保有石油預(yù)測儲量升級潛力評價方法及升級策略

石 磊，黃學(xué)斌，劉景亮，張 連，莊 麗,張風(fēng)東

(中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

近年來，中國石化保有石油預(yù)測儲量升級率較低，僅為21%，對新增控制儲量的貢獻小，造成新增控制儲量過度依賴于當(dāng)年的勘探新發(fā)現(xiàn)，因而評價保有石油預(yù)測儲量升級潛力,推動儲量有效升級動用具有重大的現(xiàn)實意義。目前，針對儲量升級的系統(tǒng)性研究并不多，主要的評價方法有2種：指標體系權(quán)重賦值法和升級概率法。指標體系權(quán)重賦值法，其核心是將影響升級的各類指標進行賦值，確定各項指標權(quán)重，依據(jù)各項指標的綜合打分結(jié)果對評價目標進行篩選排隊[1-10]。升級概率法是對影響升級的各種儲量計算參數(shù)及井控等因素的可靠性概率進行估算，最終計算各種因素同時發(fā)生的概率得到預(yù)測儲量升級概率，升級概率越大，升級的可能性就越大[11]。這些方法的共同之處是將影響升級的各類因素放在一起評價，變量較多，各變量之間的關(guān)系復(fù)雜，不能反映預(yù)測儲量的特點，突出制約升級的主控因素，對實際油藏評價的科學(xué)性和可操作性較差。目前預(yù)測儲量升級的主要難點問題是隨著勘探開發(fā)程度加深,新發(fā)現(xiàn)油藏地質(zhì)條件復(fù)雜、儲量品位差，低滲—特低滲、特殊巖性和稠油油藏在新增儲量構(gòu)成中占比達90%，因而建立科學(xué)、有效的石油預(yù)測儲量升級潛力評價方法，對升級潛力作出合理的評價是十分必要的。

預(yù)測儲量是指在圈閉預(yù)探階段預(yù)探井獲得了油氣流或綜合解釋有油氣層存在時，對有進一步勘探價值的、可能存在的油藏估算求得的、確定性很低的儲量[12]。預(yù)測儲量在儲量標準中處于最底層，不確定性最大，風(fēng)險性也最高，因而對其升級潛力的評價是個長期動態(tài)監(jiān)控的過程，對過程及風(fēng)險的把控要比結(jié)果更為重要。本文借鑒管理學(xué)中經(jīng)典的銷售漏斗模型(Sale Funnel)，評價保有預(yù)測儲量的升級潛力并制定升級策略。銷售漏斗是科學(xué)反映機會狀態(tài)以及銷售效率的一個重要的銷售管理模型，評價從潛在的客戶階段，發(fā)展到意向客戶階段，最終獲得收益這個過程所經(jīng)歷的一個類似漏斗篩選的過程[13-14]。選取2017年底的保有預(yù)測儲量，跟蹤近兩年來這些儲量的升級過程，將升級過程分階段、分層次篩選，識別每個階段的風(fēng)險，給出評價標準，找出每個階段升級的制約性因素即漏斗瓶頸，制定策略，把握機會，提高轉(zhuǎn)化率。依據(jù)地質(zhì)是基礎(chǔ)，技術(shù)是關(guān)鍵，效益是核心的原則，首先從地質(zhì)因素出發(fā)，初篩出地質(zhì)儲量相對落實、儲量品質(zhì)較好的區(qū)塊；其次是針對潛力區(qū)塊開展評價試驗，根據(jù)已升級油藏開發(fā)技術(shù)應(yīng)用效果，進一步細篩出測試產(chǎn)能接近或達到儲量起算標準的潛力目標區(qū)，升級為控制儲量；最后根據(jù)技術(shù)應(yīng)用前景，確定控制儲量是否具備升級潛力，再通過技術(shù)攻關(guān)試驗或試采評價，開展詳細技術(shù)經(jīng)濟評價，確定是否達到探明儲量標準，建立一個完整的保有預(yù)測儲量升級潛力漏斗篩選模型。

1 保有預(yù)測儲量升級潛力評價方法

對比不同地區(qū)，不同盆地多年預(yù)測儲量升級歷史數(shù)據(jù)，可以看出不同地區(qū)受儲量品位及地質(zhì)認識程度等影響，升級率不同。如東部某些勘探程度較高的斷陷盆地，升級率較高，在30%以上，而西部勘探程度較低的盆地，升級率較低，僅5%。因此地質(zhì)認識較為清晰,儲量品位較高是預(yù)測儲量升級的先決條件，也是漏斗篩選的頂層條件，然后依次往下層層篩選，使用技術(shù)指標、經(jīng)濟指標作為能否進一步升級的決策依據(jù)(圖1)。

圖1 預(yù)測儲量升級潛力評價流程

1.1 地質(zhì)因素篩選

影響預(yù)測儲量升級的地質(zhì)因素很多，各個因素之間又不完全獨立，存在復(fù)雜的相關(guān)性，評價難度較大。以前主要采用權(quán)重賦值法[11]，這種指標體系中賦值參數(shù)分級過分依賴人的經(jīng)驗和主觀的判斷。本文采用距離綜合評價方法(TOPSIS法)，這種方法的核心是通過計算有限個樣本點到最優(yōu)、最劣樣本點的距離來進行評價。TOPSIS 法根據(jù)評判對象與理想化目標的接近程度進行排序，對現(xiàn)有對象進行相對優(yōu)劣的評價，若評判對象最靠近最優(yōu)解，則為最優(yōu)值，否則為最差值[15-16]。TOPSIS 法是多因素分析中一種常用的有效方法，被應(yīng)用于圈閉評價優(yōu)選、勘探資產(chǎn)評價等。這種方法可以充分利用原始數(shù)據(jù)的客觀性，最大程度降低人為因素影響的不確定性，使得評價結(jié)果可信度更高。

使用TOPSIS 法評價預(yù)測儲量升級可量化的關(guān)鍵地質(zhì)影響因素，主要分為3個步驟：

第一步，參數(shù)選取,建立評價因素矩陣。選擇研究對象，假設(shè)有m個待評價的保有預(yù)測儲量區(qū)塊，組成方案集A={A1，A2，…，Am}。選取與待評價的保有預(yù)測儲量成因相似且已升級的油藏,分析升級過程，找出制約升級的主控因素；選取影響該類油藏儲量升級的關(guān)鍵且可量化的n個地質(zhì)因素，如孔隙度，滲透率，油藏埋深等，建立影響因子指標集X={X1，X2，…，Xn}，評價對象對應(yīng)的評判指標記為Xij(i=l，2，…，m；j=1，2，…，n)，即Xij表示第i個方案中第j個評判指標，建立初始評判矩陣：

(1)

第二步，標準化矩陣處理。地質(zhì)影響因素可分為正向影響因素和負向影響因素，正向影響因素越大則儲量可升級性越高，負向影響因素則相反。由于評價中各類地質(zhì)因素具有不同的量綱和單位，不具有可比性，因此為了消除各因素之間的不可共度性，要對評價因素做歸一化處理，形成一個標準化的多因素決策矩陣R=(rij)mn。各因素歸一化處理計算公式如下：

(1)正向影響因素標準化公式

(2)

(2)負向影響因素標準化公式

(3)

(4)

(5)

(6)

1.2 技術(shù)、經(jīng)濟因素篩選

在地質(zhì)條件落實的情況下，進行二級篩選，判斷現(xiàn)有的開發(fā)技術(shù)條件能否支持儲量的升級，能否實現(xiàn)油藏的有效升級動用。例如，油氣藏埋藏深、儲層致密、物性差，需要工程技術(shù)的支持，水平井分段壓裂技術(shù)在致密油藏的開采方面大量應(yīng)用，但是在某些區(qū)塊應(yīng)用效果并不理想，多次壓裂仍然無法突破，因而這些預(yù)測儲量在現(xiàn)有技術(shù)條件下無法動用。對于地質(zhì)條件差、技術(shù)還不成熟的，必須要開展試驗攻關(guān)。

為了對評價目標作出更清晰的判斷，基于現(xiàn)有的技術(shù)條件和設(shè)施，對開發(fā)技術(shù)風(fēng)險進行分級。常規(guī)技術(shù)開發(fā)的油藏，如注水開發(fā)、稠油常規(guī)開采等認為是低風(fēng)險，風(fēng)險概率小于0.5；而對于常規(guī)技術(shù)要加以改進的，如薄層水平井熱采技術(shù)、小型壓裂水驅(qū)開發(fā)等，則認為是中等風(fēng)險，風(fēng)險概率為0.5～0.75；對于現(xiàn)有開發(fā)技術(shù)不匹配，需要大規(guī)模改進以及加強技術(shù)攻關(guān)的，則認為是高風(fēng)險，風(fēng)險概率為0.75～1，這類區(qū)塊目前無法實現(xiàn)有效升級動用。

在低油價的背景下，經(jīng)濟因素也是一個非常重要而復(fù)雜的指標。受儲量品位、油價、成本等多種因素影響，儲量經(jīng)濟評價有效益才能進一步升級動用，三級篩選劃分出近期可升級動用區(qū)塊，能夠開展評價或建產(chǎn)的目標區(qū)塊，以及經(jīng)濟性相對較差、未來需通過技術(shù)提升、降低成本等有可能實現(xiàn)升級動用的區(qū)塊。在預(yù)測儲量階段，通常只有井的試油產(chǎn)量，產(chǎn)能預(yù)測往往精度較低，可靠性較差，主要依靠工業(yè)油流的一個判別標準作出一個初步的判斷；而在升級為控制儲量之后，更加注重能夠獲取的經(jīng)濟可采儲量是多少，這時可以采用評價精度更高的平衡油價作為經(jīng)濟可行性評價指標。

2 應(yīng)用實例分析

表1 評價區(qū)塊地質(zhì)因素標準化參數(shù)

表2 評價區(qū)塊TOPSIS參數(shù)及開發(fā)技術(shù)風(fēng)險參數(shù)

圖2 地質(zhì)風(fēng)險及開發(fā)技術(shù)風(fēng)險雙因素評價

通過地質(zhì)因素、技術(shù)因素依次篩選出的12個區(qū)塊，根據(jù)其試油產(chǎn)量，使用東部地區(qū)工業(yè)油流標準(油藏埋深為500～1 000 m，單井油產(chǎn)量0.5 m3/d；油藏埋深為1 000～2 000 m，單井油產(chǎn)量1.0 m3/d；油藏埋深為2 000～3 000 m，單井油產(chǎn)量3.0 m3/d)對其經(jīng)濟性作出一個初步判斷，最終優(yōu)選出11個升級潛力區(qū)塊(表3)。持續(xù)跟蹤近兩年來預(yù)測儲量的升級狀況，優(yōu)選的11個潛力區(qū)塊中已有7個區(qū)塊陸續(xù)升級為控制儲量，可見此方法具有良好的應(yīng)用效果。

表3 優(yōu)選的升級潛力區(qū)塊

3 升級策略研究

3.1 不同類型油藏升級策略研究

在漏斗模型中，要提高最終的收益，原理很簡單，就是把每一層的容量都擴大，或者提高向下的轉(zhuǎn)化率。用數(shù)據(jù)指標去判斷，哪個地方的容量太小，或轉(zhuǎn)化率太低，然后去制定方案進行針對性提高。對保有預(yù)測儲量而言，識別升級各階段的風(fēng)險、轉(zhuǎn)化的難點，提高向下個層級的轉(zhuǎn)化率具有較大的意義(圖3)。對于沒有潛力的區(qū)塊，儲量申報以后、長期沒有開展后續(xù)工作的要及時處置，以防干擾評價結(jié)果，造成預(yù)測儲量基數(shù)很大的假象。工作中存在許多上報多年的儲量無法升級動用，導(dǎo)致總升級率與近三年升級率相當(dāng)。真實反映儲量的現(xiàn)狀，才能更好地指導(dǎo)未來的勘探開發(fā)。

圖3 保有預(yù)測儲量升級策略

對不同類型油藏的升級過程、升級規(guī)律進行研究，針對不同油藏的特點、升級難點，制定了行之有效的升級策略(表4)。

表4 不同類型油藏升級策略

3.2 典型實例分析——砂礫巖扇體油藏升級策略

隨著勘探難度的加大、勘探程度的深入，低滲油藏在預(yù)測儲量中所占比例越來越高，許多學(xué)者對致密砂巖油氣藏做過大量的研究[17-30]。目前保有預(yù)測儲量中低滲—特低滲油藏所占比例較大，是下一步值得重視、挖潛的升級目標。

渤海灣盆地某油田B區(qū)塊砂礫巖扇體油藏,主要含油層系為古近系沙河街組沙一段、沙二段，儲層巖性以含礫砂巖為主，屬于近岸水下扇沉積；儲集類型為孔隙型，儲層孔隙度5.9%～14.3%，平均10.4%，滲透率(3.3～73.42)×10-3μm2，平均38.4×10-3μm2，為低孔—低滲儲層，油藏類型為構(gòu)造—巖性油藏；地面原油黏度為9.9～64.7 mPa·s，儲量品位較好；2014年上報預(yù)測儲量，含油面積10.67 km2，2015年升級為控制儲量，含油面積2.87 km2。

區(qū)塊北部邊界主斷層為走向近東西向、向南傾的正斷層，斷距為200～700 m，主斷層在區(qū)塊內(nèi)派生2條分支斷層。區(qū)塊內(nèi)的砂礫巖體為陡坡帶背景下發(fā)育的扇三角洲砂礫巖體，緊鄰生油洼陷，儲層縱向上多層疊置，平面上疊合連片分布，成藏條件優(yōu)越；有效儲層邊界控制油藏的邊界，表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢儲層控藏的特點。目前發(fā)現(xiàn)的儲量均位于扇中有利相帶內(nèi)，油藏受巖性和斷層的封堵而聚集成藏。

將預(yù)測儲量升級前后的計算參數(shù)進行對比，發(fā)現(xiàn)有效厚度和含油面積變化最大(表5)。含油面積最初是以北部扇根致密封堵線作為邊界，體現(xiàn)了在構(gòu)造背景下巖性控藏的特征；而升級為控制儲量后，油藏含油面積北部以斷層為邊界，反映了構(gòu)造巖性復(fù)合控藏的特點(圖4，5)。構(gòu)造形態(tài)及砂體展布變化造成含油面積和有效厚度的變化，是主要的地質(zhì)風(fēng)險。該區(qū)塊采用砂礫巖扇體勘探評價技術(shù)，這種技術(shù)將高分辨率層序地層學(xué)與測井、三維地震精細解釋技術(shù)結(jié)合起來，利用地震相分析確定砂礫巖扇體的宏觀分布，而高分辨率層序地層學(xué)用來描述砂礫巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，大大降低了地質(zhì)的不確定性，使得地質(zhì)影響因素的量化指標評價精度更高，提高了儲量的落實程度。

圖4 渤海灣盆地某油田B區(qū)塊沙一段2砂組預(yù)測儲量含油面積示意

表5 渤海灣盆地某油田B區(qū)塊儲量升級關(guān)鍵參數(shù)對比

圖5 渤海灣盆地某油田B區(qū)塊沙一段2砂組控制儲量含油面積示意

B區(qū)塊油藏埋深2 730～3 300 m，油層厚度1.3～13.8 m，儲層物性整體較差；扇中有利相帶范圍較小，區(qū)塊常規(guī)投產(chǎn)產(chǎn)能低。在這種情況下，對現(xiàn)有的常規(guī)開發(fā)技術(shù)做出一系列的改進嘗試，取得很好的開發(fā)效果，提高了產(chǎn)能，推動預(yù)測儲量升級動用。B區(qū)塊通過壓裂改造儲層，有效提高了單井產(chǎn)能，但產(chǎn)量遞減大，前三年年平均遞減達到35%。采用注水開發(fā)，注水井進行適當(dāng)?shù)呐乓汉髮嵤┺D(zhuǎn)注，及時補充地層能量，整體開發(fā)效果較好。含油面積內(nèi)投產(chǎn)的13口井，單井初期產(chǎn)量2.2～19.5 t/d，平均10.8 t/d；12口井達到工業(yè)油流標準,具備良好的升級潛力，因此升級為控制儲量。

4 結(jié)論與建議

(1)建立了漏斗篩選模型，從影響預(yù)測儲量升級的地質(zhì)因素、開發(fā)技術(shù)適應(yīng)性、經(jīng)濟性出發(fā)，分階段、分層次進行篩選，強調(diào)對升級過程中各階段風(fēng)險的控制，提高升級的轉(zhuǎn)化率。

(2)在漏斗篩選模型中采用TOPSIS多因素分析法，對影響預(yù)測儲量升級的地質(zhì)影響因素進行定量評價。將此模型應(yīng)用于中國石化東部渤海灣盆地碎屑巖油藏，優(yōu)選出升級潛力區(qū)塊11個，其中有7個區(qū)塊已升級為控制儲量，取得良好的應(yīng)用效果。

(3)通過研究分析相似類型、成因油藏的發(fā)現(xiàn)過程、升級規(guī)律，類比儲量升級采取的關(guān)鍵性勘探開發(fā)技術(shù)，提出下步升級策略建議。對于近期有望升級的區(qū)塊，要有針對性地找準區(qū)塊升級的難點問題，制定相應(yīng)的升級策略，合理規(guī)劃升級進度，加大投入，加大技術(shù)攻關(guān)試驗力度，尋求突破。