伊 偉，熊先鉞，曹毅民，丁 蓉

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SEC儲量動(dòng)態(tài)評估方法在煤層氣田中的應(yīng)用——以鄂爾多斯盆地韓城區(qū)塊為例

伊 偉，熊先鉞，曹毅民，丁 蓉

(中石油煤層氣有限責(zé)任公司，北京 100028)

目前，煤層氣田的SEC儲量評估均采用動(dòng)態(tài)評估法，在評估過程中存在參數(shù)取值多樣化、計(jì)算結(jié)果不一致等問題，為了解決這個(gè)問題，以鄂爾多斯盆地韓城區(qū)塊為例，綜合運(yùn)用一系列與煤層氣的生產(chǎn)特點(diǎn)相適應(yīng)的評估方法，優(yōu)化各種參數(shù)，總結(jié)遞減規(guī)律。研究結(jié)果表明：根據(jù)構(gòu)造和地質(zhì)條件劃分地質(zhì)單元，在此基礎(chǔ)上按照開發(fā)效果劃分評估單元能夠客觀合理地分析煤層氣田的遞減規(guī)律；綜合運(yùn)用指數(shù)遞減、雙曲遞減、調(diào)和遞減等動(dòng)態(tài)儲量遞減方法建立典型曲線，可以用來檢驗(yàn)儲量評估結(jié)果的合理性；對于一個(gè)單元進(jìn)行儲量評估過程中，遞減率的取值要充分考慮后期增產(chǎn)措施的影響。

產(chǎn)量歸一化；動(dòng)態(tài)評估；靜態(tài)評估；SEC儲量；韓城區(qū)塊

煤層氣資源是非常規(guī)能源的重要組成部分，煤層氣儲量是煤層氣企業(yè)制定勘探開發(fā)規(guī)劃的重要依據(jù)。在石油行業(yè)領(lǐng)域，SEC準(zhǔn)則是評估剩余可采儲量的常規(guī)方法，尤其是SEC儲量動(dòng)態(tài)評估方法在各大油田的儲量評估中均取得了非常好的應(yīng)用效果，很好地指導(dǎo)了油氣田的勘探開發(fā)[1-5]。我國在煤層氣開發(fā)方面起步相對較晚，實(shí)踐證明煤層氣資源量是非?？捎^的，在我國能源結(jié)構(gòu)中的比重越來越大，所以煤層氣資源的儲量評估顯得尤為重要。為了加入上市儲量的評估范圍，同時(shí)也為了更好地指導(dǎo)開發(fā)生產(chǎn)，2015年開始，國內(nèi)的部分煤層氣企業(yè)采用SEC容積法對煤層氣儲量進(jìn)行了評估，通過幾年的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，SEC容積法不能滿足儲量評估的需求，2017年開始采用SEC動(dòng)態(tài)法對煤層氣儲量進(jìn)行評估。相對于SEC容積法而言，SEC動(dòng)態(tài)法的評估結(jié)果更接近實(shí)際情況。

由于SEC儲量動(dòng)態(tài)評估方法應(yīng)用到煤層氣領(lǐng)域的時(shí)間較短，評估過程中遇到了一系列問題，例如遞減類型、遞減率的確定、遞減模型的建立等，這些對評估結(jié)果都會產(chǎn)生較大的影響，目前未見相關(guān)詳細(xì)研究的報(bào)道。因此，筆者以鄂爾多斯盆地韓城區(qū)塊煤層氣田為例，詳細(xì)介紹SEC儲量動(dòng)態(tài)評估方法在煤層氣田中的應(yīng)用，并對評估過程中遇到的問題進(jìn)行分析，以期指導(dǎo)煤層氣儲量的評估。

1 儲量動(dòng)態(tài)評估方法

韓城區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地東緣，是我國初步實(shí)現(xiàn)規(guī)?；_發(fā)的典型中高階煤煤層氣田，儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)，導(dǎo)致煤層氣井的生產(chǎn)情況比較復(fù)雜[6-7]，同一時(shí)期各井所處的生產(chǎn)階段差別較大，大部分煤層氣井的遞減規(guī)律較復(fù)雜，并且在遞減過程中存在遞減率波動(dòng)且幅度大問題。影響儲量評估結(jié)果的因素包括開發(fā)方式的改變、停排井的影響、新井投產(chǎn)和老井儲層改造等方面[8]，上述各種要素都會對遞減規(guī)律和遞減率產(chǎn)生影響。為了保證評估儲量的準(zhǔn)確性和客觀性，主要從評估單元的劃分、典型曲線的建立、評估單元的遞減率取值等方面進(jìn)行研究。

1.1 評估單元的合理劃分

煤層氣井的單井控制面積遠(yuǎn)小于常規(guī)天然氣井，并且生產(chǎn)規(guī)律與常規(guī)天然氣井也存在差別。區(qū)別于常規(guī)天然氣井采用的單井儲量評估，煤層氣井大多按照評估單元進(jìn)行儲量評估，可以提高評估結(jié)果的準(zhǔn)確性。評估單元是按照地質(zhì)特征、開發(fā)狀態(tài)、開發(fā)方式和開發(fā)階段進(jìn)行劃分的。評估單元?jiǎng)澐值暮侠硇灾苯佑绊懙綄f減規(guī)律的認(rèn)識，合理劃分的評估單元可以較準(zhǔn)確地反映出整體產(chǎn)量的遞減規(guī)律，否則遞減規(guī)律認(rèn)識不清楚，對產(chǎn)量的預(yù)測不能做到客觀真實(shí)，從而對評估結(jié)果的準(zhǔn)確性有較大影響[9]。

韓城區(qū)塊內(nèi)發(fā)育兩條規(guī)模較大的二級斷層，以斷層為邊界劃分地質(zhì)單元：薛峰南斷層以北為薛峰地質(zhì)單元，前高斷層以西為芝源地質(zhì)單元；兩條斷層中間區(qū)域按煤層埋深進(jìn)一步劃分為2個(gè)地質(zhì)單元，分別為板橋地質(zhì)單元和魏東地質(zhì)單元。據(jù)此，將韓城區(qū)塊劃分為4個(gè)地質(zhì)單元，每個(gè)地質(zhì)單元作為一個(gè)一級評估單元。在每個(gè)一級評估單元內(nèi)部，結(jié)合開發(fā)狀態(tài)(已開發(fā)正生產(chǎn)儲量、已開發(fā)未生產(chǎn)儲量、未開發(fā)儲量)、開發(fā)階段(前期排水階段、產(chǎn)量上升階段、產(chǎn)量穩(wěn)產(chǎn)階段、產(chǎn)量遞減階段)等基本原則，最終主要以開發(fā)效果來劃分二級評估單元，據(jù)此，最終將韓城區(qū)塊共劃分為12個(gè)評估單元，其中包括6個(gè)Ⅰ類評估單元、4個(gè)Ⅱ類評估單元和2個(gè)Ⅲ類評估單元。

圖1為各類評估單元的典型井在1個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)產(chǎn)量曲線圖，從圖中可以看出不同類評估單元生產(chǎn)井的穩(wěn)產(chǎn)期和遞減率均不同，Ⅰ類評估單元生產(chǎn)井的穩(wěn)產(chǎn)期最長，遞減率也最小，Ⅲ類評估單元生產(chǎn)井的穩(wěn)產(chǎn)期最短且遞減率也最大。

圖1 韓城區(qū)塊不同評估單元生產(chǎn)井產(chǎn)量歸一化曲線圖

經(jīng)過以上評估單元的劃分規(guī)則，提高了評估結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免把所有煤層氣井劃為一個(gè)評估單元進(jìn)行評估而導(dǎo)致遞減規(guī)律認(rèn)識不清。對于開發(fā)較早的單元來說，采用以上評估單元的劃分方法，其遞減規(guī)律較清晰，可利用產(chǎn)量遞減法預(yù)測最終可采儲量；對于開發(fā)較晚的單元，由于部分新井處于上產(chǎn)期或穩(wěn)產(chǎn)期，無法確定遞減規(guī)律，此類評估單元可以采用類比法進(jìn)行可采儲量預(yù)測；類比的單元一般選擇地質(zhì)條件類似、開發(fā)方式一致進(jìn)行儲量預(yù)測。

1.2 典型曲線的建立

典型曲線就是采用一個(gè)評估單元內(nèi)的單井平均產(chǎn)量歸一化方法建立的單井產(chǎn)量遞減模型，一個(gè)評估單元的經(jīng)濟(jì)可采儲量可以通過單元內(nèi)的典型曲線和井?dāng)?shù)求積得到。確定合理的典型曲線要選擇遞減規(guī)律，確定生產(chǎn)極限并建立遞減模型。這種方法對于地質(zhì)條件相同的區(qū)塊來說，可以充分利用不同生產(chǎn)時(shí)間的井來分析遞減規(guī)律[10-12]。

1.2.1 遞減類型

由于煤層氣井產(chǎn)氣過程的特殊性，每次進(jìn)行井下作業(yè)之后都會進(jìn)入一個(gè)新的生產(chǎn)周期，按照“降壓—上產(chǎn)—穩(wěn)產(chǎn)—遞減”的模式進(jìn)行生產(chǎn)，所以在1口煤層氣井的生命期內(nèi)，遞減類型也可能不同，整個(gè)遞減階段是兩種或者兩種以上遞減模型的組合。以韓城區(qū)塊典型井A井為例(圖2)，該井自投產(chǎn)以來因井下故障進(jìn)行作業(yè)一次，作業(yè)前后屬于2個(gè)生產(chǎn)周期，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間和遞減規(guī)律均有所差別，應(yīng)充分考慮這2個(gè)生產(chǎn)周期，對該井建立不同的遞減模型。因此，在實(shí)際建模過程中，要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況不斷優(yōu)化調(diào)整遞減模型。煤層氣井的遞減規(guī)律主要有指數(shù)遞減、雙曲遞減及調(diào)和遞減3種類型[13]，其中以指數(shù)遞減為主，指數(shù)遞減的井占比60%以上。根據(jù)韓城地區(qū)煤層氣田的生產(chǎn)特點(diǎn)，對于任何1口煤層氣井來說，在整個(gè)生命周期內(nèi)可以根據(jù)生產(chǎn)周期選擇分段式遞減類型的組合。

圖2 韓城區(qū)塊A井生產(chǎn)曲線

1.2.2 生產(chǎn)極限

單井的生產(chǎn)極限有兩種，即技術(shù)生產(chǎn)極限和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)極限，前者是指在目前的技術(shù)條件下，當(dāng)井口產(chǎn)氣量為0時(shí)的生產(chǎn)年限，主要根據(jù)井底流壓計(jì)算得出；后者是根據(jù)盈利計(jì)算得出，即當(dāng)盈利為0時(shí)的生產(chǎn)年限，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)極限就要充分考慮氣價(jià)、成本和投資等經(jīng)濟(jì)參數(shù)的變化[14-15]。

韓城區(qū)塊煤層氣田主要采取排水–降壓–采氣的方式進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)量與井底流壓緊密關(guān)聯(lián)，井底流壓升高時(shí)產(chǎn)量下降，井底流壓降低時(shí)產(chǎn)量升高。因此，根據(jù)計(jì)算得出：Ⅰ類評估單元的技術(shù)生產(chǎn)極限為23~25 a，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)極限為13~15 a；Ⅱ類評估單元的技術(shù)生產(chǎn)極限為18~20 a，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)極限為10~12 a；Ⅲ類評估單元的技術(shù)生產(chǎn)極限為13~15 a，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)極限為8~10 a。根據(jù)國內(nèi)外煤層氣井的壽命情況以及動(dòng)態(tài)儲量評估的原則，目前韓城區(qū)塊采用經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)極限，后期根據(jù)每年的生產(chǎn)情況進(jìn)行調(diào)整。

1.2.3 遞減模型

本次建立的遞減模型為一個(gè)生產(chǎn)周期的模型，通過分析不同類評估單元的煤層氣單井產(chǎn)量和井底流壓歸一化曲線(圖1、圖3)可以看出：①Ⅰ類評估單元生產(chǎn)井的上產(chǎn)期約為6個(gè)月，穩(wěn)產(chǎn)期約為15個(gè)月，然后經(jīng)歷一個(gè)快速遞減期，約為6個(gè)月，月遞減率約為1.5%，隨后遞減率逐漸變小；②Ⅱ類評估單元生產(chǎn)井的上產(chǎn)期約為8個(gè)月，穩(wěn)產(chǎn)期約為12個(gè)月，然后經(jīng)歷一個(gè)快速遞減期，約為6個(gè)月，月遞減率約為1.4%，隨后遞減率逐漸變小；③Ⅲ類評估單元生產(chǎn)井的上產(chǎn)期約為10個(gè)月，穩(wěn)產(chǎn)期約為10個(gè)月，然后經(jīng)歷一個(gè)快速遞減期，約為6個(gè)月，月遞減率約為1.2%，隨后遞減率逐漸變?。虎芫琢鲏呵鞍肽甑倪f減率較快，隨后逐漸變慢，末期逐漸趨于一個(gè)穩(wěn)定值上下波動(dòng)，這主要與煤層氣的產(chǎn)氣機(jī)理有關(guān)。

根據(jù)以上遞減規(guī)律建立遞減模型，可計(jì)算出Ⅰ類評估單元生產(chǎn)井的單井平均經(jīng)濟(jì)可采儲量為610萬m3，Ⅱ類評估單元生產(chǎn)井的單井平均經(jīng)濟(jì)可采儲量為570萬m3，Ⅲ類評估單元生產(chǎn)井的單井平均經(jīng)濟(jì)可采儲量為350萬m3。

圖3 韓城區(qū)塊不同評估單元生產(chǎn)井井底流壓歸一化曲線

1.3 遞減率合理取值

有些評估單元進(jìn)入遞減期，其遞減規(guī)律較明顯，但若后期采取增產(chǎn)措施，產(chǎn)氣效果又變好，短期內(nèi)新的遞減規(guī)律不清，此時(shí)該評估單元遞減率的取值就需要參考該單元內(nèi)單井儲量。

以韓城區(qū)塊W1井區(qū)為例，該生產(chǎn)單元2006年投產(chǎn)，時(shí)間較長。從W1井區(qū)的產(chǎn)量曲線(圖4)可以看出，煤層氣產(chǎn)量2012年初開始遞減，至2015年底屬于一個(gè)遞減階段，但在2015年底之后產(chǎn)量上升，維持半年后又開始一個(gè)新的遞減階段。通過分析井區(qū)生產(chǎn)情況，2015年底單元內(nèi)部分井進(jìn)行了儲層改造。因此，第2個(gè)遞減階段需要重新確定新的遞減率，即在整個(gè)生產(chǎn)過程中，不同的遞減階段確定相應(yīng)的遞減率。

對煤層氣井采取增產(chǎn)措施可以帶來兩方面效果：一方面是評估單元的采氣速率得到了提高，這種情況只是加快了產(chǎn)氣效果，并沒有增加評估單元的經(jīng)濟(jì)可采儲量，此情況遞減率的取值應(yīng)該不變；另一方面是采收率得到了提高進(jìn)而增加了經(jīng)濟(jì)可采儲量，這種情況應(yīng)該重新選擇合適的遞減率。

圖4 韓城地區(qū)煤層氣田W1井區(qū)產(chǎn)量曲線

評估單元的儲量可以用單井的儲量進(jìn)行驗(yàn)證，當(dāng)評估單元的儲量明顯大于或者小于所有單井儲量的計(jì)算結(jié)果時(shí)，就要考慮遞減率的取值是否合適。

2 討論

a. 合理地劃分評估單元可以提高煤層氣SEC儲量動(dòng)態(tài)評估結(jié)果的準(zhǔn)確性；在煤層氣井的生產(chǎn)壽命中具有多個(gè)生產(chǎn)周期，因此，對于每一個(gè)生產(chǎn)周期的遞減率應(yīng)該單獨(dú)研究，然后才能建立適合的遞減模型。

b.煤層氣井的遞減規(guī)律比較復(fù)雜，在建立遞減模型的時(shí)候要充分優(yōu)選遞減類型，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)極限的確定要根據(jù)每年經(jīng)濟(jì)參數(shù)的變化而動(dòng)態(tài)變化。

c. 遞減率的取值要合理化，要確定增產(chǎn)措施是否對遞減率有影響，若只是單純地提高了產(chǎn)氣速率，則遞減率不變，若增加了可采儲量，遞減率就相應(yīng)地變化。

d.在SEC儲量動(dòng)態(tài)評估中，單井經(jīng)濟(jì)可采儲量可以檢驗(yàn)評估結(jié)果的合理性，也是評估其他儲量(例如停排井儲量和未開發(fā)儲量)的基礎(chǔ)。隨著開發(fā)的進(jìn)行，開發(fā)資料的不斷豐富，單井儲量需要不斷地更新計(jì)算才能得到客觀合理的單井經(jīng)濟(jì)可采儲量。

e. 通過井底流壓遞減模型確定的單井生產(chǎn)極限是技術(shù)生產(chǎn)極限，通過盈利條件計(jì)算的單井生產(chǎn)極限是經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)極限，計(jì)算經(jīng)濟(jì)可采儲量還需根據(jù)評估指定日的經(jīng)濟(jì)參數(shù)來確定。

3 結(jié)語

SEC儲量動(dòng)態(tài)評估方法可以用于煤層氣田的儲量評估，但實(shí)踐證明，為了保證儲量評估的準(zhǔn)確性和客觀性，應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)實(shí)際煤儲層條件進(jìn)行評估單元的合理劃分、典型曲線的建立、評估單元的遞減率值選取等方面的研究，以制定合理的評估辦法。其中，評估單元的劃分應(yīng)依據(jù)構(gòu)造、煤儲層特征及開發(fā)現(xiàn)狀等因素劃分出不同級別的單元；依據(jù)遞減類型和生產(chǎn)極限選取典型煤層氣生產(chǎn)曲線，并建立遞減模型；在煤層氣井投產(chǎn)過程中，根據(jù)后期增產(chǎn)措施的影響效應(yīng)，確定合理遞減率。

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Application of SEC dynamic reserves evaluation method in coalbed methane field：A case from Hancheng block in Ordos basin

YI Wei, XIONG Xianyue, CAO Yimin, DING Rong

(Petrochina Coalbed Methane Company Limited, Beijing 100028, China)

At present, all the SEC reserves evaluation of coalbed methane fields uses dynamic assessment methods. In the process of evaluation, the parameters and calculation results are various. In order to solve this problem, this paper takes the Hancheng block in Ordos basin as an example, a series of evaluation methods adapted to the production characteristics of coalbed methane have been comprehensively applied, optimizing various parameters, and summarizing the law of decline. The results show that geological units are divided according to tectonic conditions, and on this basis, evaluation units are divided according to development effect, which can objectively and reasonably analyze the law of coalbed methane field decline. A typical curve of dynamic reserves reduction, such as exponential decline, hyperbolic decline and harmonic decline, can be used to test the reasonableness of the results of reserves evaluation. For an evaluation unit, in the process of reserve evaluation, the effect of late production increase measures should be taken into full consideration when the value of decline rate is taken into account.

normalization method; dynamic assessment; static assessment; SEC reserves; Hancheng block

Scientific and Technological Projects of PetroChina Coalbed Methane Co., Ltd.(2017-KJ-05)

伊偉，1983年生，男，山東蒙陰人，碩士，工程師，從事煤層氣地質(zhì)、勘探開發(fā)綜合研究及煤層氣資源評價(jià)工作. E-mail：yiwei01@petrochina.com.cn

伊偉，熊先鉞，曹毅民，等. SEC動(dòng)態(tài)儲量評估方法在煤層氣田中的應(yīng)用——以鄂爾多斯盆地韓城區(qū)塊為例[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2019，47(3)：105–108.

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1001-1986(2019)03-0105-04

TE155

A

10.3969/j.issn.1001-1986.2019.03.017

2018-05-25

中石油煤層氣有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目(2017-KJ-05)

(責(zé)任編輯 范章群)