摘  要  四川盆地西北部九龍山構(gòu)造下侏羅統(tǒng)珍珠沖組氣藏的儲(chǔ)層巖石礦物特征和孔隙結(jié)構(gòu)十分特殊和復(fù)雜，顆粒大、裂縫發(fā)育且非均質(zhì)性強(qiáng)，具有低孔隙度、低滲透率致密儲(chǔ)層的特征，目前對(duì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的儲(chǔ)層傷害機(jī)理及主要傷害因素尚未掌握。為此，進(jìn)行了系統(tǒng)的巖心實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果表明：該區(qū)儲(chǔ)層總體表現(xiàn)為強(qiáng)速敏性和強(qiáng)-極強(qiáng)水敏性，速敏滲透率損害率為67.22～94.1％，水敏滲透率損害率為71.3％～95.5％，滲透率越低，速敏性越強(qiáng)；堿敏性中等偏強(qiáng)-強(qiáng)，堿敏滲透率損害率為48.6％～90.9％，酸敏性弱，注酸前后滲透率變化不大；應(yīng)力敏感性強(qiáng)，裂縫受壓后產(chǎn)生閉合難于恢復(fù)，滲透率損失率大?？傊摎獠貎?chǔ)層敏感性強(qiáng)，極易被傷害，主要傷害類型為水敏、速敏和應(yīng)力敏感，建議氣田生產(chǎn)中避免“強(qiáng)采強(qiáng)注”，施工中采用合理礦化度的工作液，加入適當(dāng)?shù)酿ね练€(wěn)定劑，并控制酸堿度。

關(guān)鍵詞  四川盆地  九龍山構(gòu)造  早侏羅世  天然氣開(kāi)發(fā)  礫巖  儲(chǔ)集層  敏感性  傷害  實(shí)驗(yàn)

九龍山構(gòu)造下侏羅統(tǒng)珍珠沖組氣藏位于四川盆地川北古中坳陷低緩構(gòu)造區(qū)內(nèi)梓潼-通江凹陷帶中，為一個(gè)復(fù)雜的裂縫性礫巖高壓氣藏，巖石礦物和孔隙結(jié)構(gòu)十分特殊和復(fù)雜。儲(chǔ)層巖石顆粒大，裂縫發(fā)育，非均質(zhì)性強(qiáng)，但基質(zhì)致密，總體上儲(chǔ)層物性具有低孔、低滲致密儲(chǔ)層的特征^[1]。該類儲(chǔ)層的小柱塞巖樣代表性差，開(kāi)展儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)應(yīng)采用全直徑巖心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，才能準(zhǔn)確分析可能產(chǎn)生儲(chǔ)層傷害的因素及其機(jī)理，明確不同類型儲(chǔ)層主要傷害類型及其程度，為氣藏勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中的儲(chǔ)層保護(hù)和儲(chǔ)層改造提供依據(jù)^[2-9]。

1  儲(chǔ)層特征

1.1巖石學(xué)特征

珍珠沖組氣藏儲(chǔ)層由多個(gè)礫巖-含礫砂巖-砂巖-薄層泥巖的次級(jí)旋回構(gòu)成，厚40～100 m，以灰色-灰白色塊狀礫巖為主，礫石成分主要為石英礫，少量燧石礫和泥礫。礫徑大小不均，最大230 mm，一般為35～60 mm，磨圓好，以次圓狀為主，礫間充填物以中-粗粒砂質(zhì)為主，局部層段含泥質(zhì)，砂質(zhì)充填物成分主要為石英，燧石及巖屑^[1]。根據(jù)多口井的巖心觀察，裂縫和溶蝕孔洞發(fā)育，具有良好的儲(chǔ)滲條件。

通過(guò)全巖X射線衍射定量分析，儲(chǔ)層巖石石英含量為92％～99％，平均96％；黏土總量在1％～5％之間，平均3.4％，其他非黏土礦物含量少，偶見(jiàn)菱鐵礦。由于巖樣礫石顆粒大，非均質(zhì)性強(qiáng)，因此實(shí)驗(yàn)時(shí)采用全直徑大塊巖樣全部粉碎后，混合均勻再獲取分析樣品，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代表的是較大范圍的平均值(包括基質(zhì)和孔縫)。從整體來(lái)看黏土的絕對(duì)含量不高，但由于黏土礦物主要分布在孔縫中，而儲(chǔ)層孔隙度低，巖心測(cè)試孔隙度在1.12％～5.69％之問(wèn)，平均為2.69％，若按孔隙度放大5倍來(lái)計(jì)算，其平均值折算為l3.45％，與一般砂巖儲(chǔ)層相當(dāng)，同時(shí)對(duì)黏土含量也放大5倍，則平均含量達(dá)到17％，可見(jiàn)其黏土含量相對(duì)來(lái)說(shuō)還是較高的。

黏土礦物中以高嶺石、伊利石、伊利石／蒙皂石間層為主，其中高嶺石相對(duì)含量14％～46％，平均為31％；伊利石相對(duì)含量28％～47％，平均為39.6％；伊／蒙間層相對(duì)含量21％～34％，平均27.4％，間層比最大20，為有序間層，個(gè)別樣品中含有綠泥石，含量較少。伊利石、高嶺石、伊／蒙間層都是潛在速敏物質(zhì)，伊／蒙間層為潛在水敏物質(zhì)，綠泥石具有潛在酸敏性，高嶺石具有潛在堿敏性，因此需要開(kāi)展巖心敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)^[2-3，10]。

1.2孔隙結(jié)構(gòu)與物性特征

珍珠沖組氣藏儲(chǔ)層處于晚成巖階段中、后期，具有強(qiáng)壓實(shí)、弱膠結(jié)、強(qiáng)破裂的成巖作用特征，碎屑顆粒破裂，原生孔隙大多喪失殆盡，次生孔、縫、洞較發(fā)育，裂縫具多期、網(wǎng)狀的特點(diǎn)，孔、洞以沿裂縫擴(kuò)容的孔洞為主，伴有礫間充填沙粒中發(fā)育的粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔。

儲(chǔ)層物性具有低孔隙度、低滲透率致密儲(chǔ)層特征，從大量全直徑巖心分析資料來(lái)看，水平滲透率分布在0.001 2～517.98 mD之間，平均值為24.91 mD，主峰1～10 mD；垂直滲透率分布在0.000 029～25.23 mD之間，平均值為2.72 mD，主峰0.1～1 mD；氦氣法測(cè)試孔隙度在1.12％～5.69％之間，平均值為2.69％，主峰2％～4％^[1]。

2儲(chǔ)層敏感性巖心實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

依據(jù)儲(chǔ)層巖石礦物特征及其可能的潛在敏感性，采用全直徑巖心，開(kāi)展了系統(tǒng)的敏感性巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)相關(guān)敏感性的程度與臨界參數(shù)。

2.1流速敏感性評(píng)價(jià)

儲(chǔ)層的速度敏感性是指流體在儲(chǔ)層中流動(dòng)時(shí)，由于流體流動(dòng)速度的變化引起地層微粒運(yùn)移、堵塞孔隙喉道，造成儲(chǔ)層滲透率發(fā)生變化的現(xiàn)象。實(shí)踐證明，微粒運(yùn)移在各作業(yè)環(huán)節(jié)中都可能發(fā)生而且在各種損害的可能性原因中是最主要的一種^[2-5]。

速敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的目的在于了解儲(chǔ)層滲透率的變化與儲(chǔ)層中流體流動(dòng)速度的關(guān)系，評(píng)價(jià)敏感程度及臨界流速，為油氣井合理產(chǎn)量和注入速度提供依據(jù)。對(duì)8塊巖樣的實(shí)驗(yàn)分析表明：珍珠沖組儲(chǔ)層滲透率與流量的關(guān)系多樣化，有6塊巖樣滲透率在低流速段隨流速增大而增大，當(dāng)流速增大到一定程度時(shí)，滲透率急劇下降，產(chǎn)生速敏性；1塊巖樣在最小流量下就產(chǎn)生了速敏效應(yīng)；l塊巖樣隨著流量的增大，滲透率持續(xù)增高(圖1)。巖樣滲透率損害率為67.2％～94.1％，屬于強(qiáng)速敏的占75％；臨界流量主要在0.5～2.0 mL／min之間，折算的臨界流速為1.79～6.91 m／d。臨界流速和滲透率損害率受巖樣本身滲透率影響明顯，一般滲透率越低，臨界流速低，滲透率損害率越大。

由于巖樣裂縫發(fā)育，主要滲流通道為微裂縫，且裂縫中以伊利石和高嶺石為主的黏土礦物含量相對(duì)較高，因此容易產(chǎn)生速敏，低流速時(shí)，一些細(xì)微的顆?？梢酝ㄟ^(guò)裂縫運(yùn)移，故而隨著流速的增大，滲透率有所增加，但達(dá)到臨界流速后，大一些的顆粒產(chǎn)生移動(dòng)并形成“橋塞”堵塞運(yùn)移通道，因而滲透率下降。

2.2水敏感性評(píng)價(jià)

水敏性是指不同礦化度的工作液進(jìn)入儲(chǔ)層后引起黏土膨脹、分散、運(yùn)移，使得滲流通道變小，滲透率降低，造成儲(chǔ)層傷害的現(xiàn)象。水敏實(shí)驗(yàn)的目的是為了找出發(fā)生水敏的條件及水敏引起的儲(chǔ)層傷害程度。該區(qū)4塊巖樣的實(shí)驗(yàn)都表現(xiàn)出了很強(qiáng)的水敏性，滲透率損害率介于71.3％～95.5％，2塊為強(qiáng)水敏，另2塊為極強(qiáng)水敏。

除1塊巖樣的臨界礦化度為次地層水外，其余3塊臨界礦化度均為地層水，即一旦工作液的礦化度低于地層水礦化度，儲(chǔ)層巖石就會(huì)產(chǎn)生水敏傷害，滲透率就會(huì)急劇下降，這是因?yàn)閮?chǔ)層中水敏性黏土礦物伊／蒙混層和伊利石含量較高所致。因此，對(duì)于該氣藏的施工作業(yè)，必須注意人井液的礦化度，防止采用低礦化度液體，以免造成儲(chǔ)層傷害。

2.3酸敏感性評(píng)價(jià)

酸敏性是指酸液進(jìn)入儲(chǔ)層后與儲(chǔ)層的酸敏性礦物及儲(chǔ)層流體發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀或釋放出微粒，使儲(chǔ)層滲透率下降的現(xiàn)象。酸敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的目的在于了解酸液是否會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生傷害及傷害的程度，以便優(yōu)選酸液配方，尋求更為合理、有效的酸化處理方法。

開(kāi)展的6組實(shí)驗(yàn)中有兩塊巖樣注入1 5％HCl溶液，有4塊巖樣注入l2％HCl+3％HF溶液。注入鹽酸的2塊巖樣滲透率損害率為-9.03％和-10.0％；注入土酸的4塊巖樣，滲透率損害率由小到大依次為-l3.7％、6.14％、8.01％和28.5％，酸敏程度為弱無(wú)，總體表現(xiàn)為很弱的酸敏性。表明該區(qū)儲(chǔ)層中酸敏性黏土礦物含量少，選擇酸化作業(yè)進(jìn)行增產(chǎn)改造不會(huì)造成明顯的儲(chǔ)層傷害。

2.4堿敏感性評(píng)價(jià)

堿敏性是指具有堿性(pH值大于7)的工作液進(jìn)入儲(chǔ)層后，與儲(chǔ)層巖石或流體接觸而發(fā)生反應(yīng)生成沉淀，堵塞孔喉使儲(chǔ)層滲透能力下降的現(xiàn)象。

從堿敏評(píng)價(jià)曲線可以看出，隨著實(shí)驗(yàn)介質(zhì)的pH值增大，巖樣的滲透率降低，臨界pH值介于7～8，表現(xiàn)出較強(qiáng)的堿敏性(圖2)，堿敏滲透率損害率48.6％～90.9％，中等偏強(qiáng)-強(qiáng)堿敏，這與此儲(chǔ)層段中堿敏性礦物高嶺石含量較高密切相關(guān)。

2.5應(yīng)力敏感性評(píng)價(jià)

天然氣開(kāi)發(fā)一般是采用衰竭式開(kāi)采，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中隨著儲(chǔ)層內(nèi)流體的采出，儲(chǔ)層孔隙壓力降低，凈上覆壓力增大，地應(yīng)力重新分布，使得儲(chǔ)層發(fā)生重新壓實(shí)和沉降，致使儲(chǔ)層孔隙度和滲透率降低。該氣藏屬高壓、超高壓氣藏，其產(chǎn)能主要受裂縫控制，隨著儲(chǔ)層內(nèi)流體的采出，地應(yīng)力變化明顯，因此開(kāi)展應(yīng)力敏感性研究及評(píng)價(jià)具有重要意義^[11-13]。

實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行了增壓過(guò)程和降壓過(guò)程的測(cè)試，增壓過(guò)程凈圍壓設(shè)置依次為5 MPa、10 MPa、15 MPa、20MPa、30 MPa、40 MPa、50 MPa，每一個(gè)圍壓保持30min后，測(cè)定巖心氣體滲透率；到最大壓力50 MPa以后，開(kāi)始進(jìn)行降壓過(guò)程測(cè)試，緩慢減小圍壓，使凈圍壓依次降為40 MPa、30 MPa、20 MPa、15 MPa、10 MPa、5 MPa，每一個(gè)圍壓點(diǎn)保持60 min后，測(cè)定設(shè)定凈圍壓下的巖心滲透率。

隨有效壓力的增大，巖樣滲透率急劇下降，下降幅度很大(圖3)，尤其是在低壓力區(qū)間。以第一個(gè)壓力點(diǎn)(5 MPa)的滲透率為初始滲透率，計(jì)算不同有效壓力下滲透率與初始滲透率的比值——滲透率比，對(duì)全部實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以看出，當(dāng)有效壓力由5 MPa增大到20 MPa時(shí)，滲透率下降為初始值的ll.0％～29.4％，平均為20.2％，即滲透率下降了約4／5；當(dāng)有效壓力增大到50 MPa時(shí)，滲透率下降為初始值的1.10％～7.04％，平均為3.73％，即剩余滲透率都低于10％，表明滲透率的下降幅度非常大，應(yīng)力敏感性強(qiáng)。

由于實(shí)驗(yàn)樣品微裂縫發(fā)育，且裂縫充填程度低，隨著有效壓力的增大，裂縫閉合，因此滲透率急劇下降^[14-15]。而有效壓力釋放后，裂縫不能完全恢復(fù)，因此隨著有效壓力的降低，滲透率恢復(fù)程度不高，滲透率下降曲線和恢復(fù)曲線形成“剪刀狀”(圖4)。從實(shí)驗(yàn)的最高壓力50 MPa下降到初始點(diǎn)壓力5 MPa后，滲透率恢復(fù)最高的為40.8％，最低的僅恢復(fù)到18.1％，平均滲透率恢復(fù)率30％，即不可逆滲透率損害率達(dá)到70％。

3結(jié)論及建議

1)九龍山構(gòu)造珍珠沖組氣藏儲(chǔ)層敏感性強(qiáng)，極易產(chǎn)生傷害，主要傷害類型為水敏、速敏和應(yīng)力敏感，因此在氣田開(kāi)發(fā)和各種施工作業(yè)中應(yīng)加強(qiáng)儲(chǔ)層保護(hù)研究。

2)速敏滲透率損害率為67.2％～94.1％，臨界流速為l.79～6.91 m／d，滲透率越低，速敏性越強(qiáng)。水敏滲透率損害率達(dá)到71.3％～95.5％，為強(qiáng)一極強(qiáng)水敏性，儲(chǔ)層一旦遇低于地層水礦化度的液體，就很容易產(chǎn)生水敏傷害。   

3)由于儲(chǔ)層裂縫發(fā)育而致密，表現(xiàn)出強(qiáng)應(yīng)力敏感性，裂縫受壓后產(chǎn)生閉合難于恢復(fù)，滲透率受應(yīng)力影響顯著。因此氣井生產(chǎn)時(shí)應(yīng)建立合理的生產(chǎn)制度，避免突然放大壓差生產(chǎn)或反復(fù)開(kāi)關(guān)井，造成井筒周?chē)讓恿芽p閉合，滲透能力降低，影響氣井產(chǎn)能。

參考文獻(xiàn)   

[1] 李躍綱，鞏磊，曾聯(lián)波，等.四川盆地九龍山構(gòu)造致密礫巖儲(chǔ)層裂縫特征及其貢獻(xiàn)[J].天然氣工業(yè)，2012，32(1)：22-26.

[2]楊勝來(lái)，魏俊之.油層物理學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004.  

[3] 裘亦楠，薛叔浩.油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1997.   

[4][美]法魯克·西維.油層傷害——原理、模擬、評(píng)價(jià)和防治[M].楊鳳麗，侯中昊，譯.北京：石油工業(yè)出版社，2003.   

[5] 中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)科學(xué)研究院、中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院.SY／T 5358-2002儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法[S].北京：石油工業(yè)出版社，2002.   

[6] 張紹槐，蒲春生，李琪.儲(chǔ)層傷害的機(jī)理研究[J].石油學(xué)報(bào)，1994，15(4)：58-65.  

[7] 李皋，唐洪明，徐春春，等.川西侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組淺層氣藏儲(chǔ)層損害研究[J].天然氣工業(yè)，2003，23(6)：79-81.

[8] 邸婷婷，李德勝，李友富.大民屯凹陷儲(chǔ)層潛在損害因素分析及入井流體配伍性實(shí)驗(yàn)研究[J].特種油氣藏，2003，10(增刊l)：108-111.

[10] 許書(shū)堂，楊玉娥，顧勤，等.東濮凹陷橋口氣藏儲(chǔ)層敏感性分析[J].油氣地質(zhì)與采收率，2010，17(3)：90-92.

[11] 朱華銀，胡勇，韓永新，等.大慶深層火山巖儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性研究[J].天然氣地球科學(xué)，2007，18(2)：197-199.

[12] 朱華銀，盧濤，萬(wàn)玉金，等.蘇里格低滲氣田儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性研究[J].天然氣工業(yè)，2007，27(增刊2)：72-75.

[13] 王峰，李崇喜.低滲透氣藏應(yīng)力敏感性及其變形機(jī)制研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，34(2)：131-136.

[14] 陳古明，胡捷.平落壩氣田須二段氣藏儲(chǔ)層敏感性實(shí)驗(yàn)分析[J].天然氣工業(yè)，2001，21(3)：53-56.

[15] 羅瑞蘭，程林松，彭建春，等.油氣儲(chǔ)層滲透率應(yīng)力敏感性與啟動(dòng)壓力梯度的關(guān)系[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，27(3)：20-22.

本文作者：朱華銀   蔣德生  安來(lái)志  張利文

作者單位：中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司天然氣成藏與開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室  中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院  中國(guó)石油西南油氣田公司川西北氣礦  中國(guó)石油華北油田公司第四采油廠