致密砂岩储层因具有特殊的孔喉类型和较强的微观非均质性等特征，常导致其油水或气水分布规律认识不清，且开发过程中含水饱和度骤升明显，产量衰减快，严重影响了油气田的正常稳产及上产^[1-5]。在油气田开发过程中，由于各种宏观及微观因素的影响导致储层敏感性变化大，进而影响了油气藏的产能^[6]。对于致密砂岩储层而言，准确分析储层敏感性特征，并评价储层敏感性影响因素是提高油气井产能的重要环节^[7-10]。目前，砂岩储层的敏感性研究多集中于中、高渗透储层，而针对相对低渗透致密砂岩储层的研究尚少^[11-13]。

以塔里木盆地克深地区巴什基奇克组致密砂岩储层为例，选择15口取心井的20块岩心样品，通过薄片鉴定(视域300个计数点)、扫描电镜分析、X射线衍射分析及高压压汞测试，开展基于孔喉类型的储层分类研究，并在此基础上开展敏感性实验评价，分析不同类型储层敏感性影响因素，以期为研究区及同类型砂岩储层地区的勘探开发提供参考。

克深地区位于库车坳陷克拉苏构造带中东部，地处塔里木盆地库车县附近，整体呈近东西走向，自西向东延伸约50 km(图 1)。克深气藏是罕见的超深、超高压裂缝型致密砂岩气藏，也是典型的深层背斜构造圈闭型气藏^[14]，主要含气层系为埋深6 500~7 500 m的下白垩统巴什基奇克组，主要岩性为粉—细砂岩、泥质粉—细砂岩和薄层泥岩的互层，沉积相为辫状河三角洲前缘亚相和扇三角洲前缘亚相，平均厚度约为270 m ^[15]。克深气田的形成主要经历了4个构造演化阶段，其中上新世—第四纪前陆盆地演化阶段的构造挤压作用对现今叠瓦冲断构造的形成影响最为显著^[15]。巴什基奇克组与上覆古近系库姆格列木群呈角度不整合接触，与下伏巴西盖组呈整合接触，自上而下可进一步划分为巴一段、巴二段及巴三段，其中巴一段和巴二段为主要含气层段^[16]。巴什基奇克组物源区主要为南天山，平面上砂体大面积相互叠置形成稳定砂体，构成了一套优质的天然气储层^[17]。

图 1

Fig. 1

下载eps/tif图 图 1 库车坳陷构造单元划分（据文献[7]，[14]修改） Fig. 1 Tectonic division of Kuqa Depression

通过对塔里木盆地克深地区巴什基奇克组储层105块砂岩样品开展铸体薄片和扫描电镜的镜下鉴定分析及X射线衍射资料统计，岩石类型主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩(图 2)。碎屑成分较为复杂，石英、长石和岩屑的平均体积分数分别为44.09%，28.26%和13.42%，以变质岩岩屑为主。填隙物平均体积分数为14.23%，主要包括碳酸盐胶结物、黏土矿物、沸石及少量自生石英和赤铁矿等，其他填隙物体积分数平均值均低于1%(表 1)。碎屑颗粒分选较好，粒径主要为0.125~0.500 mm，磨圆度为次棱角状，胶结类型多为薄膜-孔隙型、加大-孔隙型。

图 2

Fig. 2

下载eps/tif图 图 2 克深地区巴什基奇克组砂岩分类 Ⅰ.长石砂岩；Ⅱ.长石石英砂岩；Ⅲ.岩屑石英砂岩；Ⅳ.长石砂岩；Ⅴ.岩屑长石砂岩；Ⅵ.长石岩屑砂岩；Ⅶ.岩屑砂岩 Fig. 2 Triangular diagram showing sandstone components of Bashijiqike Formation in Keshen area

表 1(Table 1)

表 1 克深地区巴什基奇克组矿物组分统计 Table 1 Mineral composition of Bashijiqike Formation in Keshen area % 矿物组分 体积分数 最小值 最大值 平均值 陆源碎屑 石英 27.0 52.0 44.09 长石 16.0 42.0 28.26 岩屑 8.0 24.0 13.42 填隙物 伊利石 0 6.0 2.19 绿泥石 0 8.0 1.07 碳酸盐 0.2 23.0 5.57 硬石膏 0 14.0 0.90 重晶石 0 5.0 0.29 沸石 0 8.0 2.18 硅质 0 10.0 2.03

下载CSV 表 1 克深地区巴什基奇克组矿物组分统计 Table 1 Mineral composition of Bashijiqike Formation in Keshen area

根据铸体薄片、扫描电镜等观察结果，克深地区巴什基奇克组储层的孔隙类型主要分为残余粒间孔、溶蚀孔及微裂缝(图 3)。

图 3

Fig. 3

下载eps/tif图 图 3 克深地区巴什基奇克组致密砂岩储层储集空间特征 （a）残余粒间孔，B12井，6 758.31 m，铸体薄片，单偏光；（b）残余粒间孔，B12井，6 758.31 m，扫描电镜；（c）溶蚀孔，K31井，6 669.84 m，铸体薄片，单偏光；（d）溶蚀孔，K31井，6 669.84 m，扫描电镜；（e）微裂缝，K13井，6 723.65 m，铸体薄片，单偏光；（f）微裂缝，K13井，6 723.65 m，扫描电镜。Ie.残余粒间孔；Di.溶蚀孔；Ch.绿泥石，Il.伊利石；Ca.碳酸盐 Fig. 3 Reservoir space characteristics of tight sandstone of Bashijiqike Formation in Keshen area

残余粒间孔是研究区较发育的孔隙类型之一，对储层孔隙度贡献很大，为残余粒间孔型储层主要的储集空间[图 3(a)，(b)]。残余粒间孔型储层岩屑长石砂岩含量相对较高，碳酸盐胶结物含量较低，粒缘常见绿泥石孔隙衬里胶结，伊利石不发育，沸石含量差别较大，镜下观察到沸石既有保存完整的颗粒又有发生明显溶蚀的颗粒[图 3 (a)，(b)]。

溶蚀孔主要包括长石溶孔、沸石溶孔及岩屑溶孔，其中沸石溶孔是该区主要的溶蚀孔类型[图 3 (c)，(d)]。溶蚀孔型储层由于长石溶蚀作用相对较强，其主要岩石类型为长石岩屑砂岩，碳酸盐含量偏低，成岩过程中酸性物质溶蚀碳酸盐矿物，使伊利石环长石溶孔较为发育且主要呈丝缕状，可见部分充填式绿泥石，沸石几乎完全被酸液所消耗[图 3 (c)，(d)]。溶蚀孔孔径一般为10~100 μm，孔径相对较小，对孔隙度的贡献也较小，是溶蚀孔型储层主要的储集空间类型。

裂缝通常为强烈压实作用造成的成岩缝。总体而言，研究区储集空间以各类溶蚀孔及残余粒间孔为主，微裂缝相对较少，原生孔隙几乎消失殆尽[图 3(e)，(f)]。微裂缝型储层岩屑、黏土矿物含量均相对较高，绿泥石主要呈充填式占据孔隙，伊利石呈丝缕状或搭桥状产出，碳酸盐含量相对较高，部分孔隙被碳酸盐矿物阻塞，由于储层过于致密，烃类充注过程中的酸液很难进入储层，使沸石基本得以保存[图 3 (e)，(f)]。

研究区不同类型储层物性差异明显。其中，残余粒间孔型储层物性最好，孔隙度为2.78%~14.89%，平均为8.69%，渗透率为0.015~23.223 mD，平均为0.786 mD [图 4 (a)]；溶蚀孔型储层物性次之，孔隙度为3.24%~11.65%，平均为6.59%，渗透率为0.033~1.456 mD，平均为0.455 mD[图 4(b)]；微裂缝型储层物性最差，微裂缝开度较小，对孔、渗的贡献几乎可以忽略不计，该类型储层孔隙度为1.21%~4.14%，平均为3.56%，渗透率为0.036~0.086 mD，平均为0.077 mD [图 4 (c)]。

图 4

Fig. 4

下载eps/tif图 图 4 克深地区巴什基奇克组致密砂岩储层物性特征 Fig. 4 Porosity and permeability of tight sandstone reservoir of Bashijiqike Formation in Keshen area

研究区储层孔喉结构复杂，残余粒间孔型及溶蚀孔型储层均以点状、片状-弯片状喉道为主，微裂缝型储层几乎均为片状喉道，颗粒定向紧密排列(参见图 3)。分析高压压汞毛管压力曲线可知，残余粒间孔型储层孔喉半径主要为0.004~15.321 μm，喉道半径曲线峰值为0.253 μm，孔喉偏粗态，渗透率贡献曲线峰值为15.214 μm，2条曲线峰值差距较大，表明该类型储层主要渗流能力由占比相对较小的大孔喉贡献[图 5(a)]；溶蚀孔型储层孔喉半径主要为0.041~1.054 μm，喉道半径曲线峰值为0.145 μm，渗透率贡献曲线峰值为1.014 μm，2条曲线峰值差距减小，表明该类型储层的孔喉整体比残余粒间孔型储层小，但主要渗流能力仍由相对偏大孔喉贡献[图 5 (b)]；微裂缝型储层孔喉半径主要为0.015~0.124 μm，双峰态且偏细峰态，主要渗流能力仍是由相对较大孔喉贡献，且2条曲线峰值差距进一步减小[图 5 (c)]。

图 5

Fig. 5

下载eps/tif图 图 5 克深地区巴什基奇克组致密砂岩储层毛管压力曲线特征 Fig. 5 Characteristics of capillary pressure curves of tight sandstone reservoir of Bashijiqike Formation in Keshen area

本次储层敏感性研究依据《SY/T 5358—2010储层敏感性流动实验评价方法》 ^[18]行业标准，设定实验温度为25 ℃，围压为10 MPa，模拟地层水矿化度为20 000 mg/L，选择20块长度为3.8 cm、直径为2.5 cm的圆柱状岩心样品开展储层速敏、水敏、盐敏、碱敏及酸敏综合研究。

速敏实验将流量设置为0.4 mL/min，0.6 mL/min，0.8 mL/min，1.2 mL/min进行测定，每组样品均选取2套岩心进行测试，求取平均值使实验结果更加准确、可靠，再利用《SY/T 5358—2010储层敏感性流动实验评价方法》 ^[18]标准的损害率公式确定速敏损害程度。速敏实验结果显示，克深地区巴什基奇克组储层主要为强速敏性，其次为中等速敏性；速敏指数为0.18~0.99，平均为0.78 [图 6 (a)]；临界流速为0.02~1.00 mL/min，平均为0.38 mL/min；损害率平均达到78.1%。

图 6

Fig. 6

下载eps/tif图 图 6 克深地区巴什基奇克组致密砂岩储层敏感性测试结果 Fig. 6 Histogram of sensitivity data of tight sandstone reservoir of Bashijiqike Formation in Keshen area

水敏实验通过分析蒸馏水驱替岩心稳定后所测渗透率与标准盐水条件下岩心初始渗透率的相对关系确定水敏损害率。水敏实验结果显示，克深地区巴什基奇克组储层主要为强水敏，其次为中等偏强水敏，水敏指数主要为0.12~0.99，平均为0.74 [图 6 (b)]。

盐敏实验将矿化度设置为0 mg/L，1 000 mg/L，3 000 mg/L，5 000 mg/L进行测定，通过分析岩心稳定后渗透率的变化率确定盐度变化引起的渗透率变化。盐敏实验结果显示，克深地区巴什基奇克组储层主要为中等偏强盐敏，盐敏指数为0.31~0.66，平均为0.57[图 6(c)]；临界盐度为1.0~2.5 g/L，平均为1.77 g/L。

碱敏实验通过调节7，8，10，12，14等5组岩心样品的pH值进行测定，分析岩心稳定后渗透率与初始渗透率的关系，再根据各酸碱度下平均伤害指数来确定最终的碱敏指数。碱敏实验结果显示，克深地区巴什基奇克组储层主要为强碱敏，碱敏指数为0.46~0.99，平均为0.78 [图 6 (d)]。

本次实验采用质量分数为15%的HCl溶液饱和岩心2 h后测定渗透率与初始渗透率的变化情况并确定储层酸敏性。酸敏实验结果显示，克深地区巴什基奇克组储层主要为中等酸敏，酸敏指数为0~0.99，平均为0.58 [图 6 (e)]。

对不同类型储层的样品进行敏感性测试显示，塔里木盆地克深地区白垩系巴什基奇克组致密砂岩储层具有强速敏、强水敏、中等偏强盐敏、强碱敏、中等酸敏特征，储层速敏、水敏及碱敏相对较强，盐敏及酸敏相对较弱，但各类敏感性对储层的控制作用均不可忽视。

岩石速敏性与颗粒迁移及固结程度紧密相关，对于颗粒固结相对松散的储层，微粒可能发生明显迁移^[19-20]。由于研究区储层均为颗粒支撑致密砂岩储层，岩石胶结程度普遍较强，因此碎屑组分对储层速敏性影响不大，推测主要为黏土矿物迁移导致的储层速敏效应。研究区储层主要黏土矿物为绿泥石及伊利石(参见表 1)，速敏指数与伊利石含量相关性较强，与绿泥石含量相关性较弱(图 7)。研究区绿泥石发育程度较低，同时其亲水性较弱，而伊利石在注入水冲刷下的运移能力比绿泥石强，因此，伊利石含量与速敏指数呈一定的正相关关系。

图 7

Fig. 7

下载eps/tif图 图 7 克深地区巴什基奇克组致密砂岩储层速敏指数与黏土矿物含量的关系 Fig. 7 Relationship between velocity sensitivity index and clay minerals content of tight sandstone reservoir of Bashijiqike Formation in Keshen area

孔隙结构对速敏指数同样具有重要影响。由于储层黏土矿物从颗粒表面被冲刷下来之后会优先堆积在相对较小的喉道处，因此孔喉大小与速敏损害率关系密切。残余粒间孔型储层储集空间相对较大(参见图 3)，黏土矿物不容易发生堆积，速敏伤害率相对较低，但伊利石含量增加导致速敏指数迅速升高[图 7 (a)]，反映致密砂岩储层喉道细小并且连通性较差，伊利石大量堆积在喉道处对渗透率的影响十分显著[图 8 (a)]；相对于残余粒间孔型储层，溶蚀孔型储层孔喉细小，且非均质性减弱，驱替过程中水线推进速度相对较慢，黏土矿物不容易堆积[图 7、图 8(b)]；微裂缝型储层由于整体比较致密，孔喉空间较小并且不太发育，因此注入水容易发生大面积绕流，相对较大的裂缝形成优势通道不容易阻塞，而相对较小的裂缝通道即使阻塞对储层整体渗流能力的影响也十分有限，因此，该类型储层速敏伤害率与溶蚀孔型储层相差不大[图 7、图 8 (c)]。

图 8

Fig. 8

下载eps/tif图 图 8 克深地区巴什基奇克组致密砂岩储层速敏性示意图 Fig. 8 Process diagram of velocity sensitivity of tight sandstone reservoir of Bashijiqike Formation in Keshen area

水敏性是指由于黏土矿物吸水膨胀或颗粒运移堆积导致孔喉被阻塞从而使渗透率降低的现象^[21-22]。研究区膨胀系数较大的伊利石有一定程度的发育。从图 9可知，伊利石与水敏伤害率呈正相关关系，绿泥石与水敏损害率关系不明显，伊利石遇水膨胀率比绿泥石大且伊利石亲水性更强^[23]，因此，伊利石吸水膨胀占据孔隙喉道导致储层贾敏效应突出，增强了储层孔喉的非均质性，造成水敏伤害率较高。

图 9

Fig. 9

下载eps/tif图 图 9 克深地区巴什基奇克组致密砂岩储层水敏指数与黏土矿物含量的关系 Fig. 9 Relationship between water sensitivity index and clay minerals content of tight sandstone reservoir of Bashijiqike Formation in Keshen area

此外，伊利石的产状及孔喉结构也会对储层水敏性产生重要影响。残余粒间孔型储层伊利石主要以片状、丝缕状[图 10 (a)]产出，而溶蚀孔型及微裂缝型储层伊利石主要以蜂窝状、麻团状[图 10 (a)，(b)]产出，这种产状的伊利石与注入水的接触面积相对较大，导致吸水膨胀率比单纯片状伊利石更大，造成了更多孔喉的阻塞，同时由于溶蚀孔型及微裂缝型储层喉道均相对细小，伊利石仅需较小的膨胀便可以切断整个喉道，导致储层渗流能力大幅下降，这也是当不同类型储层的样品中伊利石含量接近(图 9)时，水敏损害率却相差较大的原因。

图 10

Fig. 10

下载eps/tif图 图 10 克深地区巴什基奇克组致密砂岩储层微观特征 （a）伊利石呈片状、丝缕状，残余粒间孔型储层，B12井，6 758.31 m，扫描电镜；（b）伊利石呈蜂窝状、片状，溶蚀孔型储层，K31井，6 669.84 m，扫描电镜；（c）伊利石主要呈蜂窝状，微裂缝型储层，K13井，6 723.65 m，扫描电镜 Fig. 10 Microcosmic characteristics of tight sandstone reservoir of Bashijiqike Formation in Keshen area

储层盐敏性主要是指由于地层水盐度下降导致黏土矿物膨胀^[22]。依据Reichweite序列^[23]，研究样品中主要存在丝缕状或纤维状伊利石以及伊/蒙混层(参见图 3)。蒙脱石层在盐度变化时会发生膨胀，但由于研究区蒙脱石含量有限，因此其储层盐敏程度也十分有限(参见图 6)。

碱液明显会溶蚀储层黏土矿物、铝硅酸盐及石英颗粒，从而造成储层伤害^[24-26]。石英是研究区主要的碎屑颗粒(参见表 1)，当碱性流体，尤其是强碱性流体进入储层后，石英及部分黏土矿物会发生明显溶蚀，因此，碱敏指数与石英颗粒含量相关性显著(图 11)。由于成岩环境的限制，塔里木盆地克深地区巴什基奇克组储层未经历大规模碱性溶蚀阶段^[7]，石英溶蚀孔发育较少，因此，在开发时注意控制流体pH值能有效防范碱液对储层的伤害。

图 11

Fig. 11

下载eps/tif图 图 11 克深地区巴什基奇克组致密砂岩储层碱敏指数与石英含量的关系 Fig. 11 Relationship between alkali sensitivity index and quartz content of tight sandstone reservoir of Bashijiqike Formation in Keshen area

酸敏性是低pH值液体与酸敏矿物发生反应而产生沉淀的现象^[8]。研究区酸敏实验结果显示，储层酸敏程度中等，其中4块碳酸盐(方解石及铁白云石)含量较高的样品遇酸后渗透率得到明显改善，表明酸化能有效增加溶蚀孔比例^[27]。同时，测试样品中存在一定含量的沸石矿物，而沸石是储层中最易造成酸敏的矿物^[27]，酸敏指数与沸石含量呈明显正相关关系(图 12)。沸石增强储层酸敏性的主要机制在于，该矿物遇酸很容易形成硅酸胶体，可使流体黏度显著增大且不易排出，很容易在相对较小的喉道处发生堆积，导致储层渗透率下降。此外，残余粒间孔型储层及微裂缝型储层沸石保存均较多，而溶蚀孔型储层沸石多被溶蚀而保存较少，故该类型储层酸敏性相对较弱。

图 12

Fig. 12

下载eps/tif图 图 12 克深地区巴什基奇克组致密砂岩储层酸敏指数与沸石含量的关系 Fig. 12 Relationship between water sensitivity index and zeolite content of tight sandstone reservoir of Bashijiqike Formation in Keshen area

(1) 塔里木盆地克深地区白垩系巴什基奇克组致密砂岩储层具有强速敏、强水敏、中等偏强盐敏、强碱敏和中等酸敏特征，水敏性、速敏性和碱敏性均较显著，盐敏性和酸敏性均不明显。

(2) 伊利石含量是储层水敏性和速敏性的重要影响因素，沸石含量对储层酸敏程度有明显的控制作用，储层盐敏程度有限，石英及硅酸盐矿物是遇碱溶蚀的主要矿物。孔喉细小且连通较差的储层类型水敏损害率和速敏损害率均相对较高，较强的储层非均质性增强了水敏性及速敏性。

(3) 不同类型的储层由于孔隙结构的差异导致其敏感性不同。残余粒间孔型储层水敏损害率和速敏损害率均较低，溶蚀孔型和微裂缝型储层由于孔喉相对较小导致损害率相对较高，溶蚀孔型储层酸敏改善率较强。因此，在开发过程中对储层类型进行合理的划分与评价，控制注水压力、速度，选择合适的生产压差，将有助于提高储层采收率。