姬塬油田G83区长4+5储层欠注机理分析_王小宁.pdf

姬塬油田 G83 区长 4+5 储层欠注机理分析王小宁1，李昊玺2，严昌鹏1，薛鸿博1，李轩1，韩涛1（1.中国石油长庆油田分公司第九采油厂，宁夏银川750006；2.中国石油长庆油田分公司第一采气厂，陕西西安710018）摘要：姬塬油田 G83 区长 4+5 油藏欠注井逐年增多，且大多数欠注井多次治理无效，急需深入认识油藏储层的微观结构变化特征，研究注水井欠注机理，从而解决注水井欠注、注水压力高、欠注治理无效的问题。为此开展了储层特征研究、水驱实验、配伍性实验、注入水水质分析等。研究表明：注水不配伍、微粒运移、注入水水质不达标导致地层堵塞是欠注主要原因。关键词：姬塬油田；长 4+5 油藏；欠注；微观结构；变化特征中图分类号：TE357.8文献标识码：A文章编号：1673-5285（2023）03-0090-05DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2023.03.018Under-injection mechanism analysis of Chang 4+5reservoir in G83 district of Jiyuan oilfieldWANG Xiaoning1，LI Haoxi2，YAN Changpeng1，XUE Hongbo1，LI Xuan1，HAN Tao1（1.Oil Production Plant 9 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Yinchuan Ningxia 750006，China；2.Gas Production Plant 1 of PetroChinaChangqing Oilfield Company，Xian Shaanxi 710018，China）Abstract:The number of under-injection wells in Chang 4+5 reservoir in G83 district ofJiyuan oilfield is increasing year by year,and most of the under-injection wells have beentreated ineffectively for many times.It is urgent to deeply understand the microstructurechange characteristics of the reservoir and study the mechanism of under-injection of waterinjection wells,so as to solve the problems of under-injection of water injection wells,highwater injection pressure and ineffective under-injection treatment.For this reason,reservoircharacteristics research,water drive experiment,compatibility experiment and injection waterquality analysis have been carried out.The study shows that the main reasons for under-injection are incompatibility of water injection,migration of particles and formation pluggingcaused by substandard injected water quality.Keywords：Jiyuan oilfield；Chang 4+5 reservoir；under-injection；microstructure；change characteristics*收稿日期：202302-01作者简介：王小宁（1983-），男，助理工程师，本科，从事油气田开发工作，邮箱：。石油化工应用PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION第 42 卷第 3 期2023 年 3 月Vol.42 No.3Mar.2023姬塬油田 G83 区构造位于陕北斜坡中段西部；主力含油层系长 4+5 储层，砂体走向近于北东南西向，呈条带状展布。目前油藏欠注井 69 口，平均注水压力20.3 MPa，日欠注量 1 065 m3，占开井数的 37.7%，46口井多次治理无效。针对欠注问题，首先，评价储层特征，分析储层物性对欠注的影响1-3；其次，研究注水过程中微观结构的变化特征，分析储层黏土矿物成分及含量的变化；再次，研究注入水与地层水的配伍性，分析是否结垢而导致储层堵塞欠注4；最后，分析注入水水质，判断注入水水质对欠注的影响5。高压欠注机理的研究可为此类低渗透油藏欠注治理提供解决思路。1储层特征1.1填隙物特征从 X 全岩衍射结果看（表 1），石英平均含量仅为33.2%，矿物结构成熟度低，易在剪切力的作用下破碎或产生颗粒的掉落或运移。填隙物含量为 25.8%，其中绿泥石含量最高，平均为 13.9%。绿泥石多以孔隙衬边薄膜胶结形式出现（图 1a）或以页片状附着在矿物或黏土表面（图 1b），缩小孔隙，堵塞喉道，导致储集空间变小，储层渗透性变差。样品 6#中填隙物方解石含量为 19.3%，一般方解石含量超过 6%，砂岩面孔率急剧下降；当含量超过 10%后，方解石连片结晶（图 1c），孔隙被其胶结物堵死，流体无法进入，孔隙基本消失。1.2黏土矿物特征水敏矿物伊利石和伊蒙混层含量不高，黏土矿物以绿泥石为主，占比 69.58%（表 2），呈叶片状、层状充填于粒间，潜在的损伤是绿泥石的运移。表 2G83 区长 4+5 储层黏土 X 衍射结果统计表1.3物性特征G83 区长 4+5 储层整体孔隙发育差（图 2a），石英次生加大常见（图 2b）。平均面孔率为 5.5%，最大粒径为 0.23 m。储集和渗透能力主要依赖于基质孔隙与样品编号黏土矿物含量/%伊利石伊蒙混层高岭石绿泥石1#7.483.7219.0669.742#15.6811.4231.9240.983#12.893.3926.3357.394#4.371.71093.925#11.003.14085.86平均10.284.6815.4669.58样品编号陆源碎屑含量/%填隙物含量/%黏土矿物比例/%石英斜长石钾长石方解石白云石伊利石绿泥石浊沸石1#35.525.814.0/5.518.50.724.72#27.634.817.4/5.73.511.0/20.23#36.841.24.92.6/1.513.0/17.14#32.832.911.51.61.73.016.5/22.85#35.441.44.7/3.015.5/18.56#30.926.06.219.32.62.013.0/36.97#33.735.216.50.70.93.010.0/14.6平均33.233.910.76.12.73.113.9/22.1a.绿泥石薄膜胶结b.粒表针叶片状绿泥石黏土c.方解石连晶状充填孔隙图 1G83 区长 4+5 储层铸体薄片、扫描电镜（填隙物特征）表 1G83 区长 4+5 储层 X 全岩衍射结果统计表mag5 025HV20.00 kVspot3.0detETDIntegrate130 mQuanta 200200 m200 m王小宁等姬塬油田 G83 区长 4+5 储层欠注机理分析第 3 期91a.颗粒表面贴附绿泥石b.粒间孔隙被高岭石堵塞c.粒间孔隙被高岭石堵塞图 3G83 区长 4+5 储层扫描电镜（黏土矿物变化对孔隙结构的影响）喉道，而不均匀的层理缝、层间缝及微裂缝对改善储层的孔隙和渗透率贡献相对有限，孔隙度 10%14%，渗透率 15 mD，整体物性较差。2水驱实验分析对岩心样品注水前后 X 衍射和电镜扫描分析，研究注水前后黏土矿物含量和孔隙结构的变化特征。2.1黏土矿物组分变化水驱实验后黏土矿物的绝对含量明显减少（表 3），平均黏土矿物总量由实验前的 6.09%降至水驱实验后的 4.49%，下降幅度 26.11%，伊利石、高岭石、绿泥石和伊蒙混层平均下降幅度分别为 43.95%、31.96%、21.19%、30.61%。表明有部分黏土矿物发生运移，随液体流出了岩心。2.2黏土矿物变化对孔隙结构的影响（1）绿泥石呈现柳叶状贴附在颗粒表面，或呈集合体状充填于孔隙中，经过长期注水冲刷，绿泥石被水冲出，小部分颗粒在地层中形成堵塞（图 3a）。（2）高岭石呈书页状充填在砂岩孔隙中。经过长期注水冲刷，高岭石集合体从碎屑颗粒的底座上脱落，堵塞孔隙喉道（图 3b、图 3c）。2.3岩石颗粒对孔隙结构的影响水驱前后，大多数移动岩石颗粒或微粒被注入水冲出堵塞孔道，其中以伊利石片状分散堵塞（图 4a）和岩石颗粒碎屑堵塞（图 4b、图 4c）为主。注水后颗粒运移堵塞孔道，高压注不进是欠注的原因之一。3配伍性分析3.1不同水质配伍性实验分析将现场采集的长 4+5 储层地层水和注入水水样（a）孔隙发育差（b）石英次生加大图 2G83 区长4+5 储层扫描电镜（物性特征）表 3G83 区长 4+5 储层岩心水驱前后黏土矿物绝对含量数据表样品编号伊利石绝对含量/%高岭石绝对含量/%绿泥石绝对含量/%伊蒙混层绝对含量/%前后前后前后前后1#0.520.271.330.864.854.030.260.192#0.670.401.370.972.982.150.180.12平均值0.600.331.350.923.923.090.220.15下降比例43.9531.9621.1930.61mag90HV20.00 kVspot4.0detETDIntegrate11 mmQuanta 200mag1 215HV20.00 kVspot4.0detETDWD10.9 mm100 mFEI Quanta 2008:16:24 PMmag1 515HV20.00 kVspot4.0detETDIntegrate1100 mQuanta 200mag1 600HV20.00 kVspot4.0detETDIntegrate1Quanta 200SEM MAG：1.22 kxSEM HV：20.00 kVView field：207 mPerformance in nanospaceMAIA3 TESCAN50 mWD：11.36 mm100 mDet：In-Beam SEDate（m/d/y）：12/05/18石油化工应用2023 年第 42 卷92（a）伊利石片状分散堵塞孔道（b）颗粒碎屑堵塞孔道（c）颗粒碎屑堵塞孔道图 4G83 区长 4+5 储层扫描电镜（岩石颗粒对孔隙结构的影响）按不同比例（91，82，73，55，37，28，19）配制 20 mL进行混合，放入 70 的水浴中 36 h，观察、记录水样配伍性情况（表 4）；将试样离心并静置，除去清液，在105 下烘干，测定结垢量，结垢现象明显。可知不同配比下水质配伍性差，都有结垢存在，结垢现象明显，结垢量在 0.442.89 g，平均垢量 1.64 g。随着地层水水样比例的增大，结垢量增加。3.2配伍性实验垢样分析321滴酸反应实验产生的垢物，呈土黄色，有淡淡的芳香味。垢样烘干后加入定量 17%的盐酸无气体产生，且垢样并未明显减少，说明垢样中没有碳酸盐成分。加入定量 1%的氯化钡溶液，有白色沉淀生成，说明硫酸根含量高。322离子分析通过 Metrohm881 ICPRO 离子色谱仪分别测定地层水和注入水水样离子组分及含量（表5、表 6），采出地层水成垢阳离子钡锶离子含量较高，注入水含有大量硫酸根。通过滴酸反应和离子分析，确定垢样是硫酸钡锶垢，结垢地层堵塞，高压注不进是欠注的原因之一。4水质分析G83 区为特低渗透油藏，注入水主要是洛河采出水，根据 SY/T 53292012 碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法 清水水质标准（表 7）可知，主要超标指标为细菌含量（表 8），超标细菌的代谢产物对储层造成的损害会使地层渗透率下降，吸水能力变差，水质是欠注的原因之一。5结论（1）G83 区长 4+5 储层物性差是欠注的根本原因，填隙物和黏土矿物含量中高占比的绿泥石是导致储层孔喉缩小的主要原因，也是潜在的运移颗粒。（2）注水开发过程中黏土矿物的运移、结垢的产生、注入水水质中细菌含量的超标堵塞孔道是 G83 区长 4+5 储层欠注的主要原因。SEM MAG：4.75 kxSEM HV：20.00 kVView field：53.4 mPerformance in nanospaceMAIA3 TESCAN10 mWD：10.31 mmDet：In-Beam SEDate（m/d/y）：12/05/18SEM MAG：4.10 kxSEM HV：20.00 kVView field：61.9 mPerformance in nanospaceMAIA3 TESCAN10 mWD：9.74 mmDet：In-Beam SEDate（m/d/y）：12/05/18SEM MAG：2.85 kxSEM HV：20.00 kVView field：88.9 mPerformance in nanospaceMAIA3 TESCAN20 mWD：10.21 mmDet：In-Beam SEDate（m/d/y）：12/05/18注入水/地层水918273553728190.5 h澄清澄清澄清微弱块状结垢微弱状结垢微弱状结垢微弱块状结垢24 h雾状结垢雾状结垢雾状结垢微弱结垢大面积结垢大面积结垢大面积结垢36 h微弱结垢微弱结垢微弱结垢块状大面积结垢块状大面积结垢块状大面积结垢块状大面积结垢结垢量/g1.090.650.441.652.202.582.89表 4注入水与采出地层水配伍性结果表 5G83 区长 4+5 储层采出地层水水质分析表表 6G83 区长 4+5 储层注入水水质分析表阳离子组分及质量浓度/（mg L-1）阴离子组分及质量浓度/（mg L-1）pH 值矿化度/（mg L-1）水型Na+K+Ca2+Mg2+Ba2+Sr2+HCO3-CO32-SO42-Cl-51 0455 6301 4272 1682 1837401558 1666.4111 574CaCl2阳离子组分及质量浓度/（mg L-1）阴离子组分及质量浓度/（mg L-1）矿化度/（mg L-1）水型Na+K+Ca2+Mg2+Ba2+Sr2+HCO3-CO32-SO42-Cl-1 899321891.215.28502 3511 3644 574Na2SO4王小宁等姬塬油田 G83 区长 4+5 储层欠注机理分析第 3 期93序号取样点取样日期（年月）pH 值悬浮物/（mg L-1）总铁/（mg L-1）还原菌/（个/毫升）结论腐生菌/（个/毫升）结论铁细菌/（个/毫升）结论1分水器 12014.127.02.00.10104超标102源水罐 12015.026.51.00.6（超标）1011013分水器 22015.127.02.00.20103超标1024清水罐 12016.126.52.00.08101101104超标5分水器 16.52.00.12104超标103超标104超标6源水罐 12017.125.52.00.16103超标1027分水器 25.52.00.20102超标1028源水罐 25.52.00.32102超标103超标9分水器 15.52.00.02103超标103超标10源水罐 12018.125.52.00.12102102104超标11分水器 25.52.00.12102104超标104超标12源水罐 26.02.00.12102102103超标13分水器 16.02.00.1210210103超标14源水罐 22019.126.02.00.06102超标102超标15清水罐 26.02.00.20104超标104超标16过滤器 16.02.00.20104超标104超标17分水器 26.02.00.20104超标104超标18源水罐 22020.127.02.00.08102超标10119清水罐 27.03.00.04103超标104超标20源水罐 17.02.00.02102超标104超标21过滤器 17.02.00.04102超标104超标22过滤器 22021.127.02.00.20102超标1023分水器 12022.036.52.00.04102超标102参考文献：1 邓志颖，宋昭杰，成友友，等.姬塬油田长 8 油藏注水井欠注主控因素 J.科学技术与工程，2019，19（28）：122-128.2 陆小兵，王勇，宋昭杰.姬塬油田长 8 致密储层欠注机理研究及认识 J.石油天然气学报，2014，36（12）：236-239.3 陈华兴，刘义刚，唐洪明，等.绥中 36-1 油田注入井欠注原因及治理建议 J.特种油气藏，2011，18（3）：129-131.4 杨梦，王涛，高洁，等.塞 528 区块高压欠注机理研究 J.科学技术与工程，2017，17（31）：222-227.5 毛源，杨年文，唐存知，等.渤南低渗油田注水井欠注层伤害机理研究 J.断块油气田，2006，13（2）：45-47.控制指标评价参数评价标准辅助指标评价参数评价标准悬浮固体含量/（mg L-1）2.0总铁含量/（mg L-1）0.5悬浮物颗粒直径中值/m1.5溶解氧含量/（mg L-1）0.1平均腐蚀率/（mm a-1）0.076硫化物含量/（mg L-1）2.0硫酸盐还原菌 SRB/（个/毫升）10pH6.59.0铁细菌 IB/（个/毫升）n102腐生菌 TGB/（个/毫升）n102表 7长庆油田清水水质推荐主要控制指标表表 8G83 区历年水质监测分析报表石油化工应用2023 年第 42 卷94