摘  要  四川盆地西北部九龍山構造下侏羅統(tǒng)珍珠沖組氣藏的儲層巖石礦物特征和孔隙結構十分特殊和復雜，顆粒大、裂縫發(fā)育且非均質性強，具有低孔隙度、低滲透率致密儲層的特征，目前對開發(fā)過程中的儲層傷害機理及主要傷害因素尚未掌握。為此，進行了系統(tǒng)的巖心實驗分析，結果表明：該區(qū)儲層總體表現(xiàn)為強速敏性和強-極強水敏性，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；堿敏性中等偏強-強，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；應力敏感性強，裂縫受壓后產(chǎn)生閉合難于恢復，滲透率損失率大。總之，該氣藏儲層敏感性強，極易被傷害，主要傷害類型為水敏、速敏和應力敏感，建議氣田生產(chǎn)中避免“強采強注”，施工中采用合理礦化度的工作液，加入適當?shù)酿ね练€(wěn)定劑，并控制酸堿度。

關鍵詞  四川盆地  九龍山構造  早侏羅世  天然氣開發(fā)  礫巖  儲集層  敏感性  傷害  實驗

九龍山構造下侏羅統(tǒng)珍珠沖組氣藏位于四川盆地川北古中坳陷低緩構造區(qū)內梓潼-通江凹陷帶中，為一個復雜的裂縫性礫巖高壓氣藏，巖石礦物和孔隙結構十分特殊和復雜。儲層巖石顆粒大，裂縫發(fā)育，非均質性強，但基質致密，總體上儲層物性具有低孔、低滲致密儲層的特征^[1]。該類儲層的小柱塞巖樣代表性差，開展儲層敏感性評價應采用全直徑巖心進行實驗，才能準確分析可能產(chǎn)生儲層傷害的因素及其機理，明確不同類型儲層主要傷害類型及其程度，為氣藏勘探開發(fā)過程中的儲層保護和儲層改造提供依據(jù)^[2-9]。

1  儲層特征

1.1巖石學特征

珍珠沖組氣藏儲層由多個礫巖-含礫砂巖-砂巖-薄層泥巖的次級旋回構成，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-粗粒砂質為主，局部層段含泥質，砂質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，具有良好的儲滲條件。

通過全巖X射線衍射定量分析，儲層巖石石英含量為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，偶見菱鐵礦。由于巖樣礫石顆粒大，非均質性強，因此實驗時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，實驗數(shù)據(jù)代表的是較大范圍的平均值(包括基質和孔縫)。從整體來看黏土的絕對含量不高，但由于黏土礦物主要分布在孔縫中，而儲層孔隙度低，巖心測試孔隙度在1.12％～5.69％之問，平均為2.69％，若按孔隙度放大5倍來計算，其平均值折算為l3.45％，與一般砂巖儲層相當，同時對黏土含量也放大5倍，則平均含量達到17％，可見其黏土含量相對來說還是較高的。

黏土礦物中以高嶺石、伊利石、伊利石／蒙皂石間層為主，其中高嶺石相對含量14％～46％，平均為31％；伊利石相對含量28％～47％，平均為39.6％；伊／蒙間層相對含量21％～34％，平均27.4％，間層比最大20，為有序間層，個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，伊／蒙間層為潛在水敏物質，綠泥石具有潛在酸敏性，高嶺石具有潛在堿敏性，因此需要開展巖心敏感性流動實驗評價^{[2-3，10]}。

1.2孔隙結構與物性特征

珍珠沖組氣藏儲層處于晚成巖階段中、后期，具有強壓實、弱膠結、強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，孔、洞以沿裂縫擴容的孔洞為主，伴有礫間充填沙粒中發(fā)育的粒間溶孔、粒內溶孔。

儲層物性具有低孔隙度、低滲透率致密儲層特征，從大量全直徑巖心分析資料來看，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；氦氣法測試孔隙度在1.12％～5.69％之間，平均值為2.69％，主峰2％～4％^[1]。

2儲層敏感性巖心實驗評價

依據(jù)儲層巖石礦物特征及其可能的潛在敏感性，采用全直徑巖心，開展了系統(tǒng)的敏感性巖心流動實驗，評價相關敏感性的程度與臨界參數(shù)。

2.1流速敏感性評價

儲層的速度敏感性是指流體在儲層中流動時，由于流體流動速度的變化引起地層微粒運移、堵塞孔隙喉道，造成儲層滲透率發(fā)生變化的現(xiàn)象。實踐證明，微粒運移在各作業(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]。

速敏性評價實驗的目的在于了解儲層滲透率的變化與儲層中流體流動速度的關系，評價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8塊巖樣的實驗分析表明：珍珠沖組儲層滲透率與流量的關系多樣化，有6塊巖樣滲透率在低流速段隨流速增大而增大，當流速增大到一定程度時，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；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較高，因此容易產(chǎn)生速敏，低流速時，一些細微的顆粒可以通過裂縫運移，故而隨著流速的增大，滲透率有所增加，但達到臨界流速后，大一些的顆粒產(chǎn)生移動并形成“橋塞”堵塞運移通道，因而滲透率下降。

2.2水敏感性評價

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

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，儲層巖石就會產(chǎn)生水敏傷害，滲透率就會急劇下降，這是因為儲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，以免造成儲層傷害。

2.3酸敏感性評價

酸敏性是指酸液進入儲層后與儲層的酸敏性礦物及儲層流體發(fā)生反應，產(chǎn)生沉淀或釋放出微粒，使儲層滲透率下降的現(xiàn)象。酸敏性評價實驗的目的在于了解酸液是否會對地層產(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。

開展的6組實驗中有兩塊巖樣注入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，總體表現(xiàn)為很弱的酸敏性。表明該區(qū)儲層中酸敏性黏土礦物含量少，選擇酸化作業(yè)進行增產(chǎn)改造不會造成明顯的儲層傷害。

2.4堿敏感性評價

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

從堿敏評價曲線可以看出，隨著實驗介質的pH值增大，巖樣的滲透率降低，臨界pH值介于7～8，表現(xiàn)出較強的堿敏性(圖2)，堿敏滲透率損害率48.6％～90.9％，中等偏強-強堿敏，這與此儲層段中堿敏性礦物高嶺石含量較高密切相關。

2.5應力敏感性評價

天然氣開發(fā)一般是采用衰竭式開采，在開發(fā)過程中隨著儲層內流體的采出，儲層孔隙壓力降低，凈上覆壓力增大，地應力重新分布，使得儲層發(fā)生重新壓實和沉降，致使儲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，隨著儲層內流體的采出，地應力變化明顯，因此開展應力敏感性研究及評價具有重要意義^[11-13]。

實驗分別進行了增壓過程和降壓過程的測試，增壓過程凈圍壓設置依次為5 MPa、10 MPa、15 MPa、20MPa、30 MPa、40 MPa、50 MPa，每一個圍壓保持30min后，測定巖心氣體滲透率；到最大壓力50 MPa以后，開始進行降壓過程測試，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，每一個圍壓點保持60 min后，測定設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。以第一個壓力點(5 MPa)的滲透率為初始滲透率，計算不同有效壓力下滲透率與初始滲透率的比值——滲透率比，對全部實驗數(shù)據(jù)進行分析可以看出，當有效壓力由5 MPa增大到20 MPa時，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；當有效壓力增大到50 MPa時，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，應力敏感性強。

由于實驗樣品微裂縫發(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，因此隨著有效壓力的降低，滲透率恢復程度不高，滲透率下降曲線和恢復曲線形成“剪刀狀”(圖4)。從實驗的最高壓力50 MPa下降到初始點壓力5 MPa后，滲透率恢復最高的為40.8％，最低的僅恢復到18.1％，平均滲透率恢復率30％，即不可逆滲透率損害率達到70％。

3結論及建議

1)九龍山構造珍珠沖組氣藏儲層敏感性強，極易產(chǎn)生傷害，主要傷害類型為水敏、速敏和應力敏感，因此在氣田開發(fā)和各種施工作業(yè)中應加強儲層保護研究。

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。水敏滲透率損害率達到71.3％～95.5％，為強一極強水敏性，儲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)由于儲層裂縫發(fā)育而致密，表現(xiàn)出強應力敏感性，裂縫受壓后產(chǎn)生閉合難于恢復，滲透率受應力影響顯著。因此氣井生產(chǎn)時應建立合理的生產(chǎn)制度，避免突然放大壓差生產(chǎn)或反復開關井，造成井筒周圍底層裂縫閉合，滲透能力降低，影響氣井產(chǎn)能。

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本文作者：朱華銀   蔣德生  安來志  張利文

作者單位：中國石油天然氣集團公司天然氣成藏與開發(fā)重點實驗室  中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院  中國石油西南油氣田公司川西北氣礦  中國石油華北油田公司第四采油廠