水锁与水敏的区分认识及综合实验设计_王增宝.pdf

ISSN 1006 7167CN 31 1707/TESEACH AND EXPLOATION IN LABOATOY第 42 卷 第 1 期Vol 42 No12023 年 1 月Jan 2023DOI:10 19927/j cnki syyt 2023 01 003水锁与水敏的区分认识及综合实验设计王增宝1a，1b，黄一凡1a，黄维安1a，1b，耿鲁营2，陈安胜2，董林燕3(1 中国石油大学(华东)a 石油工程学院;b 非常规油气开发教育部重点实验室，山东 青岛 266580;2 中国石油化工股份有限公司 胜利油田分公司孤东采油厂，山东 东营 257237;3 中国人民解放军 32752 部队，北京 102200)摘要:设计用于区分认识储层水敏伤害与水锁伤害的综合性实验，通过岩心矿物分析、微观形貌观察、润湿性测定与孔喉分布特征对储层潜在水敏与水锁程度进行评判;开展水锁伤害与水敏伤害岩心流动实验，评价储层伤害程度。综合分析潜在损害因素与实际实验结果，区分水敏与水锁伤害的实际影响权重。结果表明，岩心矿物组分、微观结构形貌、润湿性与孔喉分布特征分析是准确区分认识水敏与水锁的前提;敏感性实验评价得到的水敏伤害比实际高，储层伤害主控因素是水敏的评判结果往往是片面的，真实主控因素更可能为水锁。该综合实验可为石油工程专业相关课程的实验设置提供借鉴。关键词:水敏伤害;水锁伤害;区分认识;实验设计中图分类号:TE 38文献标志码:A文章编号:1006 7167(2023)01 0012 05Distinguishing ecognition between Water Lock and WaterSensitivity and Comprehensive Experimental DesignWANG Zengbao1a，1b，HUANG Yifan1a，HUANG Weian1a，1b，GENG Luying2，CHEN Ansheng2，DONG Linyan3(1a College of Petroleum Engineering;1b Key Laboratory of Unconventional Oil Gas Development，China University of Petroleum(East China)，Qingdao 266580，Shandong，China;2 Gudong Oil Production Plant of Shengli Oil Filed，SINOPEC，Dongying 257237，Shandong，China;3 Unit 32752 of the Chinese People s Liberation Army，Beijing 102200，China)Abstract:A comprehensive experiment is designed to distinguish and recognize reservoir water sensitive damage andwater lock damage The potential water sensitivity and water locking degree of the reservoir are evaluated by coreminerals，microscopic morphology，wettability and pore throat distribution We carry out water lock damage and watersensitive damage experiments to evaluate the degree of reservoir damage Through the comprehensive analysis of potentialdamage factors and actual experimental results，the actual influence weight of water sensitivity and water lock injury aredistinguished The results show that analysis of core mineral composition，microstructure morphology，wettability andpore throat distribution characteristics is the premise of accurately distinguishing and recognizing water sensitivity andwater lock The water-sensitive damage obtained by the sensitivity test is higher than the actual The main controllingfactor of reservoir damage is water sensitivity，which is often one-sided，and the real main controlling factor is morelikely to be water lock This comprehensive experiment can provide reference for the experiment setting of relevantcourses of petroleum engineeringKey words:water sensitive damage;water lock damage;distinguishing recognition;experiment design收稿日期:2022-05-11基金项目:国家自然科学基金项目(51974351);中国石油大学(华东)实践教学改革项目(SJ202042)作者简介:王增宝(1985 )，男，山东安丘人，博士，高级实验师，主要研究方向为提高采收率与储层保护。Tel:13869854048;E-mail:zbwang1985163 com第 1 期王增宝，等:水锁与水敏的区分认识及综合实验设计0引言储层压裂改造是油气藏，特别是非常规油气藏开发、增产的重要技术手段，在压裂过程中，压裂液滤液等外来流体会侵入储层，可能造成储层敏感性伤害，影响油气井开发生产1-2。除敏感性伤害外，水锁伤害普遍存在于储层中，特别是对低渗透油气藏的伤害更加严重。虽然水锁伤害严重，相关研究很多3-5，但是却无统一的执行标准与实验方法，研究结果往往是水敏伤害与水锁伤害相互包含。本文设计了测试技术预先分析评判水敏、水锁伤害影响;对比分析气测渗透率转换等价液测渗透率、标准盐水浓度(质量浓度 8%)的 KCl 溶液测试渗透率与水敏伤害测试渗透率，以明确水敏、水锁伤害权重，确定影响的主控因素。1研究背景油田储层水敏与水锁的识别结果直接影响储层保护方案设计，进而影响采收率效果。水敏伤害是由于较低矿化度的注入水进入储层后引起黏土膨胀、分散、运移，使得渗流通道发生变化，导致储层岩石渗透率降低。水锁伤害则是由于外来流体侵入后在多孔介质中滞留，毛管阻力增加，以及贾敏效应，导致储层渗透率降低。通常来说，水锁伤害存在于所有岩心孔喉中，渗透率越低，孔喉越小，水锁将更严重。根据已有研究，由水锁导致的渗透率损害率达到 70%以上，气井产量会降至原来的 1/3 以下6-8。水敏伤害测试是利用标准盐水或地层水测初始渗透率，由于岩心微孔喉液相滞留水锁效应的影响，数值往往偏小，且渗透率越低，差值越明显，这个差值即水锁伤害。另外，水敏测试时，黏土膨胀会导致多孔介质孔喉变小，同时带来更严重的水锁效应。流通通道变小与水锁均会导致渗透率降低，目前的评价方法无法区分哪一种影响占主导因素。由于水敏与水锁的防护机制与实施措施完全不同，无法正确区分认识水敏伤害与水锁伤害，将直接影响储层保护措施与实施效果，甚至起到相反作用，加重储层伤害。针对水敏伤害，通常采取防膨剂抑制黏土矿物膨胀进行储层保护，如添加 KCl、阳离子聚合物等防膨剂9-10。而对于水锁伤害，则通过改变润湿性、降低油水界面张力/气水表面张力等措施进行防护，如添加界面润湿调控剂、低表面张力表面活性剂等11-12。因此，准确认识、区分水敏与水锁对于储层保护至关重要，可以为储层保护方案设计提供理论依据与技术支撑。2实验材料与仪器2.1实验仪器EM-30 Plus+台式扫描电子显微镜，加速电压 20kV，COXEM 公司;D8Advanc X-射线衍射仪，加速电压40 kV，Bruker 公司;ASPE730 恒速压汞仪，压力 0-1000psi，Coretest 公司;HAKE-SPCA 润湿角测定仪，京哈科试验仪器厂;储层保护综合实验装置，实验室自研;JJ-1 电动搅拌机，江苏金坛市中大仪器厂;PH-240(A)电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司;AC120 电子天平，梅特勒-托利多仪器公司;超声波振荡器，广东固特超声股份有限公司。实验中使用的其他器材还有玛瑙研钵、烧杯、玻璃棒、量筒等。2.2实验材料双氧水、盐酸、六偏磷酸钠、乙二醇、氯化钾，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司;标准盐水13，去离子水配制 NaCl CaCl2 MgCl26H2O=7 0.6 0.4(质量比)的盐水;实验用岩心(取自鄂南地区宁东致密油储层 2 061.14 m)，制成直径 2.54 cm 的标准岩心。3实验方法3.1岩心矿物测试3 1 1全岩矿物测试取适量碎岩心块，粉碎并用玛瑙研钵研磨至 300目以下，再取适量粉末采用背压法制成测试片;用 X射线衍射仪进行测量，并用“K 值法”计算各非黏土矿物的含量;在悬浮液中提取 10 m 黏土矿物，分别进行自然片、乙二醇饱和片和高温片的 XD 测定。3 1 2黏土矿物测试黏土矿物的测试主要包括样品的分散与提取、制片与饱和处理、XD 测试 3 个步骤:(1)分散与提取。取适量岩心粉末，依次用 30%双氧水去除有机质，稀盐酸去除碳酸盐矿物;然后加去离子水振荡、离心沉淀，反复几次，洗去 Cl;加入六偏磷酸钠溶液，超声彻底分散支撑悬浊液，加去离子水充分搅拌后提取 2 m 黏土颗粒，反复操作至抽提完毕;加稀盐酸絮凝沉淀，离心浓缩。(2)制片与饱和处理。将适量黏土颗粒移入离心管，加去离子水充分搅拌分散，用吸管吸取适量分别滴在载玻片上，自然风干制成自然定向薄膜;把测试后的自然定向片放在装有乙二醇的容器中，加热使乙二醇蒸汽进入膨胀性矿物的层间，制成乙二醇饱和片;把自然片 550 高温加热处理，使某些黏土矿物因失水而层间距离缩小，制成高温加热片。(3)XD 测试。分别对自然条件、乙二醇条件、加热条件预处理过的样品薄片进行 XD 测试。31第 42 卷3.2岩心微观形貌测试人工制取 5 mm 5 mm 大小具有新鲜断面的岩心块，喷金处理制样后，用扫描电子显微镜(SEM)测试岩心微观形貌，从低倍到高倍放大倍数观察样品。3.3润湿角测试将岩心切割成 0.5 cm 左右的岩心片，依次用粗砂纸、细砂纸、金相砂纸打磨端面至光滑平整，置于润湿角测定仪测试平台，滴入一小滴标准盐水后，通过投影法测试流体在岩石表面的润湿角。3.4岩心孔喉分布测试将岩样用热的甲苯-丙酮溶液进行虹吸法清洗后，烘干、称量;将岩样放入岩心管并密封，确保液氮与汞量充足;将岩样高压压汞依次进行低压、高压实验测试储层孔喉分布特征，合并数据并进行数据处理。3.5水锁伤害测试将岩心断面切平，热的甲苯-丙酮溶液清洗原油后烘干，在测量岩心尺寸后用自研的储层保护综合实验装置进行水锁伤害测试，装置示意图如图 1 所示。1-数据采集系统;2-温度控制系统;3-平流泵;4-加热套;5-中间容器;6-氮气瓶;7-压力采集系统;8-六通阀;9-岩心夹持器;10-围压泵;11-换向阀;12-气体