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摘要：文章以敏感性评价实验为依据，结合薄片鉴定、扫描电镜、X衍射等实验数据，从最基本的矿物组成、填隙物特征出发，对储层敏感性的形成进行探讨。高含量的粘土矿物为产生不同敏感性的主要原因。丝发状伊利石，蚀变形成的高岭石、云母，造成储层中等偏弱速敏；伊蒙混层矿物强吸水；H+、Na+阳离子置换改变高岭石等矿物稳定性，形成高钠粘土，及注入液与高岭石、绿泥石、伊利石等的化学反应会产生水敏、盐敏、碱敏。绿泥石、铁方解石、菱铁矿等形成了酸敏。但物性较好，受裂缝影响的储层，无速敏，且酸液能改善储层渗透率。据此，开采前可实施酸化压裂同步进行的储层改造方法提高储层性能；同时对不同工作液的配比提供了依据。

Abstract： The paper is based on the evaluation of sensitivity experiments， combined with thin section analysis， electronic probe spectrum， X diffraction experiment data. Then， according to the basic mineral composition， interstitial material characteristics of view， discuss the formation of reservoir sensitivity. High content of clay minerals is the main reasons. It is presented that， illite with silk-hair appearance， minerals changed from other substances， like kaolinite， mica， caused mid-less velocity sensitivity of reservoir； Meanwhile， some factors can cause water sensitivity， salt sensitivity and alkali sensitivity. Such as following， illite-Smectite layer-mixed minerals with mighty power to absorb water； H+， Na+ replacement， which change the stability of kaolinite mineral， and form the high-sodium clay； also chemical reactions between alkali fluid with kaolinite， chlorite， illite， etc. Besides， acid sensitivity caused， because of chlorite， iron calcite， siderite. But reservoir of better physical properties， or affected by cracks， with no velocity sensitivity， but also acid can improve reservoir permeability. Accordingly， inward to improved properties of reservoirs，the integrated technology of acid fracturing may be applied before the production. As well， it can guide the reasonable ratio of working fluid.

关键词：石盒子组；敏感性；矿物；形成机理；

Key words： Shihezi Formation；sensitivity；mineral；formation mechanism

中图分类号：TE311 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）02-0165-04

0 引言

盒8段是延长气区主要产层之一，为典型的低孔、低渗，致密砂岩气藏，对于该类气藏，工程施工中的产层保护是关键，同时为了增加开采效率，生产前储层改造是必需，这些都与储层岩石的特性息息相关，其中，储层敏感性是既影响到钻井过程中储层伤害防治，又影响到生产前改造措施制定的储层岩石的基本特性。由于储层敏感性对储层造成的伤害是不可逆的，其成为了油气勘探、开发中都关注的主要问题之一，对储层敏感性评价及其机理的探讨有利于正确认识储层[1-3]。文章以此为主导，在评价延长气区石盒子组敏感性的基础上，旨在明确其形成机理，为后续开发前储层改造、一些增产措施的部署提供依据，保证气井的稳产和增产，最大程度利用地下油气资源。

1 敏感性评价

敏感性评价中以“五敏”-即速敏、水敏、盐敏、酸敏、碱敏评价最为常见，本次研究选取研究区盒8段6块样品，进行多项敏感性试验，从实验数据分析具体特征如下：

1.1 速敏评价

速敏评价是敏感性评价的起点，其结果是所有敏感性试验进行的基础。通过该实验，可以确定流体在岩石内的临界流速，大于该临界流速，储层岩石中流体的渗流能力不增，反而会变小；因此，同时它也是表征单井最大允许产能、确定合理油井产量、注水井注入量以及室内流动实验的驱替速度的一个非常重要的参数。

在常规使用的流速范围内，随着流速增加盒8段渗透率没有下降，部分井还存在增加趋势，综合评价研究区盒8段储层中等偏弱速敏为主，并伴随有中等偏强速敏（表1），和临界流速为平均0.36m/day，部分样品无速敏（图1）。

1.2 水敏评价

研究表明，盒8段储层是亲水的，水是极易被储层岩石中的矿物吸附的一种流体，在这种吸附现象下的化学的置换、分解等作用，使得岩石渗透率会发生变化，研究区样品的水敏性实验指示，岩石普遍存在水敏，从弱至中等偏强水敏均存在，水敏指数最高达41.54%（表2），水在岩石中的流动会在不同程度上降低流体的渗流能力。

1.3 盐敏评价

由于水敏的普遍存在，必须要制定合理的注入液矿化度才能避免水敏伤害，由此就必须进行盐敏评价。与水敏的作用方式相似，不同矿化度（或盐度）的地层水进入储层，也会与粘土矿物发生一些作用，产生物理和化学的变化，由此造成孔喉堵塞，进而影响渗透率，造成渗透率的下降，即为盐敏。它是储层耐受低盐度流体能力的量度，由此可以确定临界矿化度（或盐度），按此确定的钻井液以及二次采气注入液才能最大程度的保护储层，有利于油气的渗流。研究区的盐敏性以中等盐敏为主，并存在弱盐敏，按盐敏实验确定的注入液临界盐度为2500mg/L和1250mg/L（表3），钻进及生产中要分段控制，避免低于此盐度的流体进入储层。

1.4 酸敏评价

酸敏性是最典型的伴随化学反应的一类储层损害。酸既可以造成储层渗透率下降，又可以增加油气层渗透率。因此在储层改造中经常使用的酸化也不是万能的，要经过实验的评价才能正确实施。研究区盒8段的酸敏性以弱酸敏为主，酸敏指数较低，并且存在酸敏改善情况（表4）。表明了研究区部分井通过酸化可达到改造储层的目的，但要选井进行。

1.5 碱敏评价

由于岩石中钙镁离子矿物的存在，碱性流体进入储层后，会造成两者发生化学反应，产生沉淀物质，引起渗透率下降。当存在碱敏时，碱性液体要避免进入储层，特别是碳酸盐岩地层，由于其中钙镁含量很高，更要杜绝碱性流体侵入，以防止发生碱敏。本次研究区域内，盒8段的碱敏性差别大，无碱敏、中等偏强碱敏和中等偏弱碱敏都有存在（表5）。

2 盒8储层敏感性形成原因

储层岩石由各种造岩矿物、岩屑，及充填期间的填隙物组成，其中不同程度的存在一些容易脱落、分散的矿物，及微粒，如高岭石、毛发状伊利石、微晶石英、微晶白云母、降解伊利石、微晶长石等。这些矿物未胶结或弱胶结，仅附着在颗粒的表面，晶体间结构力弱，多呈松散状，易形成微粒，会随着流体移动而被携带运移，当岩石对经过该孔隙的流体润湿时，其更易被流体带走，在孔喉处堆积，从而造成堵塞，使地层渗透性大大降低；同时注入液与岩石矿物不配伍，易产生物理化学反应，形成沉淀物或释放微粒，造成储层喉道堵塞，而形成不同类型的敏感性[4-7]。

研究区盒8段填隙物含量较高，普遍存在粘土矿物，类型多样，以水云母（伊利石）为主，其次为绿泥石、高岭石（表6，图2a-c），还可见易破碎的云母，及矿物蚀变形成的云母（图2d）。它们附着在颗粒表面，松散，比表面大，注入流体一方面降低能颗粒与这些填隙物间的结构力，特别是晶间结构力较弱的高岭石，其次为呈丝发状、搭桥状的水云母（伊利石）（图2c），由于研究区高岭石和伊利石混杂产出，盒8段大量可见长石蚀变的粘土矿物，如高岭石，结构力的减弱会产生叠加效应，脱落的微粒随流体运移中，由于填隙物造成的管束状孔喉，且岩石孔隙式胶结致密（图2b、c、e），微粒非常容易堵塞喉道，造成渗透率下降，由此形成了3个样品中等偏弱速敏。但是部分样品中无速敏性，究其原因，可能与样品的物性背景相关，当储层质量较好时，颗粒分选较好，孔喉直径大、分选好，随流体速度增大，细小微粒会随流体迁移出，这就是通常所说的出砂。本次选送的样品均属粗粒石英砂岩类，粒间、粒内溶孔非常发育（图2h-l），其物性明显优于其它，其中以3790.7m样品尤为突出，但分析认为该样品主要是因为裂缝存在改善了孔喉结构（图2i、l），微粒运移过程中不会造成堵塞，改善了样品对流速的敏感性。

水敏与盐敏具有相似的原理，且两者会相互影响。粘土矿物是非常重要的水敏矿物，其中以蒙脱石吸水性最强，另外还有一些混层或蚀变的粘土矿物，如伊利石-蒙脱石、绿泥石-蒙脱石、降解伊利石、降解绿泥石、水云母等都是水敏性矿物。由于粘土矿物吸水膨胀，造成孔喉缩小，加之分散、脱落、微粒运移堵塞喉道，能大幅降低渗透率下降[8、9]。研究区盒8段砂岩储层填隙物中粘土矿物平均含量达到13%，最高达到24.6%，其中虽然没有蒙脱石，但是大量存在伊蒙混层的混层粘土矿物（图2b），相对含量最大达49.83%（表7），其遇水比单矿物更易膨胀、分散，成为造成水敏的主要矿物。其次研究区高岭石、伊利石与颗粒的结构力弱，由于水敏实验中，依次选用的地层水、次地层水和去离子水进行实验，去离子淡水置换盐水过程中氢离子易与钠离子（如高岭石）交换，矿物稳定性受到影响，易分散运移，造成了盒8样品普遍水敏，且伊蒙混层含量越高，水敏强度会越大。

由于储层水敏性的存在，进入储层的流体其盐度就必须有严格的要求。盐敏与水敏的形成机理相似，一方面粘土矿物等吸水性矿物膨胀造成的微粒分离，运移，堵塞，可以造成渗透率下降，另一方面当流体中离子组成与储层内矿物不配伍时，发生的阳离子置换，将改变矿物的稳定性，如粘土矿物表面电荷分布及吸附水膜厚度的改变，破坏粘土微结构的稳定，导致分散或运移。储层敏感性试验中水样矿化度依次按标准盐水矿化度的1/2级数制逐次降低，最后为无离子水，这个不同矿化度流体饱和的过程与水敏实验相同，因此，氢、钠等阳离子间的交换仍然存在，由于实验客观的因素，造成的矿物结合力减弱、分散、运移，势必造成与水敏同样的效应。

酸敏是酸化储层改造方法的理论基础[10]，但是酸作用于储层不是总能增加渗透率，由于有酸敏性矿物的存在，注入酸将起到相反的效果。研究区填隙物中含绿泥石、铁方解石、菱铁矿等含铁的酸敏性矿物（表6，图2g），它们易于注入的土酸（12%HCl+3%HF）发生化学反应，含铁化合物易于盐酸反应，但是的化学沉淀确给储层带来伤害，如SiO2、Fe（OH）3，其次还有酸蚀后释放出的微粒，它能产生和加剧速敏。但是，由于酸溶蚀空间被沉淀物占据有限，酸敏普遍偏弱，且前三块样品物性较好，加之裂缝发育，溶蚀形成的沉淀物和微粒没有形成堵塞，随酸的不断作用，对储层渗透率反而有改善作用。

在钻完井、及三次采油气过程中注入的，如钻井液、完井液、化学驱过程中的碱性水等工作液，都会造成储层碱敏。由于高钙镁的矿物易与碱液产生离子交换，因此碱性液体进入会使粘土矿物离子置换，形成易产生水敏的钠型粘土，加剧水敏，主要表现为伊蒙混层矿物；另一方面，高岭石、水白云母（伊利石）、长石、绿泥石等矿物与碱性工作液发生化学反应，造成储层渗透率下降，研究区长石多蚀变，长石钙化、硅化，或蚀变为云母、高岭石等，高岭石、伊利石、绿泥石粘土矿物发育，这些物质易与碱液反应形成碱敏；除此之外，矿物与流体间不配伍还可形成碱垢，对储层造成伤害。

3 结论与建议

盒8储层内呈丝发状伊利石，长石蚀变的高岭石，加之易碎云母，及长石蚀变形成的云母，这些填隙物间的结构力随流体的注入不断减小，形成了中等偏弱速敏；但部分样品属物性较好的粗粒石英砂岩类，个别受裂缝影响，无速敏。试验中随注入地层水盐度逐渐降低，伊蒙混层矿物强吸水，氢、钠离子的置换改变高岭石等矿物稳定性，形成普遍水敏、盐敏。绿泥石、铁方解石、菱铁矿与盐酸反应形成SiO2、Fe（OH）3，并释放微粒，产生酸敏；但是，在物性较好，有裂缝发育的储层内，酸液对渗透率有改善作用。伊蒙混层等粘土矿物阳离子置换形成的含钠粘土，高岭石、伊利石、长石、绿泥石等矿物与碱性工作液发生化学反应，形成了碱敏。

为最大程度改善盒8储层性能，在开发前可选层酸化压裂同步技术改造储层。敏感性形成原因中，由于水敏、盐敏进行中盐度逐次降低引起离子置换造成的渗透率损害，对敏感性试验方法提出挑战。同时，由于敏感性发生后是非可逆的，在钻完井、射孔、压裂、酸化等过程中要注意注入工作液与粘土矿物的配伍性。

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