《頁巖氣資源/儲量計算與評價技術規范》在涪陵頁巖氣田的應用

蔡 進，潘利生

中國石化江漢油田分公司勘探開發研究院 （湖北 武漢 430223）

涪陵頁巖氣田是中國首個最大型整裝頁巖氣田，截至2017年底已提交探明儲量6 008×108m3，累積建成產能達百億方，年產氣量超過60×108m3，成為中國石化“氣化長江經濟帶”行動的重要資源基礎[1]。涪陵頁巖氣田一期產建區目前已投產井255口，有豐富的地震資料、測井資料、分析化驗資料和鉆井資料，為DZ/T 0254—2014《頁巖氣資源/儲量計算與評價技術規范》（以下簡稱《規范》）的應用和實施提供了充分的條件[2]。基于《規范》規定的評價標準和計算方法，在涪陵頁巖氣田開展頁巖氣資源量計算工作，對該區塊后續地質研究和開發部署有著重要的意義。

1 《規范》的主要內容和實施意義

《規范》主要內容包括術語和定義、地質儲量計算、計算參數確定、技術可采、經濟評價、經濟可采和未發現原地資源量計算以及綜合評價等內容。

作為我國第一個頁巖氣地質行業標準，《規范》的實施有利于在各大頁巖氣田開展頁巖氣資源評價工作，對我國頁巖氣的開發和廣泛利用提供了依據，有助于頁巖氣產業的長遠、快速、健康發展。

2 《規范》的應用

2.1 應用背景

《規范》中將頁巖氣勘探開發分為4個階段：勘探階段、評價階段、先導性試驗階段、產能建設和生產階段。涪陵頁巖氣田在先導性試驗階段對產建區進行物探實施，明確構造特征、應力分布、巖石力學參數和TOC平面分布特征，開展直井和水平井組先導性試驗，并達到頁巖氣井產量起算表征，落實關鍵參數，提交探明儲量。目前氣田已進入產能建設和生產階段，開展頁巖氣資源量/儲量計算可取得比較可靠的評價結果[3]。

2.2 資源量計算方法

《規范》中指出頁巖氣總資源量為游離氣、吸附氣和溶解氣的地質資源量之和。涪陵頁巖氣田一期產建區上部氣層中不含原油，則無溶解氣地質資源量，因此利用體積法和容積法分別計算吸附氣和游離氣的資源量，計算公式如下：

吸附氣計算公式為：Gx=0.01AghρyCx/Zi

游離氣資源量計算公式為：Gy＝0.01AghФSgi/Bgi

頁巖氣總地質儲量計算公式為：Gz=Gx+Gy

式中：Gz為頁巖氣總地質儲量，108m3；Gx為頁巖氣吸附氣資源量，108m3；Gy為頁巖氣游離氣資源量，108m3；Ag為含氣面積，km2；h為有效厚度，m；ρy為頁巖質量密度，t/m3；Cx為頁巖吸附氣含量，m3/t；Zi為原始氣體偏差系數，無因次；Ф為有效孔隙度，f；Sgi為原始含氣飽和度，f；Bgi為原始頁巖氣體積系數，無因次。

目前國內勘探開發程度較高的頁巖氣區塊主要集中在四川盆地，其中涪陵頁巖氣田焦石壩區塊JY1-JY3井區五峰—龍馬溪組已于2014年提交探明儲量，運用靜態法計算地質儲量約1 067×108m3，可采儲量266×108m3。利用動態法（物質平衡法和數值模擬法）進行單井產能評價結果顯示，可采儲量計算結果較為可靠，可廣泛運用于四川盆地及周邊地區。

2.3 計算參數取值及結果匯總

1）含氣面積（Ag）。《規范》中對含氣面積中探明含氣面積、控制含氣面積和預測含氣面積做了具體的定義，充分利用地震、鉆井、測井和測試資料，結合研究氣藏分布規律，確定氣藏邊界，編制構造圖，圈定含氣面積，依據查明的頁巖氣藏的各類地質邊界，如斷層、地層變化等確定邊界。此次涪陵頁巖氣田資源量計算邊界圈定原則為：以焦石壩區塊一期產建區鉆井控制的邊界即為已查明的頁巖氣藏地質邊界為界圈定面積。

2）有效厚度（h）。《規范》明確指明有效厚度為達到儲量計算標準的含氣頁巖層段中具有產氣能力的那部分儲層厚度。涪陵頁巖氣田主要含氣頁巖段為奧陶系五峰組-志留系龍馬溪組龍一段，利用區內直井評價井相關資料，以巖心分析和測井資料為基礎，研究巖性、物性、電性與含氣性關系，確定本區含氣頁巖段有效厚度。

3）頁巖質量密度（ρy）。《規范》規定頁巖質量密度為視頁巖質量密度，可由取心實驗測定方法獲得。在涪陵頁巖氣田，主要利用區內焦頁A井對目的層段的密度分析樣品，與密度測井資料建立關系圖版，計算出區塊內其他直井評價井目的層密度，作為計算所需的密度。

4）吸附氣含量（Cx）。《規范》規定吸附氣含量可通過等溫吸附實驗法得到，但由于國內頁巖氣取心現階段多按照常規勘探取心流程，并進行浸水試驗等，在這個過程中巖心暴露時間長，往往造成大量的天然氣逸散，造成目前國內現場獲取的含氣量參數偏低，也造成利用現場含氣量測試獲得含氣量數值計算儲量偏低[4]。因此本次資源量計算含氣量參數暫用測井解釋成果。

5）孔隙度（Ф）。《規范》中并沒有明確關于孔隙度取值的要求，因此關于計算公式孔隙度值的確定，本次計算采用巖心分析成果資料，以理論模型為基礎，利用實驗分析的參數值與各測井信息進行敏感性分析，充分考慮測井計算結果的精度，選用基于“經驗統計法計算礦物含量和孔隙度”[5]完成本次儲量研究區導眼井頁巖氣層孔隙度的精細解釋，對單井孔隙度，利用單軸覆壓孔隙度與地面孔隙度的關系式進行覆壓校正，依據覆壓校正結果，獲取直接評價井含氣頁巖段孔隙度數據。

6）含氣飽和度（Sgi）。《規范》中沒有明確關于含氣飽和度取值的要求，本次計算利用密度測井法計算含水飽和度，建立焦石壩地區全巖分析黏土礦物與實測含水飽和度模型，單元平均含氣飽和度采用算術平均法和孔隙體積權衡法2種方法確定[6]。綜合這2種方法，由于孔隙體積權衡法綜合了各井間多參數的影響因素，更能接近氣藏的實際，綜合考慮，含氣飽和度最終選取孔隙體積權衡法計算結果，作為計算所需的含氣飽和度數據。

7）原始頁巖氣體積系數（Bgi）。《規范》明確了原始頁巖氣體積系數由公式：Bgi=PscZiT/PiTsc求得。原始地層壓力（Pi）和地層溫度（T）是指折算氣藏中部的地層壓力和底層溫度，Psc指地面標準壓力，Tsc指地面標準溫度；原始氣體偏差系數（Zi）可由實驗室氣體樣品測定，也可根據頁巖氣組分和相對密度求得。涪陵頁巖氣田五峰組-龍馬溪組頁巖氣藏有4口井取得高壓物性資料，根據高壓物性分析數據來確定氣藏天然氣體積系數換算因子。

2.4 資源量計算結果

在前文計算參數取值完成的基礎上，利用《規范》中關于頁巖氣資源量計算靜態法（體積法和容積法）計算公式，計算出涪陵頁巖氣田一期產建區五峰-龍馬溪組含氣頁巖段地質資源量約2 800×108m3，詳見表1。

3 結論

1）《規范》制定了詳細的頁巖氣資源量/儲量計算方法和評價原則，比較符合目前國內頁巖氣勘探開發的現狀，滿足了頁巖氣田勘探開發評價的需要，有利于頁巖氣的勘探開發和管理。

2）依據《規范》中對高勘探程度區資源量/儲量評價和計算的原則和方法，對涪陵頁巖氣田一期產建區含氣頁巖段頁巖氣資源量進行計算，方法易于實施，結果比較可靠，應用效果好，有助于氣田后續的開發工作。而對于中、低勘探程度區，在使用過程中可根據不同區塊地質特征，采用相應的評分權值，在中、低勘探程度區提高適用性。

表1 涪陵頁巖氣田一期產建區五峰——龍馬溪組頁巖氣資源量計算結果數據表