江蓉蓉 劉 韻 廖開貴
中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院
美國證券交易委員會SEC規(guī)定,凡在美國上市的石油公司,必須按照規(guī)定的準則和要求進行儲量評估[1]。中國石化作為在美國紐約證券交易上市石油公司,根據(jù)SEC準則進行油氣儲量評估已經(jīng)成為儲量管理的重要內(nèi)容[2]。SEC儲量評估方法中,產(chǎn)量遞減曲線預測法是針對已開發(fā)正生產(chǎn)致密砂巖氣藏的重要評估方法[3],在遞減初始產(chǎn)量、經(jīng)濟極限產(chǎn)量確定的情況下,運用該方法的關鍵是遞減率的合理確定。按照中石化SEC儲量評估規(guī)則:任何儲層類型和驅(qū)動類型的油氣田(藏),當其開發(fā)已進入遞減階段,并擁有至少有6個月的歷史遞減數(shù)據(jù)時,均可采用產(chǎn)量遞減曲線預測法預測已開發(fā)正生產(chǎn)(PDP)油氣藏未來的產(chǎn)量[4]。當個別評估單元存在大比例低產(chǎn)井、措施井、關停井等原因占比較大時會造成的產(chǎn)量變化,對部分井產(chǎn)量遞減率影響較大,從而影響整個單元的遞減率,此時的遞減法預測SEC儲量不能真實的反映單元實際開發(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算SEC儲量準確與否的關鍵[6]。
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)氣藏的儲量評估[7]。目前,該方法仍是最常用的儲量動態(tài)評估方法之一[8],美國能源信息署(EIA)公布的頁巖氣儲量計算主要借助于Arps遞減方法[9]。Arps遞減分析的通用模型為雙曲遞減模式:
當n=0時為指數(shù)遞減,公式(1)簡化為:
當n=1時為調(diào)和遞減,公式(1)簡化為:
式中q表示遞減階段中t時刻的產(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)量與時間關系法分析產(chǎn)量隨時間的變化關系是確定產(chǎn)量遞減類型的關鍵[10],但必須有充足的生產(chǎn)動態(tài)資料,只有當已開發(fā)油田進入開發(fā)中后期階段,才出現(xiàn)明顯的遞減規(guī)律(圖1)。
圖1 不同遞減類型產(chǎn)量與時間關系曲線示意圖
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,60%以上的SEC儲量評估單元(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)律的評估單元的儲量變化。Arps遞減曲線法給出了SEC儲量的計算公式:
式中N表示SEC儲量,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)濟極限產(chǎn)量,104m3/mon。
對于符合指數(shù)遞減的評估,其SEC儲量表達式為:
通過公式(5),得知評估單元的遞減初始產(chǎn)量、遞減率、經(jīng)濟極限都是影響SEC儲量的主要因素。當遞減初始產(chǎn)量越高、經(jīng)濟極限產(chǎn)量越低、遞減率越低時,得到的SEC儲量越大。但在實際儲量評估過程中,遞減初始產(chǎn)量、經(jīng)濟極限通常是確定的,此時遞減率影響大。遞減率越小,SEC儲量越大,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 新場須二段氣藏遞減率對儲量變化的影響展示表
四川盆地老區(qū)的產(chǎn)量預測通常采用整體單元產(chǎn)量遞減法預測。就是將整個評估單元的全部井作為一個整體,選取有規(guī)律的單元生產(chǎn)曲線遞減段進行擬合,最終選擇符合率高的遞減模型進行擬合,計算單元遞減率[12]。
目前,新場氣田上三疊統(tǒng)須家河組氣藏產(chǎn)量遞減規(guī)律主要為指數(shù)遞減、雙曲線遞減2種類型。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,因此在實際建模過程中模型選擇不是唯一的、對應的遞減率不同,同一產(chǎn)量歷史數(shù)據(jù)采取不同遞減階段曲線也有不同遞減率[13]。通常評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SEC儲量造成影響,且氣藏產(chǎn)量基數(shù)越大,造成的SEC儲量影響越大。此時,遞減率的取值合理與否對SEC儲量的計算至關重要。
當氣田有穩(wěn)定的產(chǎn)量遞減趨勢時,采用整體單元遞減法進行預測較為準確[14]。但評估單元內(nèi)如果有新井投產(chǎn)、關停井、修井、人為頻繁調(diào)整工作制度等生產(chǎn)制度調(diào)整時,造成的產(chǎn)量變化對遞減率的影響較大,如:新井的投入和提產(chǎn)會減緩整體遞減率;關停井、修井會增大整體遞減率。此時采用整體單元遞減法預測無法真正體現(xiàn)評估單元內(nèi)所有井的遞減規(guī)律。
為了解決評估單元中新井投入、市場銷售或管線原因限產(chǎn)、部分井短期措施,個別井開發(fā)狀況差異大等因素造成產(chǎn)量的波動,掩蓋了氣藏真實遞減規(guī)律以及不同評估尺度影響遞減率的取值。針對這一問題提出產(chǎn)量構(gòu)成法,即分析產(chǎn)量構(gòu)成,細分評估單元,精細求取每個單元遞減率,計算相應的SEC儲量[15]。
其做法是以遞減趨勢預測為基礎,對評估單元內(nèi)不同情況的生產(chǎn)井進行區(qū)分,將開發(fā)井按投產(chǎn)時間和井型劃分單元,包括按穩(wěn)產(chǎn)井、不穩(wěn)定老井和新井,對幾類井分別進行產(chǎn)量預測,之后對各類井SEC儲量求和得到整個單元的SEC儲量。若階段新老井中同時存在水平井和直井,則在分階段新老井的基礎上分井型進行評估[16]。這樣做可以消除因新井、關停井、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儲量評估結(jié)果更能及時反映單元實際開發(fā)生產(chǎn)情況。這種分類預測再疊加構(gòu)成整體的方法稱為產(chǎn)量構(gòu)成法[17]。
其中生產(chǎn)趨勢穩(wěn)定的井,指保持連續(xù)開井,規(guī)律生產(chǎn)段時間至少2年以上,能夠反映氣藏目前階段遞減規(guī)律的井[18]。對這部分井使用遞減法,優(yōu)選遞減類型確定評估SEC儲量[19];生產(chǎn)趨勢波動的井是指措施或不定時開關井等因素影響較大的井,其采氣曲線波動較大,沒有明顯的遞減規(guī)律。對這部分井采用類比法,參考氣藏地質(zhì)條件相當?shù)睦暇€(wěn)定生產(chǎn)井的生產(chǎn)規(guī)律確定其SEC儲量。對于開采時間短的井,則借鑒歷史上投入新井的單井SEC儲量變化趨勢進行分析,新建產(chǎn)能區(qū)塊無規(guī)律借鑒時,類比相同氣藏類型、相同層位、井型的穩(wěn)定生產(chǎn)老井,將其歸一化生產(chǎn)曲線作為階段新井遞減率取值依據(jù),以確保單井增加SEC儲量的合理性[20]。
筆者以新場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估SEC儲量,對比其差異。新場須二段氣藏目前處于試采階段。新場須二段氣藏地區(qū)發(fā)育多方向斷層,斷距小,深部多斷達中三疊統(tǒng)雷口坡組上部,儲集層發(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、致密儲層。新場須二段氣藏2 000年建產(chǎn),目前共有試采井共14口,開井生產(chǎn)10口,其中水平井1口,直井13口。
選取整個遞減階段的曲線進行擬合,遞減類型為指數(shù)遞減。選取剛開始遞減時的生產(chǎn)階段擬合,遞減率為9.46%,SEC儲量38.5×108m3(圖2),此時用的遞減率沿用之前一段產(chǎn)量遞減率,這一時期整體曲線下降趨勢比較緩慢。實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儲量偏大。
圖2 新場須二段氣藏產(chǎn)量預測曲線圖(高值)
選取生產(chǎn)時間最近的一段遞減階段進行擬合,遞減率為42.7%,對應的單元SEC儲量為29.23×108m3,這一時期全部老井基本都進入了遞減階段、部分井關井,遞減率大,對應的SEC儲量偏小(圖3)。
圖3 新場二段氣藏產(chǎn)量預測曲線圖(低值)
由此可見,選取不同階段的遞減階段擬合得到的遞減率不同,對單元SEC儲量影響較大。采用整體單元法計算儲量時,遞減率的選取合理性尤其重要,同時也存在一定的主觀因素(表2)。
表2 不同生產(chǎn)階段遞減率對應SEC儲量展示表
為消除開井數(shù)的波動及措施井對遞減率的影響從而導致SEC儲量的評估結(jié)果不可靠,按照產(chǎn)量構(gòu)成法將新場須二段氣藏10口生產(chǎn)老井進行歸類,劃分為水平井、穩(wěn)定生產(chǎn)井、低產(chǎn)井、措施井、關停井5類,分別計算其遞減率(圖4)。
圖4 水平井、穩(wěn)定生產(chǎn)井、低產(chǎn)井、措施井、關停井預測曲線圖
將評估單元劃分為5小類的產(chǎn)量構(gòu)成,分別擬合每一類型產(chǎn)量遞減規(guī)律(表3)。評估出單元的SEC 儲量為 39.82×108m3(表 3)。
表3 產(chǎn)量構(gòu)成法計算的SEC儲量表
通過研究,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,排水實施情況將直接影響氣藏的開發(fā)效果。實際上須二段氣藏對SEC儲量的貢獻的井主要只有4口。由此可以得知該氣藏4口重點井的遞減率控制對本區(qū)塊的SEC儲量至關重要。采用該方法可以得知某氣藏主要貢獻SEC儲量的重點井。
外方評估新場須二段氣藏SEC儲量為38.5×108m3,采用了整體單元法遞減率9.46%的取值;若采用后幾個月的數(shù)據(jù)進行擬合情況下,整體單元法遞減率為42.72%,SEC儲量為29.23×108m3;產(chǎn)量構(gòu)成法進行評估該氣藏SEC儲量為39.82×108m3。由此可以看出,產(chǎn)量構(gòu)成法評估的儲量最大,外方評估結(jié)果介于整體單元法2和產(chǎn)量構(gòu)成法之間(表 4)。
表4 兩種方法計算結(jié)果對比表
新場須二段氣藏屬于裂縫氣藏,單井差異較大,受水侵影響,為關井數(shù)占比較大的評估單元,對于類似這種氣藏來說,運用產(chǎn)量構(gòu)成法能夠克服非地質(zhì)因素對產(chǎn)量的影響,為外方評估中合理增加單元SEC儲量提供依據(jù),合理地評估氣藏單元的SEC儲量。
1)已開發(fā)正生產(chǎn)SEC儲量一般采用遞減曲線評估。遞減初始產(chǎn)量、產(chǎn)量初始遞減率、經(jīng)濟極限產(chǎn)量是制約遞減曲線法評估SEC儲量的三大因素。
2)對于致密砂巖氣藏中評估單元整體生產(chǎn)井數(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)量遞減曲線法評估能夠滿足SEC儲量的可靠度要求。
3)對于單井產(chǎn)量差異較大的氣田,生產(chǎn)井數(shù)、生產(chǎn)制度變化導致整體單元的產(chǎn)量波動較大時,開展生產(chǎn)井生產(chǎn)規(guī)律分類,分別求取遞減率,采用產(chǎn)量構(gòu)成法評估,能夠克服關停井、措施等生產(chǎn)制度變化對產(chǎn)量的影響,較合理的評估氣田SEC儲量。