致密砂巖氣藏上市儲(chǔ)量評(píng)估遞減率合理取值分析
——以新場(chǎng)須家河組氣藏為例

江蓉蓉 劉 韻 廖開(kāi)貴

中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院

0 引言

美國(guó)證券交易委員會(huì)SEC規(guī)定，凡在美國(guó)上市的石油公司，必須按照規(guī)定的準(zhǔn)則和要求進(jìn)行儲(chǔ)量評(píng)估[1]。中國(guó)石化作為在美國(guó)紐約證券交易上市石油公司，根據(jù)SEC準(zhǔn)則進(jìn)行油氣儲(chǔ)量評(píng)估已經(jīng)成為儲(chǔ)量管理的重要內(nèi)容[2]。SEC儲(chǔ)量評(píng)估方法中，產(chǎn)量遞減曲線(xiàn)預(yù)測(cè)法是針對(duì)已開(kāi)發(fā)正生產(chǎn)致密砂巖氣藏的重要評(píng)估方法[3]，在遞減初始產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量確定的情況下，運(yùn)用該方法的關(guān)鍵是遞減率的合理確定。按照中石化SEC儲(chǔ)量評(píng)估規(guī)則：任何儲(chǔ)層類(lèi)型和驅(qū)動(dòng)類(lèi)型的油氣田（藏），當(dāng)其開(kāi)發(fā)已進(jìn)入遞減階段，并擁有至少有6個(gè)月的歷史遞減數(shù)據(jù)時(shí)，均可采用產(chǎn)量遞減曲線(xiàn)預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)已開(kāi)發(fā)正生產(chǎn)（PDP）油氣藏未來(lái)的產(chǎn)量[4]。當(dāng)個(gè)別評(píng)估單元存在大比例低產(chǎn)井、措施井、關(guān)停井等原因占比較大時(shí)會(huì)造成的產(chǎn)量變化，對(duì)部分井產(chǎn)量遞減率影響較大，從而影響整個(gè)單元的遞減率，此時(shí)的遞減法預(yù)測(cè)SEC儲(chǔ)量不能真實(shí)的反映單元實(shí)際開(kāi)發(fā)生產(chǎn)現(xiàn)狀[5]。因此如何消除這部分因素造成的影響，遞減率的取值的合理性分析和取值是計(jì)算SEC儲(chǔ)量準(zhǔn)確與否的關(guān)鍵[6]。

1 遞減曲線(xiàn)評(píng)估方法

1.1 遞減類(lèi)型

Arps于1944年建立了系統(tǒng)的阿普斯遞減（Arps）分析理論與流程，用于常規(guī)氣藏的儲(chǔ)量評(píng)估[7]。目前，該方法仍是最常用的儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)評(píng)估方法之一[8]，美國(guó)能源信息署（EIA）公布的頁(yè)巖氣儲(chǔ)量計(jì)算主要借助于Arps遞減方法[9]。Arps遞減分析的通用模型為雙曲遞減模式：

當(dāng)n=0時(shí)為指數(shù)遞減，公式（1）簡(jiǎn)化為：

當(dāng)n=1時(shí)為調(diào)和遞減，公式（1）簡(jiǎn)化為：

式中q表示遞減階段中t時(shí)刻的產(chǎn)量，104m3/mon；qi表示遞減階段的初始產(chǎn)量，104m3；t表示遞減階段持續(xù)時(shí)間，month；Di表示遞減階段的月遞減率；n表示遞減指數(shù)（小數(shù)），變化范圍0≤n≤1 。

產(chǎn)量與時(shí)間關(guān)系法分析產(chǎn)量隨時(shí)間的變化關(guān)系是確定產(chǎn)量遞減類(lèi)型的關(guān)鍵[10]，但必須有充足的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料，只有當(dāng)已開(kāi)發(fā)油田進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期階段，才出現(xiàn)明顯的遞減規(guī)律（圖1）。

圖1 不同遞減類(lèi)型產(chǎn)量與時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)示意圖

1.2 遞減模型優(yōu)選及SEC儲(chǔ)量與影響參數(shù)的關(guān)系

川西致密砂巖氣藏大部分井呈現(xiàn)出生產(chǎn)初期雙曲遞減后期指數(shù)遞減的生產(chǎn)曲線(xiàn)，60%以上的SEC儲(chǔ)量評(píng)估單元（區(qū)塊或氣藏）生產(chǎn)規(guī)律符合指數(shù)遞減規(guī)律。因此，筆者僅考慮符合產(chǎn)量指數(shù)遞減規(guī)律的評(píng)估單元的儲(chǔ)量變化。Arps遞減曲線(xiàn)法給出了SEC儲(chǔ)量的計(jì)算公式：

式中N表示SEC儲(chǔ)量，104m3；n表示遞減指數(shù)，n=1為調(diào)和遞減、n=0～1為雙曲遞減、n=0為指數(shù)遞減；q表示遞減初始產(chǎn)量，104m3/mon；D表示產(chǎn)量月遞減率，小數(shù)；qei表示經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量，104m3/mon。

對(duì)于符合指數(shù)遞減的評(píng)估，其SEC儲(chǔ)量表達(dá)式為：

通過(guò)公式（5），得知評(píng)估單元的遞減初始產(chǎn)量、遞減率、經(jīng)濟(jì)極限都是影響SEC儲(chǔ)量的主要因素。當(dāng)遞減初始產(chǎn)量越高、經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量越低、遞減率越低時(shí)，得到的SEC儲(chǔ)量越大。但在實(shí)際儲(chǔ)量評(píng)估過(guò)程中，遞減初始產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)極限通常是確定的，此時(shí)遞減率影響大。遞減率越小，SEC儲(chǔ)量越大，反之亦然(表1)。因此遞減率取值合理與否顯得尤其重要[11]。

表1 新場(chǎng)須二段氣藏遞減率對(duì)儲(chǔ)量變化的影響展示表

2 SEC儲(chǔ)量評(píng)估中單元遞減率取值合理性分析

2.1 整體單元遞減法求遞減率

四川盆地老區(qū)的產(chǎn)量預(yù)測(cè)通常采用整體單元產(chǎn)量遞減法預(yù)測(cè)。就是將整個(gè)評(píng)估單元的全部井作為一個(gè)整體，選取有規(guī)律的單元生產(chǎn)曲線(xiàn)遞減段進(jìn)行擬合，最終選擇符合率高的遞減模型進(jìn)行擬合，計(jì)算單元遞減率[12]。

目前，新場(chǎng)氣田上三疊統(tǒng)須家河組氣藏產(chǎn)量遞減規(guī)律主要為指數(shù)遞減、雙曲線(xiàn)遞減2種類(lèi)型。不論選擇哪種遞減規(guī)律建立遞減模型，宗旨都要與生產(chǎn)情況高度吻合，因此在實(shí)際建模過(guò)程中模型選擇不是唯一的、對(duì)應(yīng)的遞減率不同，同一產(chǎn)量歷史數(shù)據(jù)采取不同遞減階段曲線(xiàn)也有不同遞減率[13]。通常評(píng)估人員選擇不同的遞減階段得到的遞減率存在差異，最終對(duì)SEC儲(chǔ)量造成影響，且氣藏產(chǎn)量基數(shù)越大，造成的SEC儲(chǔ)量影響越大。此時(shí)，遞減率的取值合理與否對(duì)SEC儲(chǔ)量的計(jì)算至關(guān)重要。

2.2 產(chǎn)量構(gòu)成定量法求遞減率

當(dāng)氣田有穩(wěn)定的產(chǎn)量遞減趨勢(shì)時(shí)，采用整體單元遞減法進(jìn)行預(yù)測(cè)較為準(zhǔn)確[14]。但評(píng)估單元內(nèi)如果有新井投產(chǎn)、關(guān)停井、修井、人為頻繁調(diào)整工作制度等生產(chǎn)制度調(diào)整時(shí)，造成的產(chǎn)量變化對(duì)遞減率的影響較大，如：新井的投入和提產(chǎn)會(huì)減緩整體遞減率；關(guān)停井、修井會(huì)增大整體遞減率。此時(shí)采用整體單元遞減法預(yù)測(cè)無(wú)法真正體現(xiàn)評(píng)估單元內(nèi)所有井的遞減規(guī)律。

為了解決評(píng)估單元中新井投入、市場(chǎng)銷(xiāo)售或管線(xiàn)原因限產(chǎn)、部分井短期措施，個(gè)別井開(kāi)發(fā)狀況差異大等因素造成產(chǎn)量的波動(dòng)，掩蓋了氣藏真實(shí)遞減規(guī)律以及不同評(píng)估尺度影響遞減率的取值。針對(duì)這一問(wèn)題提出產(chǎn)量構(gòu)成法，即分析產(chǎn)量構(gòu)成，細(xì)分評(píng)估單元，精細(xì)求取每個(gè)單元遞減率，計(jì)算相應(yīng)的SEC儲(chǔ)量[15]。

其做法是以遞減趨勢(shì)預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)，對(duì)評(píng)估單元內(nèi)不同情況的生產(chǎn)井進(jìn)行區(qū)分，將開(kāi)發(fā)井按投產(chǎn)時(shí)間和井型劃分單元，包括按穩(wěn)產(chǎn)井、不穩(wěn)定老井和新井，對(duì)幾類(lèi)井分別進(jìn)行產(chǎn)量預(yù)測(cè)，之后對(duì)各類(lèi)井SEC儲(chǔ)量求和得到整個(gè)單元的SEC儲(chǔ)量。若階段新老井中同時(shí)存在水平井和直井，則在分階段新老井的基礎(chǔ)上分井型進(jìn)行評(píng)估[16]。這樣做可以消除因新井、關(guān)停井、短期措施井等不穩(wěn)定因素造成的影響，得到的遞減率更加合理，從而使SEC儲(chǔ)量評(píng)估結(jié)果更能及時(shí)反映單元實(shí)際開(kāi)發(fā)生產(chǎn)情況。這種分類(lèi)預(yù)測(cè)再疊加構(gòu)成整體的方法稱(chēng)為產(chǎn)量構(gòu)成法[17]。

其中生產(chǎn)趨勢(shì)穩(wěn)定的井，指保持連續(xù)開(kāi)井，規(guī)律生產(chǎn)段時(shí)間至少2年以上，能夠反映氣藏目前階段遞減規(guī)律的井[18]。對(duì)這部分井使用遞減法，優(yōu)選遞減類(lèi)型確定評(píng)估SEC儲(chǔ)量[19]；生產(chǎn)趨勢(shì)波動(dòng)的井是指措施或不定時(shí)開(kāi)關(guān)井等因素影響較大的井，其采氣曲線(xiàn)波動(dòng)較大，沒(méi)有明顯的遞減規(guī)律。對(duì)這部分井采用類(lèi)比法，參考?xì)獠氐刭|(zhì)條件相當(dāng)?shù)睦暇€(wěn)定生產(chǎn)井的生產(chǎn)規(guī)律確定其SEC儲(chǔ)量。對(duì)于開(kāi)采時(shí)間短的井，則借鑒歷史上投入新井的單井SEC儲(chǔ)量變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，新建產(chǎn)能區(qū)塊無(wú)規(guī)律借鑒時(shí)，類(lèi)比相同氣藏類(lèi)型、相同層位、井型的穩(wěn)定生產(chǎn)老井，將其歸一化生產(chǎn)曲線(xiàn)作為階段新井遞減率取值依據(jù)，以確保單井增加SEC儲(chǔ)量的合理性[20]。

3 實(shí)例分析

筆者以新場(chǎng)氣田須二段氣藏單元為例，分別用兩種方法求得的遞減率評(píng)估SEC儲(chǔ)量，對(duì)比其差異。新場(chǎng)須二段氣藏目前處于試采階段。新場(chǎng)須二段氣藏地區(qū)發(fā)育多方向斷層，斷距小，深部多斷達(dá)中三疊統(tǒng)雷口坡組上部，儲(chǔ)集層發(fā)育較多辮狀三角洲平原的分流河道微相砂體、河口沙壩微相砂體等有利微相砂體，但是儲(chǔ)層物性差，孔隙度小于10%、滲透率一般在0.1 mD以下、地層水分布廣泛且礦化度值較高，屬于典型的特低孔隙度、特低滲透率、致密儲(chǔ)層。新場(chǎng)須二段氣藏2 000年建產(chǎn)，目前共有試采井共14口，開(kāi)井生產(chǎn)10口，其中水平井1口，直井13口。

3.1 按照整體單元法計(jì)算SEC儲(chǔ)量

選取整個(gè)遞減階段的曲線(xiàn)進(jìn)行擬合，遞減類(lèi)型為指數(shù)遞減。選取剛開(kāi)始遞減時(shí)的生產(chǎn)階段擬合，遞減率為9.46%，SEC儲(chǔ)量38.5×108m3(圖2)，此時(shí)用的遞減率沿用之前一段產(chǎn)量遞減率，這一時(shí)期整體曲線(xiàn)下降趨勢(shì)比較緩慢。實(shí)際有部分井還處于穩(wěn)產(chǎn)階段，因此遞減緩慢，用這一段擬合得到的遞減率低，SEC儲(chǔ)量偏大。

圖2 新場(chǎng)須二段氣藏產(chǎn)量預(yù)測(cè)曲線(xiàn)圖（高值）

選取生產(chǎn)時(shí)間最近的一段遞減階段進(jìn)行擬合，遞減率為42.7%，對(duì)應(yīng)的單元SEC儲(chǔ)量為29.23×108m3，這一時(shí)期全部老井基本都進(jìn)入了遞減階段、部分井關(guān)井，遞減率大，對(duì)應(yīng)的SEC儲(chǔ)量偏?。▓D3）。

圖3 新場(chǎng)二段氣藏產(chǎn)量預(yù)測(cè)曲線(xiàn)圖（低值）

由此可見(jiàn)，選取不同階段的遞減階段擬合得到的遞減率不同，對(duì)單元SEC儲(chǔ)量影響較大。采用整體單元法計(jì)算儲(chǔ)量時(shí)，遞減率的選取合理性尤其重要，同時(shí)也存在一定的主觀因素（表2）。

表2 不同生產(chǎn)階段遞減率對(duì)應(yīng)SEC儲(chǔ)量展示表

3.2 產(chǎn)量構(gòu)成法計(jì)算SEC儲(chǔ)量

為消除開(kāi)井?dāng)?shù)的波動(dòng)及措施井對(duì)遞減率的影響從而導(dǎo)致SEC儲(chǔ)量的評(píng)估結(jié)果不可靠，按照產(chǎn)量構(gòu)成法將新場(chǎng)須二段氣藏10口生產(chǎn)老井進(jìn)行歸類(lèi)，劃分為水平井、穩(wěn)定生產(chǎn)井、低產(chǎn)井、措施井、關(guān)停井5類(lèi)，分別計(jì)算其遞減率（圖4）。

圖4 水平井、穩(wěn)定生產(chǎn)井、低產(chǎn)井、措施井、關(guān)停井預(yù)測(cè)曲線(xiàn)圖

將評(píng)估單元?jiǎng)澐譃?小類(lèi)的產(chǎn)量構(gòu)成，分別擬合每一類(lèi)型產(chǎn)量遞減規(guī)律（表3）。評(píng)估出單元的SEC 儲(chǔ)量為 39.82×108m3（表 3）。

表3 產(chǎn)量構(gòu)成法計(jì)算的SEC儲(chǔ)量表

通過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)須二段氣藏由于多數(shù)井處于構(gòu)造大斷裂附近，裂縫系統(tǒng)排水量大，排水實(shí)施情況將直接影響氣藏的開(kāi)發(fā)效果。實(shí)際上須二段氣藏對(duì)SEC儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)的井主要只有4口。由此可以得知該氣藏4口重點(diǎn)井的遞減率控制對(duì)本區(qū)塊的SEC儲(chǔ)量至關(guān)重要。采用該方法可以得知某氣藏主要貢獻(xiàn)SEC儲(chǔ)量的重點(diǎn)井。

3.3 兩種方法計(jì)算結(jié)果對(duì)比

外方評(píng)估新場(chǎng)須二段氣藏SEC儲(chǔ)量為38.5×108m3，采用了整體單元法遞減率9.46%的取值；若采用后幾個(gè)月的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合情況下，整體單元法遞減率為42.72%，SEC儲(chǔ)量為29.23×108m3；產(chǎn)量構(gòu)成法進(jìn)行評(píng)估該氣藏SEC儲(chǔ)量為39.82×108m3。由此可以看出，產(chǎn)量構(gòu)成法評(píng)估的儲(chǔ)量最大，外方評(píng)估結(jié)果介于整體單元法2和產(chǎn)量構(gòu)成法之間（表 4）。

表4 兩種方法計(jì)算結(jié)果對(duì)比表

新場(chǎng)須二段氣藏屬于裂縫氣藏，單井差異較大，受水侵影響，為關(guān)井?dāng)?shù)占比較大的評(píng)估單元，對(duì)于類(lèi)似這種氣藏來(lái)說(shuō)，運(yùn)用產(chǎn)量構(gòu)成法能夠克服非地質(zhì)因素對(duì)產(chǎn)量的影響，為外方評(píng)估中合理增加單元SEC儲(chǔ)量提供依據(jù)，合理地評(píng)估氣藏單元的SEC儲(chǔ)量。

4 結(jié)論

1）已開(kāi)發(fā)正生產(chǎn)SEC儲(chǔ)量一般采用遞減曲線(xiàn)評(píng)估。遞減初始產(chǎn)量、產(chǎn)量初始遞減率、經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量是制約遞減曲線(xiàn)法評(píng)估SEC儲(chǔ)量的三大因素。

2）對(duì)于致密砂巖氣藏中評(píng)估單元整體生產(chǎn)井?dāng)?shù)穩(wěn)定，單井生產(chǎn)規(guī)律相似的氣藏，采用整體單元產(chǎn)量遞減曲線(xiàn)法評(píng)估能夠滿(mǎn)足SEC儲(chǔ)量的可靠度要求。

3）對(duì)于單井產(chǎn)量差異較大的氣田，生產(chǎn)井?dāng)?shù)、生產(chǎn)制度變化導(dǎo)致整體單元的產(chǎn)量波動(dòng)較大時(shí)，開(kāi)展生產(chǎn)井生產(chǎn)規(guī)律分類(lèi)，分別求取遞減率，采用產(chǎn)量構(gòu)成法評(píng)估，能夠克服關(guān)停井、措施等生產(chǎn)制度變化對(duì)產(chǎn)量的影響，較合理的評(píng)估氣田SEC儲(chǔ)量。