馮永玖，馮　淵，黃　瓊，付曉燕，王　曄，焦廷奎

(1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，陜西西安 710021；2.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室)

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神木氣田多層系致密氣藏有利區(qū)優(yōu)選

馮永玖1，2，馮淵1，2，黃瓊1，2，付曉燕1，2，王曄1，2，焦廷奎1，2

(1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，陜西西安 710021；2.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室)

神木氣田多層系致密氣藏以“縱向發(fā)育多套含氣層系，儲(chǔ)層致密、單層產(chǎn)量低”為主要特征，科學(xué)、準(zhǔn)確地優(yōu)選有利區(qū)是實(shí)現(xiàn)這類氣藏有效開(kāi)發(fā)的重要保障。綜合指數(shù)法綜合考慮了儲(chǔ)層巖性、物性、氣層厚度及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等多種因素，歸一化處理后，通過(guò)與產(chǎn)量的線性相關(guān)系數(shù)對(duì)各影響因素賦予不同權(quán)重，得到單層的綜合指數(shù)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合各層產(chǎn)氣量的貢獻(xiàn)率大小，將各單層的綜合指數(shù)加權(quán)求和，最后通過(guò)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)確定其界限，進(jìn)而預(yù)測(cè)有利區(qū)。該技術(shù)在神木氣田產(chǎn)能建設(shè)中得到了有效應(yīng)用。

神木氣田；多層系致密氣藏；有利區(qū)優(yōu)選；綜合指數(shù)法

有利區(qū)優(yōu)選對(duì)于油氣田開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)既是重點(diǎn)也是難點(diǎn),科學(xué)而準(zhǔn)確地優(yōu)選有利區(qū)是實(shí)現(xiàn)油氣田有效開(kāi)發(fā)、降低產(chǎn)能建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)。眾多學(xué)者在巖性油氣藏有利區(qū)優(yōu)選方面取得了一定的成果：鐘兵[1]在儲(chǔ)層描述、氣水分布規(guī)律研究和三維地質(zhì)建?；A(chǔ)上，形成了川中地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組低滲透氣藏有利區(qū)分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)選技術(shù)；張衛(wèi)華[2]應(yīng)用物探方法研究成藏主控要素及其空間組合關(guān)系，預(yù)測(cè)了大牛地氣田氣層有利區(qū)分布；龐雄奇[3]以區(qū)域蓋層、沉積相、界面勢(shì)能和烴源灶4個(gè)功能要素組合預(yù)測(cè)了大民屯凹陷古近系沙河街組各層巖性油氣藏有利區(qū)。這些預(yù)測(cè)方法在其巖性油氣藏勘探開(kāi)發(fā)中取得了良好的應(yīng)用效果。

科學(xué)地優(yōu)選有利區(qū)是實(shí)現(xiàn)多層系致密氣藏經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)的重要保障，而傳統(tǒng)的有利區(qū)優(yōu)選技術(shù)雖然考慮了氣層厚度、物性參數(shù)、試氣產(chǎn)量等因素，但對(duì)多因素多層系的交互影響及相關(guān)性欠考慮，也鮮有提及優(yōu)選的有利區(qū)是否滿足經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)的條件。

1　氣田概況

神木氣田地處鄂爾多斯盆地東部生烴中心，資源量豐富[4-5]，縱向發(fā)育太原組、山西組、石盒子組等多套含氣層系，但儲(chǔ)層物性差(平均滲透率0.73×10-3μm2)、單層產(chǎn)量低，是典型的“三低”多層系致密砂巖氣藏[6]。

神木氣田與榆林、大牛地、子洲、米脂氣田相鄰(圖1)，勘探面積為2.5×104km2[5]，區(qū)域構(gòu)造隸屬于鄂爾多斯盆地一級(jí)構(gòu)造單元伊陜斜坡東北部，構(gòu)造形態(tài)為一個(gè)寬緩的西傾斜坡[7]。區(qū)內(nèi)上古生界石炭系-二疊系主要發(fā)育一套海陸交互的含煤地層，自下而上依次是本溪組(C2b)、太原組(P1t)、山西組(P1s)、石盒子組(P2sh)及石千峰組(P3q)。神木氣田主要?dú)獠仡愋蜑榈彤a(chǎn)、低豐度、中深層特大型致密砂巖氣藏[5]，上古生界儲(chǔ)層中氣源主要來(lái)自石炭-二疊系下部煤巖與暗色泥巖[8]，產(chǎn)氣層主要為上古生界二疊系太原組、山西組、石盒子組[9]，其中太原組為三角洲-陸表海沉積環(huán)境，北部發(fā)育三角洲平原分流河道砂體，南部發(fā)育三角洲前緣水下分流河道砂體；山西組為海退三角洲沉積，發(fā)育三角洲平原分流河道砂體；中二疊世早期，氣候炎熱干燥，石盒子組則為河流-湖泊三角洲沉積為主，下部發(fā)育一套厚層三角洲平原分流河道砂體。

圖1　神木氣田位置

2　影響產(chǎn)能的主要因素

對(duì)于廣覆式生烴、多層系致密巖性氣藏而言，優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)集體是天然氣富集成藏的主要因素[10-11]，為了研究產(chǎn)氣量的控制因素，建立了神木氣田單層試氣產(chǎn)量與有效儲(chǔ)層厚度、孔隙度、滲透率、泥質(zhì)含量、含氣飽和度的關(guān)系(圖2)。結(jié)果表明，有效儲(chǔ)層厚度、孔隙度、滲透率、含氣飽和度、儲(chǔ)能系數(shù)整體趨勢(shì)與試氣產(chǎn)量有正相關(guān)關(guān)系，儲(chǔ)層泥質(zhì)含量與試氣產(chǎn)量有負(fù)相關(guān)關(guān)系，但表征線性相關(guān)性的相關(guān)系數(shù)差異較大且普遍較低，這說(shuō)明對(duì)于儲(chǔ)層致密的巖性氣藏來(lái)講，儲(chǔ)層巖性、含氣性等單一因素對(duì)氣井產(chǎn)能的影響有限，氣井產(chǎn)能大小是多因素綜合影響的結(jié)果，單一因素?zé)o法全面評(píng)價(jià)產(chǎn)能。

圖2　儲(chǔ)層各地質(zhì)因素與氣井試氣產(chǎn)量關(guān)系

3　綜合指數(shù)法

單井產(chǎn)能評(píng)價(jià)是有利區(qū)優(yōu)選的基礎(chǔ)，綜合指數(shù)法是在單井產(chǎn)能評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上結(jié)合儲(chǔ)層分布規(guī)律進(jìn)行橫向預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)到面的有利區(qū)預(yù)測(cè)。

具體方法是先求算每口氣井的單層評(píng)價(jià)指數(shù)，再加權(quán)求算氣井合層評(píng)價(jià)指數(shù)，最后結(jié)合井間預(yù)測(cè)，確定有利區(qū)平面分布特征。

3.1單層綜合指數(shù)(F)

對(duì)于致密巖性氣藏，任何儲(chǔ)層巖性、物性等單因素都無(wú)法全面決定氣井產(chǎn)能的大小，但通過(guò)對(duì)它們進(jìn)行組合分析，可以較為科學(xué)、全面表征單層產(chǎn)能特征[12]。

先將有效儲(chǔ)層厚度、孔隙度、滲透率、含氣飽和度和泥質(zhì)含量劃分為與產(chǎn)能成正比的參數(shù)和與產(chǎn)能成反比的參數(shù)，再將它們進(jìn)行歸一化，采用加權(quán)平均的方法對(duì)其進(jìn)行疊加，得到單層綜合指數(shù)F，F(xiàn)值越大，表示儲(chǔ)層的產(chǎn)能越大。

(1)

式中：ki——第i個(gè)參數(shù)的權(quán)重；Xi——第i個(gè)參數(shù)歸一化值。在實(shí)際計(jì)算中，由于各個(gè)參數(shù)的單位不統(tǒng)一，大小相差懸殊，故首先對(duì)參數(shù)進(jìn)行歸一化處理，將各個(gè)參數(shù)的值統(tǒng)一標(biāo)定到0～1，值越靠近1，代表儲(chǔ)層質(zhì)量越高。

對(duì)于與產(chǎn)能成正比的參數(shù)(如孔隙度、滲透率等)，標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

(2)

對(duì)于與產(chǎn)能成反比的參數(shù)(如泥質(zhì)含量)，標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

(3)

式中：Ni——第i個(gè)儲(chǔ)層參數(shù)值；Nimax——第i個(gè)儲(chǔ)層參數(shù)中的最大值；Ximin——第i個(gè)儲(chǔ)層參數(shù)中的最小值。

(4)

(5)

由于有效儲(chǔ)層厚度、滲透率與產(chǎn)量的相關(guān)性較大，其綜合指數(shù)的權(quán)重系數(shù)也相對(duì)較高，而泥質(zhì)含量對(duì)產(chǎn)量的影響最小，其綜合指數(shù)的權(quán)重系數(shù)也最低(表1)。

表1　儲(chǔ)層單因素在綜合指數(shù)中的權(quán)重系數(shù)ki

3.2合層綜合指數(shù)(W)

結(jié)合產(chǎn)氣剖面測(cè)試、分層試氣結(jié)果，通過(guò)對(duì)文中單層綜合指數(shù)(F)的加權(quán)求和，可以得到多層疊合區(qū)的合層綜合指數(shù)W，W越大，指示疊合區(qū)合采井的產(chǎn)量越高。

W=aFh8+bFs1+cFs2+dFt

(6)

式中：Fh8——盒8段產(chǎn)氣層的綜合指數(shù)；Fs1——山1段產(chǎn)氣層的綜合指數(shù)；Fs2——山2段產(chǎn)氣層的產(chǎn)能指數(shù)；Ft——太原組產(chǎn)氣層的綜合指數(shù)；a、b、c、d分別為盒8、山1、山2、太原組的產(chǎn)氣貢獻(xiàn)權(quán)重。通過(guò)單層產(chǎn)氣剖面(圖3)、試氣成果，可以確定各層的產(chǎn)能貢獻(xiàn)權(quán)重。通過(guò)綜合分析，a=0.21，b=0.10，c=0.38，d=0.31。

從計(jì)算的合層綜合指數(shù)W與單井產(chǎn)氣量相關(guān)性來(lái)看，R2為0.6068，相關(guān)系數(shù)較高，能較為全面的反映儲(chǔ)層產(chǎn)氣能力，可作為多層系氣藏有利區(qū)優(yōu)選的依據(jù)。

3.3綜合指數(shù)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

本文評(píng)價(jià)出的合層綜合指數(shù)(W)以現(xiàn)行的氣價(jià)

圖3　各小層產(chǎn)氣剖面測(cè)試統(tǒng)計(jì)

及開(kāi)發(fā)技術(shù)為條件，求得其經(jīng)濟(jì)極限值，以合層綜合指數(shù)(W)的經(jīng)濟(jì)極限值優(yōu)選有利區(qū)，可以指導(dǎo)氣田進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的開(kāi)發(fā)。

相關(guān)指標(biāo)計(jì)算與預(yù)測(cè)按照中國(guó)石油天然氣股份有限公司統(tǒng)一的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，應(yīng)用現(xiàn)金流法以現(xiàn)行氣價(jià)評(píng)價(jià)不同產(chǎn)量時(shí)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，當(dāng)其稅后收益率達(dá)到行業(yè)要求的稅后內(nèi)部收益率基準(zhǔn)值12%時(shí)，單井產(chǎn)量為1.30×104m3/d(圖4)；當(dāng)單井經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量定為1.30×104m3/d，對(duì)應(yīng)的有利區(qū)綜合指數(shù)W值為20(圖5)，意味著只有當(dāng)某區(qū)塊的綜合指數(shù)W值大于20時(shí)，開(kāi)發(fā)才具有經(jīng)濟(jì)效益。

圖5　單井產(chǎn)量與合層綜合指數(shù)(W)關(guān)系

4　有利區(qū)優(yōu)選結(jié)果及應(yīng)用

確定了經(jīng)濟(jì)極限的綜合指數(shù)W值，結(jié)合氣田沉積微相及儲(chǔ)層分布規(guī)律，分別建立神木氣田盒8、山1、山2和太原組4個(gè)目的層單層綜合指數(shù)F的平面分布特征，并在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用公式(4)求取合層綜合指數(shù)W，進(jìn)而定量化刻畫(huà)多層系疊合巖性氣藏有利區(qū)(圖6)。優(yōu)選結(jié)果顯示，以S3井區(qū)為例，合層綜合指數(shù)W大于20的有利區(qū)主要分布于SH1-S18、S14-S3-S20-S37和S4-S35-S30三條區(qū)帶上，面積365.3 km2。

綜合指數(shù)法優(yōu)選有利區(qū)自2011年開(kāi)始在神木氣田進(jìn)行應(yīng)用，4年來(lái)，在優(yōu)選的有利區(qū)內(nèi)完鉆開(kāi)發(fā)井405口井，Ⅰ+Ⅱ類井比例達(dá)到90.3%，試氣平均無(wú)阻流量達(dá)到11.5×104m3/d(圖7)，較以往探井提高了2倍以上，平均單井產(chǎn)量1.5×104m3/d。開(kāi)發(fā)實(shí)踐表明該方法在多層系氣藏經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)中發(fā)揮了重要作用，對(duì)氣田的開(kāi)發(fā)具有直接指導(dǎo)作用。

圖6　S3井區(qū)合層綜合指數(shù)(W)等值線圖

圖7　探井與歷年開(kāi)發(fā)井試氣產(chǎn)量分布

5　結(jié)語(yǔ)

對(duì)于鄂爾多斯盆地多層系致密巖性氣藏，氣井產(chǎn)能受多層系、多參數(shù)綜合影響，儲(chǔ)層巖性、物性等單因素都無(wú)法全面決定氣井產(chǎn)能的大小，而綜合指數(shù)法通過(guò)加權(quán)與產(chǎn)能相關(guān)的氣層因素，構(gòu)建單層綜合指數(shù)和合層綜合指數(shù)，并考慮經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，在有利區(qū)優(yōu)選過(guò)程中將地質(zhì)因素與動(dòng)態(tài)指標(biāo)項(xiàng)結(jié)合，為多層系致密巖性油氣藏在經(jīng)濟(jì)條件下定量化優(yōu)選有利區(qū)提供了一種有效的方法。該方法在鄂爾多斯盆地神木氣田的應(yīng)用結(jié)果證明了其有效性和可行性。

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編輯：王金旗

1673-8217(2016)05-0036-05

2016-03-11

馮永玖，工程師，碩士，1981年生，2008年畢業(yè)于吉林大學(xué)地質(zhì)系，現(xiàn)主要從事天然氣開(kāi)發(fā)研究工作。

中石油股份公司重大專項(xiàng)“致密氣藏開(kāi)發(fā)重大工程技術(shù)研究”(2010E-23)資助。

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