油区储层敏感性评价课件.ppt
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1、纯梁油区储层敏感性评价,2009年12月,李春芹,一、造成油层伤害的原因,油层伤害主要是由于储层与外来流体接触后,发生五敏效应或颗粒堵塞储层孔隙造成的。储层本身的特性是造成储层伤害的内因。外来流体的作用是造成储层伤害的外因,储层五敏即速敏、水敏、盐敏、酸敏、碱敏。,储层敏感性,1、速敏:是指因流体流动速度变化引起地层中微粒运移、堵塞喉道,造成渗透率下降的现象。,2、水敏:是指与储层不配伍的外来流体进入储层后引起粘土矿物膨胀、分散运移而导致渗透率下降的现象。,3、盐敏:是指储层在系列盐水的作用下,粘土矿物水化膨胀而导致渗透率下降的现象。,4、酸敏:酸液进入储层后,与酸敏性矿物发生反应,产生沉淀或
2、颗粒,导致渗透率下降的现象。,5、碱敏:与储层接触到的工作液具有较高的PH值时,高PH值的液体进入地层后,导致地层中粘土矿物和硅质胶结的结构破坏,引起储层伤害,6、压敏:因有效应力的变化引起渗透率下降的现象,是1:1型层状构造硅酸岩,高岭石的结晶构造,晶面间距:0.715nm,大多:范德华力少数:氢键力,晶层内是原子的共价力,速敏伤害机理,高岭石,水分子不易进入,不膨胀,高岭石扫描电镜特征,晶层内牢固,晶层间联系弱,在机械力作用下易沿层面解离,形成鳞片状微粒;同时与颗粒表面的附着力差,易脱落。,书页状、蠕虫状、手风琴状分布在粒表或充填孔隙,速敏伤害机理,高岭石,高岭石:易充填粒间孔,多见于小孔
3、隙水活跃处,另外高岭石集合体由于其吸附性较差,在流体作用下,井筒附近有较强剪切力,高岭石易被打碎向喉道运移而堵塞喉道,在注水时应加入一定粘土稳定剂(速敏)。,敏感性矿物,速敏伤害机理,速敏伤害机理,速敏伤害机理,盐、水敏伤害机理,晶面间距:1.271.72nm,范德华力,层间吸引力弱,交换性阳离子带着大量水分进入晶层间,层间距离增大,膨胀,层内阳离子被置换,主要发生在中间的八面体片上,是2:1层型层状构造硅酸盐,蒙皂石族矿物和混层矿物,盐、水敏伤害机理,蜂窝状、片状的蒙脱石或混层矿物作为孔隙衬里包覆在颗粒表面,与水接触面积大,经水化膨胀极易从骨架颗粒脱落下来,蒙皂石族矿物和混层矿物,混层矿物,
4、外力作用下水化膨胀后的蒙皂石分散示意图,外力作用下分散的粘土微粒运移堵塞示意图,蒙脱石是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的矿物,它们一般为块状或土状。蒙脱石晶体属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物。高分散性、悬浮性、膨润性、粘结性、吸附性,伊蒙混层:具有一定阳离子交换能力,在注水开发中易水化膨胀,应考虑加入适量防膨剂,减少对储层的伤害(水敏)。,敏感性矿物,伊利石的结晶构造,范德华力K离强健,晶面间距:1.0nm,水分子难以进入晶层间,不膨胀,速敏伤害机理,是2:1层型层状构造硅酸盐,伊利石,片状:颗粒表面,呈包膜状,不运移,增加束缚水饱和度,丝缕状:在颗粒之间搭桥,易被流体打碎产生运移,速敏伤害机
5、理,速敏,水敏,是2:1层型层状构造硅酸盐,伊利石,速敏伤害机理,伊利石:由蒙脱石杂基重结晶转化而来,其集合体表面都分布大量微孔隙,产生束缚水饱和度,极大降低KSO(速敏)。,敏感性矿物,绿泥石矿物也是2:1层型层状矿物构造硅酸盐,绿泥石的结晶构造,晶面间距:1.42nm,范德华力氢键静电力,酸敏伤害机理,绿泥石矿物也是2:1层型层状矿物构造硅酸盐,绿泥石多呈叶片状、针叶状和花菜头状等,分布于岩心表面或充填孔隙中,绿泥石晶层一般不具有膨胀性,绿泥石中富含 Fe2+,Fe3+,酸化后随PH值上升,将生成Fe(OH)3和Fe(OH)2沉淀,酸敏伤害机理,速敏伤害机理,花菜头状,绿泥石:一族层状结构
6、硅酸盐矿物,主要为Mg和Fe的矿物,有较强的酸敏性,在高氧及弱酸环境中,易产生胶状氢氧化铁沉淀而堵塞喉道。,敏感性矿物,黏土矿物结构性质,敏感性矿物含量试验,粘土矿物X-衍射分析含量表,实验室,全岩矿物分析含量表,1.1水敏性评价指标:采用水敏指数来评价储层的水敏性。水敏指数定义如下:Iw=(Kw-Kw*)/Kw Kw 地层水渗透率,10-3m2 Kw*去离子水渗透率,10-3m2,敏感性评价指标,1.2盐度敏感性评价指标:通过临界矿化度的大小来评价储层的盐敏程度。,敏感性评价指标,1.3酸敏感性评价指标:采用酸敏指数评价储层的酸敏程度。酸敏指数定义如下:Ia=(Kw-Kwa)/Kw Kw 地
7、层水渗透率,10-3m2 Kwa通酸后渗透率,10-3m2。,敏感性评价指标,1.4碱敏感性评价:通过临界PH值来评价储层的碱敏程度。,敏感性评价及油层保护技术研究,是用各油田岩心作为实验材料,依据部颁标准进行敏感性评价,得出分油田储层敏感性评价结果。储层敏感性评价包括三个方面:一是储层潜在敏感性分析,对储层的敏感性进行定性评价。二是岩心流动实验,在储层敏感性评价的基础上,通过岩心流动实验对储层敏感性进行定量和半定量评价,确定五敏结果。岩心流动实验是通过测定岩心渗透率变化规律来评价储层敏感性的。三是储层保护建议,在储层敏感性分析和岩心流动实验的基础上,对如何保护储层,减少伤害,提出合理的油层保
8、护措施。,二、纯梁油区各油田储层特征及潜在敏感性分析,(一)纯化油田储层特征及潜在敏感性分析,纯化油田沙四上储层分为砂岩、碳酸盐岩两种类型。其中一、二、三砂层组为砂岩或以砂岩为主,其它砂层组以泥质灰岩为主,各砂层组不同小层之间岩性差异较大,层内非均质较严重。地层分选中等,杂基含量高,平均14.3%。胶结物主要为碳酸盐,含量高,平均含量达12.2%。石英次生加大,导致储层物性较差。粘土矿物以伊蒙混层为主,占粘土矿物的49%,其次为伊利石,占粘土总量的35%,再其次为高岭石、绿泥石,分别占9%和7%。,纯化油田沙四下红层为长石粗粉砂岩,部分含泥质、灰质,岩性单一,杂基含量高,与沙四上相近。碳酸盐含
9、量10%,明显低于沙四上。粘土矿物中伊蒙混层、伊利石含量也低于沙四上,而高岭石、绿泥石含量却高于沙四上。高岭石含量高达27%。孔吼以细喉道为主,层内差异明显,孔吼分选性、均质性差。,从以上主要储层特征分析得出,沙四上储层可能存在以下潜在伤害:,由于该储层伊蒙混层含量高,可能导致储层具有一定程度的水敏性。含量较高的碳酸盐胶结物和含量偏低的高岭石,可能使该储层不速敏或弱速敏。沙四下储层由于粘土含量不高,故水敏性可能不是该储层的主要伤害因素。,高岭石含量高达27%,粘土矿物以伊蒙混层为主,纯化油田储层敏感性评价表,高岭石,伊蒙混层,伊蒙混层,绿泥石,(二)樊家油田储层特征及潜在敏感性分析,樊家油田主
10、要含油层系是沙三中47砂层组。胶结方式以孔隙式胶结为主,胶结类型为泥质和灰质胶结。孔隙类型以粒间孔和微孔隙为主,含有少量次生溶孔,储层非均质严重。粘土矿物含量为58%,其中伊/蒙混层占3550%(混层比20%),伊利石占3050%,高岭石含量变化大,有的层不含高岭石,有的层达40%,绿泥石含量一般低于5%;粘土矿物中约有50%以蜂窝状、卷曲发丝状充填在孔隙和孔喉中,其余呈泥块状,以颗粒形式充填。,1、水敏感性,储层粘土矿物含量较高,约为7%,含有水敏性矿物。这种储层常以水敏感性为主,遇淡水后粘土矿物大幅度膨胀,堵塞孔道,而且膨胀后的粘土矿物很容易分散运移,进一步堵塞孔道,造成储层水敏伤害。,2
11、、盐度敏感性,由于储层中膨胀性粘土矿物含量高,而且有一部分以蜂窝状、卷曲发丝状充填在孔隙和孔喉中,在一定矿化度流体作用下,粘土矿物容易水化膨胀、分散运移,引起渗透率不同程度的下降。这种储层可能存在一定程度的盐度敏感性。,3、酸敏感性,储层中绿泥石含量较少,这样的储层酸敏感性伤害可能不会很强。但引起酸敏的因素很多,如酸化后容易引起颗粒脱落、运移,其它含铁矿物等。因此储层仍可能存在酸敏伤害。,大芦湖水敏评价图,大芦湖盐敏评价图,大芦湖盐敏评价图,大芦湖碱敏评价图,大芦湖碱敏评价图,大芦湖储层敏感性评价表,伊/蒙混层,绿泥石,(四)梁家楼油田储层特征及潜在敏感性分析,1、速度敏感性:虽然储层中存在高
12、岭石等速敏性矿物,但它们是以胶结物和填隙物形式存在,且储层的成岩作用较强。因而不会产生大量的可运移的微粒,所以储层基本不存在速度敏感性或只具有较弱的速度敏感性。,2、酸敏感性:储层中含有绿泥岩、铁方解石和铁白云石,当岩石与盐酸反应时,会释放出大量的铁离子,能形成大量的Fe(OH)3沉淀;当岩石与土酸反应时,会形成CaF2沉淀以及出现Fe(OH)3沉淀等。且酸蚀后,可能会产生大量的可运移的微粒随流体的流动而堵塞储层。所以储层可能具有较强的酸敏感性。,(四)梁家楼油田储层特征及潜在敏感性分析,3、碱敏感性:当碱性流体与储层接触时,地层中的粘土等矿物发生变化,但机理较复杂,储层可能具有较弱的碱敏感性
13、。,4、水敏感性、盐敏感性:根据矿物分析,储层中伊/蒙混层粘土矿物的相对含量为1822%,混层比30,因地层水矿化度不高,因而当外来低矿化度或淡水工作液进入储层后,则会变为伊/蒙混层矿物的状态而对储层带来损害。所以,储层会具有不同程度的水敏感性和盐敏感性,梁61长期冲刷,造成高龄石黏土运移,梁家楼油田储层敏感性评价表,高岭石,绿泥石,伊/蒙混层粘土,(五)正理庄油田储层特征及潜在敏感性分析,1、储层特征,这次研究的主要对象为正理庄油田正南、正中、正北及金北等四个区块的储层,取芯井分别是:正南油田东营组正气1井、沙一段正南8-16井、正中油田沙二段高23-6井、正北油田沙一段正12-9井、沙二下
14、段为正12-14井、以及金北油田沙二段金31井。,1.1正南,1)东营组砂岩储层:分析段砂岩普遍成岩性差,以疏松含油砂岩和油浸砂岩为主;个别薄层发生强化学胶结,呈致密块状砂岩。岩性以长石岩屑砂岩和岩屑长石细砂岩为主,分选性好。碎屑成分石英占3041%,长石占2835%,钾长石稍多,岩屑约占2538%,以石英岩、结晶岩、动力变质岩和中酸性喷出岩屑为主,少量泥质岩屑。砂岩胶结类型多属孔隙式和孔隙接触式,泥质杂基呈鳞片状,含量多在38%,铁方解石、铁白云石胶结物低于5%。砂岩中粘土矿物以高岭石和蒙脱石为主,另有少量伊利石。,该层分析段油层砂岩孔隙度一般为3035%,平均为32.5%,空气渗透率差别较
15、大,高者在1达西以上,一般在100600毫达西之间。粒间孔隙发育,连通性好,面孔率一般高于15%,可见该段砂岩属于高孔、高渗储层。,2)正南沙一段砂岩储层:分析段含油储层岩性以细粒岩屑砂岩为主,另有少量粗粒岩屑砂岩和岩屑粗粉砂岩。碎屑成分石英占2540%,长石多在3036%之间,岩屑占2535%,粒度较粗的砂岩岩屑含量稍高。呈孔隙式胶结,泥质杂基占38%,多呈鳞片状,环颗粒分布,普遍含35%方解石。储层粒间孔隙发育,岩石薄片鉴定率在1025%之间。物性分析表明孔隙度多在3034%之间,空气渗透率差别大,高者达5达西以上,分析样品渗透率多在50300毫达西之间。,1.2正中,正中沙二下岩性与正北
16、类似,储层以灰黄粉砂岩和泥质粉砂岩为主。分选性较好,磨园度均为次棱状,石英含量为2847%,长石为2642%,岩屑为943%;胶结类型以孔隙式为主,胶结物主要以泥质和铁方解石为主,其次含少量的黄铁矿,灰质含量平均为6.6%,泥质含量平均为10.3%。,沙二下物性分析,孔隙度为24.7%,变化范围在9.629.3%,渗透率在149.210-3m2左右。,1.3正北,1)沙一段砂岩储层:沙一段油层砂岩粒度较细,以粉砂岩具多,陆源碎屑粒度以0.0.30.10mm为主,分选性较好。碎屑成分石英占45%50%,长石占30%36%,岩屑占1423%,以岩浆岩屑和变质岩屑为主。盆屑在不同层段含量差别较大,高
17、者达40%以上,一般在8%20%,成分以砂岩鲕粒居多,另有灰质生物碎片;填隙物中以铁方解石、白云石为主,含量多在5%15%,鳞片状泥质含量在5%左右,呈孔隙式胶结,可见孔隙为5%15%。砂岩粘土矿物分析表明:成分上以高岭石居多,在50%左右,其次为蒙皂石矿物,还有少量伊利石和绿泥石。,砂岩有效孔隙度平均为15%30%,空气渗透率差别很大,盆屑及化学胶结物含量高(30%以上)的砂岩,渗透率多小于1010-3m2,主力产油层渗透率多在5020010-3m2之间。储集空间以粒间孔隙为主,另有生物内溶孔及微孔隙。,2)沙二下段砂岩储层:沙二下段储层岩性以岩屑粗粉砂岩和岩屑细粉砂岩为主,碎屑粒度多在0.
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