強(qiáng)非均質(zhì)致密砂巖氣藏已動(dòng)用儲(chǔ)量評(píng)價(jià)新方法

張 吉，史紅然，劉艷俠，羅川又，朱亞軍

(1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司，陜西 西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710018)

0 引 言

儲(chǔ)量規(guī)模是油氣田開發(fā)的資源基礎(chǔ)，是指導(dǎo)油氣田開發(fā)和投資規(guī)模的重要依據(jù)[1]。蘇里格氣田在2000年發(fā)現(xiàn)，相繼經(jīng)歷評(píng)價(jià)階段、上產(chǎn)階段，目前已進(jìn)入穩(wěn)產(chǎn)階段。開發(fā)實(shí)踐證實(shí)，蘇里格氣田砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有效砂體規(guī)模小，且橫向分布分散，縱向、橫向變化快，儲(chǔ)層具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性[2-4]，各區(qū)儲(chǔ)層性質(zhì)不同，儲(chǔ)量品質(zhì)有所差異[5]。隨著氣田的開發(fā)程度提高，“先肥后瘦”的開發(fā)理念導(dǎo)致不同性質(zhì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)量動(dòng)用程度有所差異，后期產(chǎn)能建設(shè)井位部署優(yōu)選難度日趨增大。因此，為實(shí)現(xiàn)氣田長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)勢(shì)必要重新落實(shí)地質(zhì)儲(chǔ)量規(guī)模，需評(píng)價(jià)已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量的規(guī)模及分布[6]。

儲(chǔ)量計(jì)算方法主要分為靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法兩大類[7-13]，其中靜態(tài)法包括容積法[7]、類比法、概率法[9-10]。容積法適用于勘探開發(fā)的各個(gè)階段，資料的豐富與否與容積法的計(jì)算結(jié)果有直接關(guān)系。類比法則適用于新區(qū)的預(yù)探階段，且新區(qū)要與老氣田有相似性，以便可借鑒老區(qū)的單儲(chǔ)系數(shù)。概率法是通過隨機(jī)建模的方法對(duì)儲(chǔ)量的不確定性評(píng)價(jià)，給出儲(chǔ)量的概率分布，可用于預(yù)測(cè)和驗(yàn)證。動(dòng)態(tài)法計(jì)算地質(zhì)儲(chǔ)量的2種方法中[11-12]，壓降法是物質(zhì)平衡法在封閉氣藏的特例。

對(duì)于已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量的計(jì)算，國(guó)內(nèi)外其他學(xué)者的研究主要用采收率、采氣速度、儲(chǔ)量動(dòng)用程度、井網(wǎng)控制程度等[14-16]參數(shù)來描述儲(chǔ)量的動(dòng)用狀況，真正如何計(jì)算已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量的文獻(xiàn)尚缺。針對(duì)蘇里格氣田地質(zhì)條件的復(fù)雜性，結(jié)合氣田目前合理開發(fā)井網(wǎng)論證結(jié)果，對(duì)具有不同井網(wǎng)的各個(gè)井區(qū)，分區(qū)進(jìn)行已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算，確保計(jì)算結(jié)果可靠。

1 研究區(qū)概況

蘇14區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地蘇里格氣田的中部(圖1)，區(qū)域構(gòu)造屬于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中部。該區(qū)構(gòu)造特征與蘇里格地區(qū)構(gòu)造特征一致，即在單斜背景上發(fā)育多排北東—南西走向的低緩鼻隆構(gòu)造。該區(qū)塊氣層分布具有多層疊置的特點(diǎn)，主力層系為上古生界二疊系石盒子組盒8段和山西組山1段，屬于河流相沉積，其中盒8上亞段和山1段屬于曲流河沉積，盒8下亞段屬于辮狀河沉積。儲(chǔ)層分布受心灘、邊灘的砂體展布和物性控制，普遍含氣，無明顯的邊底水，屬于定容彈性驅(qū)動(dòng)氣藏[17-19]。該區(qū)塊是蘇里格氣田強(qiáng)非均質(zhì)性致密砂巖氣藏的典型代表，也是蘇里格氣田開發(fā)較早的區(qū)塊，自投入開發(fā)至今，已完鉆直井、定向氣井774口(含水平井91口)，目前已建立試驗(yàn)區(qū)、水平井整體開發(fā)區(qū)、三維區(qū)、加密區(qū)，地質(zhì)、動(dòng)態(tài)、生產(chǎn)資料相對(duì)豐富，為區(qū)塊的儲(chǔ)量復(fù)算提供了條件。同時(shí)，該區(qū)塊井網(wǎng)類型多，現(xiàn)有井網(wǎng)主要有600 m×1 200 m、600 m×800 m、500 m×650 m、(300～620 m)×(420～820 m)(加密區(qū))、600 m×1 800 m(水平井)，運(yùn)用的已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算方法對(duì)其他簡(jiǎn)單井網(wǎng)的區(qū)塊也具有借鑒意義。

圖1 研究區(qū)位置

2 儲(chǔ)量復(fù)算

2.1 參數(shù)確定

在各項(xiàng)資料均具備的前提下，為便于與提交探明儲(chǔ)量進(jìn)行比較，仍沿用容積法對(duì)區(qū)塊的儲(chǔ)量規(guī)模進(jìn)行復(fù)算。容積法的計(jì)算公式為：

(1)

式中：G為天然氣原始地質(zhì)儲(chǔ)量，108m3；A為含氣面積，km2；h為平均有效厚度，m；φ為平均有效孔隙度；Sgi為平均原始含氣飽和度；Ti為平均地層溫度，K；Tsc為地面標(biāo)準(zhǔn)溫度，K；pi為平均原始地層壓力，MPa；psc為地面標(biāo)準(zhǔn)壓力，MPa；Zi為原始?xì)怏w偏差系數(shù)。

容積法計(jì)算儲(chǔ)量關(guān)鍵在于各項(xiàng)參數(shù)的選取[20-22]，此次計(jì)算有效儲(chǔ)層的下限標(biāo)準(zhǔn)與提交儲(chǔ)量保持一致，其中孔隙度下限為5%，滲透率下限為0.1×10-3μm2。根據(jù)研究區(qū)目的層沉積相類型，可將其分為盒8上、盒8下、山1段3個(gè)縱向計(jì)算單元。各項(xiàng)參數(shù)確定方法如下：含氣面積與儲(chǔ)量申報(bào)原則一致，盒8上、盒8下、山1段分別以有效厚度2、2、3 m計(jì)算，以2 m為間隔，將含氣面積劃分為若干個(gè)平面單元進(jìn)行計(jì)算；在每個(gè)平面單元內(nèi)，計(jì)算有效厚度、孔隙度、含氣飽和度的值，其中有效厚度是計(jì)算每個(gè)單元內(nèi)完鉆井的有效厚度平均值，若單井鉆遇含氣層，則將含氣層厚度按0.6的系數(shù)折算；孔隙度按每個(gè)單元完鉆井有效厚度加權(quán)取平均值；含氣飽和度按每個(gè)單元內(nèi)完鉆井有效厚度與孔隙度的乘積進(jìn)行體積加權(quán)取平均值；其他溫度、壓力參數(shù)采用儲(chǔ)量申報(bào)時(shí)選取值(表1)。

表1 蘇14區(qū)塊儲(chǔ)量計(jì)算參數(shù)

2.2 儲(chǔ)量復(fù)算及評(píng)價(jià)

按上述參數(shù)選取規(guī)則計(jì)算結(jié)果顯示，該區(qū)塊復(fù)算地質(zhì)儲(chǔ)量相比提交探明地質(zhì)儲(chǔ)量減少134.00×108m3，主要原因是含氣面積減少。其中，盒8段儲(chǔ)量減少17.91×108m3，山1段儲(chǔ)量減少116.09×108m3。分析其原因，主要是因?yàn)閰^(qū)塊內(nèi)完鉆井?dāng)?shù)增多，資料豐富，氣藏分布刻畫更加清楚，復(fù)算儲(chǔ)量時(shí)，盒8、山1段新證實(shí)含氣區(qū)域的面積小于新證實(shí)不含氣區(qū)域的面積，二者相抵，導(dǎo)致含氣面積有所減少。

依據(jù)研究區(qū)完鉆井的有效厚度、含氣飽和度、孔隙度、滲透率、無阻流量、單井累計(jì)產(chǎn)氣量、儲(chǔ)量豐度等參數(shù)，結(jié)合氣田開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)(內(nèi)部收益率，%)，制訂了蘇14區(qū)塊儲(chǔ)量綜合分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表2)。按照該分類標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)可動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的65.0%，難動(dòng)用儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的35.0%。

表2 蘇14區(qū)塊儲(chǔ)量綜合分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3 已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)

3.1 計(jì)算方法確定

所謂已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量，就是指油氣田已投入開發(fā)部分的地質(zhì)儲(chǔ)量。在1992年全國(guó)礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)下發(fā)的《已開發(fā)油氣田儲(chǔ)量管理規(guī)定(試行)》中指出：在油、氣田以及開發(fā)區(qū)的獨(dú)立開發(fā)單元中，若70%以上的方案設(shè)計(jì)井已經(jīng)投產(chǎn)，則相應(yīng)開發(fā)單元的儲(chǔ)量為已動(dòng)用儲(chǔ)量；對(duì)于以上獨(dú)立開發(fā)單元邊緣的油氣過渡帶、油水過渡帶或斷裂復(fù)雜帶，如果其儲(chǔ)量占開發(fā)單元總儲(chǔ)量的10%以下，則此過渡帶或斷裂帶的儲(chǔ)量也應(yīng)列入已動(dòng)用儲(chǔ)量；具有一定規(guī)模的試采區(qū)、生產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)以及具有連續(xù)生產(chǎn)條件的小型開發(fā)單元的探明儲(chǔ)量也應(yīng)列為開發(fā)儲(chǔ)量。

但是，由于蘇里格氣田致密砂巖氣藏砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有效砂體規(guī)模小，且橫向分散，縱橫向變化快，儲(chǔ)層具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，連通性差，導(dǎo)致在開發(fā)過程中，區(qū)塊地質(zhì)特征與生產(chǎn)情況不斷發(fā)生變化，在未完成70%的方案設(shè)計(jì)井時(shí)，就有必要評(píng)價(jià)已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量。即使70%以上的方案設(shè)計(jì)井投產(chǎn)，也不能完全控制區(qū)塊的儲(chǔ)量，全部將其計(jì)算為蘇里格氣田已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量直接影響了氣藏可采儲(chǔ)量的計(jì)算，因而此規(guī)定不適合于蘇里格氣田致密砂巖氣藏。

該文歸納總結(jié)了3種計(jì)算方法，各方法具有一定的適用條件。方法一為采氣速度法，即區(qū)塊動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量=年生產(chǎn)規(guī)模/區(qū)塊最終采氣速度，該方法雖計(jì)算簡(jiǎn)單，但該方法標(biāo)定的是區(qū)塊的最終動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量，即區(qū)塊產(chǎn)能建設(shè)結(jié)束儲(chǔ)量動(dòng)用完時(shí)的情況，并不能體現(xiàn)目前的已動(dòng)用情況，且采氣速度本身難以準(zhǔn)確確定。因此，采氣速度法不適合計(jì)算蘇里格氣田目前開發(fā)模式的已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算。方法二為泄流面積法，即單井泄流動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量=井控泄流面積×儲(chǔ)量豐度，該方法的關(guān)鍵在于單井泄流面積參數(shù)的確定，單井井控泄流面積與井生產(chǎn)時(shí)間等有關(guān)，低滲透氣井壓力波到達(dá)邊界需要較長(zhǎng)的時(shí)間，當(dāng)生產(chǎn)時(shí)間過短時(shí)，會(huì)造成計(jì)算的泄流控制面積小，從而導(dǎo)致計(jì)算的已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量偏小，且對(duì)于均質(zhì)性氣藏仍存在未動(dòng)用死角地區(qū)，蘇里格氣田儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)、滲透率低，泄流控制面積達(dá)到穩(wěn)定的井甚少。因此，泄流面積法也不適合計(jì)算蘇里格氣田的已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算。方法三為井網(wǎng)控制法，即單井井網(wǎng)動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量=井網(wǎng)控制面積×儲(chǔ)量豐度，該方法是基于區(qū)塊目前的開發(fā)井網(wǎng)現(xiàn)狀來計(jì)算已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量，能較好反映目前開發(fā)井網(wǎng)下的已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量情況，該方法計(jì)算結(jié)果與井網(wǎng)關(guān)系密切，當(dāng)開發(fā)井網(wǎng)合理時(shí)，該方法計(jì)算結(jié)果較可靠。

對(duì)比分析上述3種已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算方法，結(jié)合蘇里格氣田強(qiáng)非均質(zhì)的儲(chǔ)層地質(zhì)特征及合理井網(wǎng)井距論證，認(rèn)為運(yùn)用井網(wǎng)控制法計(jì)算已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量效果更好。

3.2 已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)

目前的研究表明，蘇里格氣田的合理井網(wǎng)密度為3.1口/km2，對(duì)應(yīng)的井距為500 m，排距為650 m，開發(fā)實(shí)踐效果證實(shí)，該井網(wǎng)井距在保證獲得較好經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，可最大程度地動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量，提高氣田最終采收率[23]。

結(jié)合蘇14區(qū)塊目前存在的井網(wǎng)現(xiàn)狀，針對(duì)不同的井網(wǎng)控制程度，通過“縱向分層，平面分區(qū)”的思路計(jì)算已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量：對(duì)于加密區(qū),即井網(wǎng)為(300～620 m)×(420～820 m)，井網(wǎng)控制已達(dá)到90%以上，已動(dòng)用面積按加密區(qū)的整體含氣面積計(jì)算，結(jié)合加密區(qū)的平均儲(chǔ)量豐度計(jì)算已動(dòng)用儲(chǔ)量。對(duì)于600 m×800 m的井網(wǎng)分布密集區(qū)，因區(qū)內(nèi)不能繼續(xù)按500 m×650 m的井網(wǎng)部署新井位，單井已動(dòng)用面積按單井控制面積0.48 km2(600 m×800 m)與該井周圍含氣面積分布的疊合區(qū)域計(jì)算，其已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量按單井累計(jì)控制面積與儲(chǔ)量豐度計(jì)算；對(duì)于600 m×1 200 m的井網(wǎng)分布稀疏區(qū)，區(qū)內(nèi)還可以按著目前合理開發(fā)井網(wǎng)部署新井位，故單井已動(dòng)用面積按單井控制面積0.325 km2(500 m×650 m)與該井周圍含氣面積分布的疊合區(qū)域計(jì)算，單井的已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量按單井累計(jì)控制面積與儲(chǔ)量豐度計(jì)算；對(duì)于500 m×650 m的井網(wǎng)完善區(qū)，已動(dòng)用儲(chǔ)量按加密區(qū)的計(jì)算方法計(jì)算；對(duì)于水平井整體分布區(qū)，由于水平井開采通常動(dòng)用上述的某一個(gè)層位，因而只計(jì)算水平井水平段鉆遇層位的已動(dòng)用面積及已動(dòng)用儲(chǔ)量，其他未動(dòng)用的層位不再參與計(jì)算。運(yùn)用該思路評(píng)價(jià)該區(qū)塊盒8下亞段的已動(dòng)用含氣面積分布如圖2所示。

圖2蘇14區(qū)塊盒8下亞段已動(dòng)用面積分布

按上述分區(qū)，縱向上分盒8上、盒8下、山1段3個(gè)層位分別計(jì)算。結(jié)果表明，研究區(qū)盒8上亞段已動(dòng)用儲(chǔ)量占該層位總儲(chǔ)量的48.52%，盒8下亞段已動(dòng)用儲(chǔ)量占該層位總儲(chǔ)量的40.12%，山1段已動(dòng)用儲(chǔ)量占該層位總儲(chǔ)量的35.17%，合計(jì)已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的39.54%。區(qū)塊內(nèi)富集區(qū)、致密區(qū)對(duì)應(yīng)的可動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量已動(dòng)用43.43%；低效區(qū)的難動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量已動(dòng)用20.09%。運(yùn)用此次研究成果，指導(dǎo)后期產(chǎn)能建設(shè)井位部署200余口，為提高區(qū)塊采收率，制訂穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)對(duì)策打下基礎(chǔ)。

4 結(jié) 論

(1) 蘇里格氣田蘇14區(qū)塊為強(qiáng)非均質(zhì)性致密砂巖氣藏，地質(zhì)條件復(fù)雜，1992年全國(guó)礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)下發(fā)的《已開發(fā)油氣田儲(chǔ)量管理規(guī)定(試行)》中指出已動(dòng)用儲(chǔ)量標(biāo)記方法不適用。歸納總結(jié)的3種計(jì)算方法及各方法適用性，對(duì)其他具有相似地質(zhì)特征的區(qū)塊已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)具有借鑒意義。

(2) 運(yùn)用容積法復(fù)算了蘇14區(qū)塊盒8、山1段的地質(zhì)儲(chǔ)量，與提交探明地質(zhì)數(shù)量相比有所減少，主要是因?yàn)楦鲗游坏暮瑲饷娣e減少引起的。制訂了蘇14區(qū)塊儲(chǔ)量綜合分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，落實(shí)可動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量的分布，指導(dǎo)了后期產(chǎn)建井位部署200余口，極大提高了區(qū)塊的開發(fā)效益，對(duì)其他同類型區(qū)塊具有參考價(jià)值。

(3) 結(jié)合蘇14區(qū)塊目前的井網(wǎng)，對(duì)不同井網(wǎng)的井區(qū)運(yùn)用井網(wǎng)控制法分區(qū)計(jì)算已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量，確保計(jì)算結(jié)果有理有據(jù)、真實(shí)可靠。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，研究區(qū)已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的39.54%，為后期研究區(qū)的穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)政策提供了依據(jù)。

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