测试样品共一组，位于上石盒子组，敏感性测试包括速敏、碱敏、水敏、酸敏和盐敏，实验按照标准SY/T 5358—2010进行，所用流体均为目标储层的模拟地层水。

2.1 速敏分析

速敏是指流体流经岩心时，流速增大后，岩心中附着的颗粒随之移动，使储层喉道发生堵塞，造成储层渗透率下降。不同的流速对储层造成的伤害不同，因此速敏伤害程度是根据不同流速下渗透率与原始渗透率差值同原始渗透率对比的结果[7]。

实验在泵速为0.1 mL/min流速下驱替(10～15)PV后，按规定时间间隔分别测量压力、流量、时间和温度，待流动状态趋于稳定后，记录数据，计算初始渗透率。然后设置泵速分别为0.25 mL/min,0.50 mL/min，0.75 mL/min,1.00 mL/min,1.50 mL/min,2.00 mL/min,3.00 mL/min,4.00 mL/min,5.00 mL/min和6.00 mL/min的流量下依次测定，当测出临界流速后，流量间隔可以加大。对于一些低渗的致密样品，当流量尚未达到6.00 mL/min，而压力梯度已经大于2 MPa/cm时可结束实验。实验选用上石盒子组地层测试样品1块(样品编号3-1)，速敏实验曲线如图11所示，样品速敏测试数据见表7。

图11 3-1号样品速敏实验曲线图Fig.11 Curve map of velocity sensitivity test for No.3-1 sample

表7 3-1号样品速敏测试数据表

2.2 水敏分析

储层的水敏性是当外来流体进入储层时，由于化学与物理性质的差异，引起储层自身的黏土矿物发生水化膨胀，堵塞储层喉道，降低储层渗透率而形成伤害[5]。水敏性实验主要是为了研究目标储层的黏土矿物在外部水环境中的变化，从而分析其造成的储层伤害。水敏实验选用A-X井上石盒子组地层测试样品1块，样品编号3-2，井深1 499.71 m，孔隙度为6.6%，气测渗透率为0.138×10-3μm2，水敏损害率为78.89%，水敏损害程度强，经过3次测试，测试结果见表8。

表8 3-2号样品水敏感性测试数据表Table 8 Test data sheet of water sensitivity for No.3-2 sample

2.3 盐敏分析

储层的盐敏性是当外部盐水进入储层时，矿化度的差异造成储层中黏土矿化物等发生水化膨胀，运移后堵塞喉道孔隙，最终会降低储层的渗透率[8]。盐敏性实验选用上石盒子组地层测试样品，样品编号3-2，井深1 499.71 m，孔隙度为6.6%，气测渗透率为0.138×10-3μm2，在盐水矿化度分别为3 750 mg/L，7 500 mg/L，15 000 mg/L，22 500 mg/L和30 000 mg/L下进行实验，结果见表9。测试结果表明，3-2号样品临界盐度为22 500 mg/L，盐敏损害率为78.91%，盐敏损害程度强。

表9 3-2号样品盐敏测试数据表Table 9 Test data sheet of salt sensitivity for No.3-2 sample

2.4 酸敏分析

油气田开发过程中，为了提高采收率，会对储层进行酸化处理，但是当外来酸液进入储层后，地层中酸敏矿物与其进行反应，所生成的沉淀会损害储层渗透率[9]。造成储层酸敏伤害主要有2个原因[10]：一是外来酸液与矿物反应产生沉淀；
二是酸敏反应所造成的储层结构变化。因此在进行酸化作业前需对储层的酸敏伤害进行分析。

酸敏性实验方法：岩心样品使用煤油测定原始渗透率，随后注入酸液停留1 h，再用煤油进行重复测定直至渗透率参数稳定。测试样品位于上石盒子组地层。3-3号样品酸敏测试数据见表10，测试结果表明，3-3号样品酸敏损害率为50.74%，酸敏损害程度中等偏强。

表10 3-3号样品酸敏测试数据表Table 10 Test data sheet of acid sensitivity for No.3-3 sample

2.5 碱敏分析

碱敏是当外部碱性流体进入储层后，储层中的碱敏矿物或流体与外部流体发生反应，对储层渗透率造成伤害[11]。储层碱敏伤害主要分为2种[12]：一是外部碱液与矿物的反应。二是碱液中的氢氧根与储层中的阳离子反应，二者均产生沉淀物而造成储层伤害。

碱敏性实验采用上石盒子组地层测试样品，样品编号3-1，井深1 499.65 m，实验温度25 ℃，孔隙度为8.9%，气测渗透率为0.285×10-3μm2。实验模拟地层水测试岩心样品原始渗透率，再向岩心中注入不同碱度的盐水，最后用该碱液测定岩心渗透率。测试结果如表11所示，3-1号样品碱敏损害率为39.75%，碱敏损害程度中等偏弱。

表11 3-1号样品碱敏感性测试数据表Table 11 Test data sheet of alkali sensitivity for No.3-1 sample

该文针对某煤层气区块A井区储层基本特征及敏感性进行了分析，主要通过铸体薄片分析了该区块的岩石学特征，得出该碎屑岩储层以中-粗砂为主，部分样品砾石含量较高，岩石类型以长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩为主。对该井区常规孔渗样品34块岩心进行了物性特征分析，并通过室内实验对储层敏感性进行了研究，得出了速敏、水敏、盐敏、酸敏和碱敏的分析结果，对该区块的储层保护工作提供了一定思路。该文对该区块的储层分析仍存在不足，后期应加强储层岩石的粒度及分选情况、扫描电镜分析及X-衍射全岩分析等试验研究，为研究区煤层气的开发提供更为全面的储层分析结果及储层保护信息。

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