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岩石矿物组成及地层水性质对致密砂岩润湿性的影响

2020-11-06 387 上传者：管理员

摘要：为深入研究致密砂岩储层润湿性特征及影响因素，利用砂岩微观模型两相驱替实验方法，研究了靖安油田长6油层的润湿性，并分析了岩石矿物组成和地层水性质对油层润湿性的影响。结果表明：长6油层自生矿物中碳酸盐矿物含量为1.77%～4.83%，平均2.71%；粘土矿物含量为4.55%～7.89%，平均6.96%，其中粘土矿物中绿泥石含量最高，平均含量达75.4%；绿泥石矿物对原油产生了强烈吸附作用，致使长6油层的润湿性亲水性大大降低，而呈弱亲油；长6油层地层水离子浓度为：Cl->(Na++K+)>Ca2+>HCO3->SO42->Mg2+，阳离子主要为Na++K+，浓度范围为6158～18254mg/L，平均为12206mg/L。地层水pH值介于6.2～8.4，平均为7.25，总体呈弱酸—弱碱性。地层水pH值越小，岩石油湿性越强，水湿性下降。靖安油田长6油层润湿性总体表现为强亲水—弱亲油，中性样品少见；该结论对于靖安油田致密油气开发提供了一定基础数据。

关键词：
岩石矿物
润湿性
砂岩微观模型
自吸法
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早期发展的岩石润湿性学说存在亲水与亲油两种冲突观点，后期有学者提出混合润湿的观点，认为岩石表面既有亲水特性，但也有存在亲油通道[1,2]。苏煜彬等研究了不同成分的流体在岩石表面时接触角变化规律，得到了影响岩石润湿性的基本因素[3]。近几年，一些学者认为原油沥青质、地层水矿化度及含盐量、岩石矿物成分等对岩石润湿性有重要影响[4,5,6]。岩石润湿性是控制着孔隙中流体可动性属性，而流体可动性是储层开发潜力的重要参数。储层岩石润湿性作为衡量油气储运能力的重要参数，决定油（气）水流动性,影响水驱效率、束缚水饱和度和毛细管力等。油层润湿性之所以引起大家关注，是因为它与油田的采油效率及程度有很大的关系[7,8]。因此，以长庆靖安油田长6油层的润湿性为研究对象，做了润湿性的影响因素分析。

1、实验方法及原理

1.1实验原理

自吸法实验原理是在毛管压力作用下，使润湿流体自发吸入岩石孔隙中，排驱孔隙中非润湿性流体，例如通过测算岩石在残余油状态下，毛细管自吸油的数量和水驱替排油量，可以判别油藏岩石对油的润湿性。

1.2实验设备

岩样油（水）驱替系统、岩样抽空饱和装置、恒温箱、离心机及计量装置等，其中恒温箱要求最高工作温度不小于100℃，精度±1℃；离心机产生的油水驱替压力不小于0.1MPa。吸油（水）仪和油水分离计量管分度值均为0.05Ml。

1.3实验参数选取

靖安油田长6储层地层水粘度为1.08～1.67mPa·s(50℃），实验时所需水采用油田地层水，平均粘度为1.40mPa·s；注入油为油田长6储层轻质原油。驱替压力选取：假设浮力是促使油气进入储集空间的动力。根据浮力的大小与油柱高度、油水密度差之间的关系，经计算，实验中大约取0.03MPa为油驱水压力；由于实验中存在贾敏效应，而在水驱油时阻力大为增加，因此靖安油田长6油层水驱油实验压力不超过0.05MPa。

2、实验结果

分别选取靖安油田4口井共计14块样品进行过润湿性测定，测量的方法是将样品清洗然后恢复润湿性再进行测量。实验方法采用石油行业标准SY＿T5153-2017“油藏岩石润湿性测定方法”中的自吸法。自吸法测定油藏岩石润湿性的实验程序相对较复杂，样品需要在流动实验装置上反复进行油驱替和水驱替，同时记录驱出油量和水量。每一次油驱或水驱完后，应该从实验装置上取出样品，进行排油和排水过程，并记录吸水排油量和吸油排水量。根据上面相关数据，利用公式计算出相对润湿指数（I），最后来判定润湿性。自吸法润湿性判定标准见表1。靖安油田长6油层14块样品的润湿性测定结果见表2。

表1自吸法油藏岩石润湿性判定标准

表2靖安油田长6油层润湿性测定结果

润湿性分析表明，靖安油田长6油层14块样品的润湿性为：强亲水6块，亲水1块，弱亲水1块，亲油1块，弱亲油4块，中性1块。既有亲油样品，也有亲水样品，其中以强亲水为主，部分弱亲油样品，中性样品少见（图1）。亲水油藏在注水开发中，往往表现出效果不理想，油采出程度不高，油井见水后表现出长时间油水两相流动。靖安油田长6储层孔喉细、毛管力大，有助于注入水进入油藏，但孔喉细，粘滞阻力也大，因此油水在低渗储层中的流动仍是非常困难。

3、长6油层润湿性分析

岩石某些性质与地层流体在某种条件下综合作用造成了岩石润湿性。岩芯的润湿性会随条件的改变而变，如流体润湿时间及先后顺序、矿物及流体成分等[9]。在此，利用实验数据对靖安油田长6油层润湿性成因进行了分析。

3.1矿物成分对润湿性的影响

据国内外研究，粘土矿物由于其特殊极性，对原油具有吸附作用，当储层中粘土含量较高，就会影响岩石润湿性，使岩石偏于亲油。靖安油田长6油层的碎屑成分长石含量为主，范围为45.33%～52.62%，平均48.35%；石英含量次之，为24.85%～42.27%，平均34.29%；碳酸盐矿物含量为1.77%～4.83%，平均2.71%；粘土矿物含量为4.55%～7.89%，平均6.96%，其中粘土矿物中绿泥石含量最高，平均含量达75.4%（表3、表4）。

图1靖安油田长6油层岩样润湿性分布

亲水性：砂岩润湿性受亲水型矿物（石英、伊利石）、中间润湿型（方解石和长石）和亲油型矿物（伊蒙混层和绿泥石）相对含量的影响。该区LJ79井长6油层亲水型矿物石英含量能达到42.27%（表3），高于其他井，因此表现出亲水特征。

亲油性：该区长6砂岩中自生矿物主要为粘土矿物、碳酸盐方矿物和浊沸石等。LJ38井3块岩样中粘土矿物主要是绿泥石，从表4可以看出，长6油层绿泥石的含量相对多，而且，有关资料表明，长6油层的原油组分中沥青质含量也比较高，故随着绿泥石和沥青质含量的增大，吸附作用亦增强。在实验中发现油在岩石表面呈浸染状，可能是绿泥石矿物对原油（尤其是原油中沥青）产生强烈吸附作用，致使长6油层的润湿性亲水性大大降低，而呈弱亲油。

表3靖安油田长6油层岩石主要矿物成分表

表4靖安油田长6油层岩石粘土矿物成分表

3.2地层水成分对润湿性的影响

对靖安油田多口钻井长6段地层水资料的研究表明(表5)，主要离子浓度为：Cl->(Na++K+)>Ca2+>HCO3->SO42->Mg2+。阳离子主要为Na++K+，浓度范围为6158～18254mg/L，平均为12206mg/L，其次为Ca2+、Mg2+。地层水pH值介于6.2～8.4，平均为7.25，总体呈弱酸—弱碱性。按苏林分类法[10]，研究区长6段地层水水型主要为CaCl2型，部分为NaHCO3和MgCl2型。一般认为，CaCl2型地层水分布区代表了水动力停滞区，有利于油气的聚集成藏，而一般过渡性构造条件下可能出现NaHCO3或MgCl2型地层水[11]。长6段地层水水型特征表明研究区为区域性的油气藏有利富集区。

从表5可看出：说明酸性或碱性地层水均会影响油层的润湿性质，而据Kim.J等人研究成果，pH值越高，水湿性越强；矿化度越低，水湿性越强，例如LJ46井长6的地层水矿化度为107.89g/L，比LJ38井矿化度33.70g/L要高出许多。从实验中得知，LJ46井长6亲水性弱，以弱亲油为主，这正与上述理论相符合，也合理地解释了其润湿性的差异。而且，靖安油田LJ46井长6油层Mg2+、Ca2+离子含量高，这些Mg2+、Ca2+离子发生了水解后，使pH值下降，从而使岩石的油湿性增强，水湿性下降。

表5靖安油田长6油层地层水性质参数表

4、结论

(1）实验表明：靖安油田长6油层的润湿性为既有亲油样品，也有亲水样品，其中以强亲水为主，部分弱亲油样品，中性样品少见。

(2）影响靖安油田长6油层润湿性的影响因素主要是地层水pH值、矿化度及岩石矿物成分中的绿泥石含量。

参考文献：

[3]苏煜彬,林冠宇,韩悦.表面活性剂对致密砂岩储层自发渗吸驱油的影响[J].断块油气田,2017,24(5):97-100.

[4]濮御,王秀宇,濮玲.致密储层静态渗吸实验[J].大庆石油地质与开发,2016,35(6):159-163.

[5]李滢,杨胜来,任双双,等.致密油储层基质块渗流特征[J].断块油气田,2016,23(3):342-345.

[6]王香增,赵习森,党海龙,等.延长油田长7致密油储层流体可动用性特征[J].科学技术与工程,2018,18(9):72-77.

[7]孟庆帮,刘慧卿,王敬.天然裂缝性油藏渗吸规律[J].断块油气田,2014,21(3):330-334.

[8]许建红,马丽丽.低渗透裂缝性油藏自发渗吸渗流作用[J].油气地质与采收率,2015,22(3):111-114.

[9]屈雪峰,雷启鸿,高武彬,等.鄂尔多斯盆地长7致密油储层岩心渗吸试验[J].中国石油大学学报:自然科学版,2018,42(2):108-115.