一種評價頁巖氣水平井氣層產氣性的方法

葉應貴　王振興　廖如剛　石元會

摘 要：采用Delphi法優選建模參數，建立一種利用工區均方根產能指數預測頁巖氣井水平段氣層無阻流量的方法，在四川盆地某頁巖氣田應用65口井，無阻流量計算誤差平均不超過±30%，產氣性評價符合率達到89.2%。

關鍵詞：頁巖氣；水平井；氣層；產氣性；評價方法

頁巖氣是一種新型清潔能源，是國內外非常規能源開發的熱點之一。由于國內頁巖氣開發起步相對較晚，成本高，風險極大，技術門檻高，導致各類投資相對較少，包括頁巖氣水平井地質導向后的水平段氣層產氣性定量評價在內，許多關鍵技術研發方面仍處于空白狀態。

1 技術背景

頁巖氣層產氣性評價常用方法，主要是利用頁巖氣儲層孔隙度、含氣飽和度、總有機碳含量、含氣量等關鍵參數綜合評價，多表現為“定性”。由于缺乏頁巖氣水平井水平段氣層無阻流量錄測井預測方法，頁巖氣儲層錄測井解釋評價和頁巖氣水平井隨鉆地質導向后的水平段氣層產氣性評價很少使用無阻流量參數，也無法通過可比的評估對象進行壓裂測試效果預測。隨著頁巖氣開發的深入和實踐經驗的豐富，研究基于儲層特征和壓裂作業資料的頁巖氣水平井水平段氣層產氣性評價方法是非常必要的，能有效提高頁巖氣勘探開發綜合效益。

2 評價模型與方法

2.1 參數選取

建模參數包括：產氣性待評價氣層，需依據傳統方法解釋的優質頁巖氣層（Ⅰ類）、頁巖氣層（Ⅱ類），不包括含氣層（Ⅲ類）；頁巖氣水平井水平段氣層長度、壓裂液總量、支撐劑用量、無阻流量、單井產能指數、工區均方根（RMS）產能指數等，采用Delphi（德爾斐）分析法。

Delphi法核心是采用背對背的通信方式征詢專家組成員的預測意見，經過幾輪征詢，使專家小組的預測意見趨于集中，最后做出符合市場未來發展趨勢的預測結論。Delphi法特點是依據一定的程序，以反復填寫問卷搜集各方意見，并采用匿名方式，專家組成員之間不發生橫向聯系，互相不討論。經過幾輪反復征詢和反饋，專家意見逐步趨于集中，最后形成可靠的集體判斷結果。因此，該方法也常被稱為專家評價法。

2.2 評價模型

評價頁巖氣井水平段氣層產氣性工作流程見圖1。

（1）根據工區內頁巖氣水平井已試井資料，包括頁巖氣水平井水平段氣層長度Ln、壓裂液總量VFn、支撐劑用量VSn和無阻流量QAOFn（n為1，2，…，N），確定工區單井樣本的產能指數IAOFn和全體建模樣本的均方根（RMS）產能指數IAAOF，計算模型：

IAOFn=QAOFn/（VFn+VSn）/Ln

IAAOF=[（IAOF12+IAOF22+…+IAOFn2）/N]1/2

（2）確定待評價頁巖氣井水平段氣層長度Lx。

（3）估算待評價井水平段氣層水力壓裂用壓裂液總量VFx、支撐劑用量VSx。

（4）利用模型QAOFx=IAAOF×Lx×（VFx+VSx）計算待評價頁巖氣井水平段氣層無阻流量QAOFx，通過實例驗證QAOFx計算結果，通常要求相對誤差不超過±20%。

（5）根據QAOFx評價待預測頁巖氣井水平段氣層產氣性。

2.3 具體方法

（1）根據工區內頁巖氣水平井已試井資料確定平均產能指數IAAOF：

確定均方根（RMS）產能指數IAAOF方法是：根據工區內頁巖氣水平井已試井資料，確定建模井數量N，要求N？芏6；根據錄井或測井解釋結果，獲取每口已試井的頁巖氣水平井水平段氣層長度Ln（n=1，2，…，N）；根據壓裂作業記錄資料，獲取每口已試井的頁巖氣水平井水平段氣層水力壓裂用壓裂液總量VFn、支撐劑用量VSn、無阻流量QAOFn；通過公式IAOFn=QAOFn/（VFn+VSn）/Ln計算每口已試井單井建模樣本的產能指數IAOFn。

式中：已試井無阻流量QAOFn，單位為104m3/d；

已試井壓裂液體積VFn，單位為104m3；

已試井支撐劑體積VSn，單位為104m3；

已試井頁巖氣水平井水平段氣層長度Ln，單位為100m。

已試井產能指數IAOFn，單位為104m3/d/104m3/100m。

通過公式IAAOF=[（IAOF12+IAOF22+…+IAOFn2）/N]1/2計算工區已試井建模樣本的均方根（RMS）產能指數IAAOF。

（2）確定待評價頁巖氣井水平段氣層長度Lx。

（3）估算待評價頁巖氣井水平段氣層水力壓裂用壓裂液總量VFx、支撐劑用量VSx。

（4）利用模型QAOFx=IAAOF×Lx×（VFx+VSx）計算待評價頁巖氣井水平段氣層無阻流量QAOFx。

式中：待評價井無阻流量QAOFx，單位為104m3/d；

待評價井壓裂液體積VFx，單位為104m3；

待評價井支撐劑體積VSx，單位為104m3；

待評價井頁巖氣水平井水平段氣層長度Lx，單位為100m；

待評價井產能指數IAAOF，單位為104m3/d/104m3/100m。

（5）根據QAOFx評價待預測頁巖氣井水平段氣層產氣性；評價標準：

待評價井無阻流量？芏100×104m3/d，為特高產井；

待評價井無阻流量？芏50×104m3/d，為高產井；

待評價井無阻流量？芏10×104m3/d，為中等產能井；

待評價井無阻流量<10×104m3/d，為低產井。

（6）輸出計算和評價結果。

3 應用效果

頁巖氣井水平段氣層產氣性定量評價方法已在四川盆地某頁巖氣田JSB、PQ等區塊應用65口井，水平井水平段氣層產氣性評價符合率達到89.2%，無阻流量計算誤差平均不超過±30%，評價精度高、效果好，能滿足現場頁巖氣井無阻流量快速預測和水平段氣層產氣性評價工作需要，能提高頁巖氣勘探開發綜合效益，提升了江漢測錄井公司頁巖氣儲層錄測井評價技術實力和服務水平。

4 結束語

給出的頁巖氣水平井水平段氣層產氣性定量評價方法，主要是基于錄測井解釋的優質頁巖氣層（Ⅰ類）、頁巖氣層（Ⅱ類）和已試井資料，快速求取建模井單井頁巖氣水平井水平段氣層產能指數和工區均方根（RMS）產能指數，進而計算待預測井水平段氣層無阻流量。通過計算得到的無阻流量評價其產氣性，較好地解決了錄測井現場頁巖氣水平井水平段氣層產氣性快速評價問題，能夠滿足頁巖氣水平井隨鉆地質導向后的水平段頁巖氣層產氣性評價需求。方法簡便易行，成本低，深受現場人員歡迎。

參考文獻

[1]郭旭生.南方海相頁巖氣“二元富集”規律——四川盆地及周緣龍馬溪組頁巖氣勘探實踐認識[J].地質學報，2014，88（7）：1209-1218.

[2]石文睿，張超謨，張占松，等.涪陵頁巖氣田焦石壩頁巖氣儲層含氣量測井評價[J].測井技術，2015，39（3）：357-362.

[3]張建平，葉應貴，廖勇，等.頁巖氣水平井水平段氣層產氣性評價方法[P].CN2016108184303，2016-09-12.

作者簡介：葉應貴（1968-），男，本科，高級工程師，研究方向為頁巖氣勘探與開發。

*通訊作者：石元會。