SEC儲量動態評估方法在煤層氣田中的應用——以鄂爾多斯盆地韓城區塊為例

伊 偉，熊先鉞，曹毅民，丁 蓉

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SEC儲量動態評估方法在煤層氣田中的應用——以鄂爾多斯盆地韓城區塊為例

伊 偉，熊先鉞，曹毅民，丁 蓉

(中石油煤層氣有限責任公司，北京 100028)

目前，煤層氣田的SEC儲量評估均采用動態評估法，在評估過程中存在參數取值多樣化、計算結果不一致等問題，為了解決這個問題，以鄂爾多斯盆地韓城區塊為例，綜合運用一系列與煤層氣的生產特點相適應的評估方法，優化各種參數，總結遞減規律。研究結果表明：根據構造和地質條件劃分地質單元，在此基礎上按照開發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律；綜合運用指數遞減、雙曲遞減、調和遞減等動態儲量遞減方法建立典型曲線，可以用來檢驗儲量評估結果的合理性；對于一個單元進行儲量評估過程中，遞減率的取值要充分考慮后期增產措施的影響。

產量歸一化；動態評估；靜態評估；SEC儲量；韓城區塊

煤層氣資源是非常規能源的重要組成部分，煤層氣儲量是煤層氣企業制定勘探開發規劃的重要依據。在石油行業領域，SEC準則是評估剩余可采儲量的常規方法，尤其是SEC儲量動態評估方法在各大油田的儲量評估中均取得了非常好的應用效果，很好地指導了油氣田的勘探開發[1-5]。我國在煤層氣開發方面起步相對較晚，實踐證明煤層氣資源量是非常可觀的，在我國能源結構中的比重越來越大，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，同時也為了更好地指導開發生產，2015年開始，國內的部分煤層氣企業采用SEC容積法對煤層氣儲量進行了評估，通過幾年的實踐發現，SEC容積法不能滿足儲量評估的需求，2017年開始采用SEC動態法對煤層氣儲量進行評估。相對于SEC容積法而言，SEC動態法的評估結果更接近實際情況。

由于SEC儲量動態評估方法應用到煤層氣領域的時間較短，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，這些對評估結果都會產生較大的影響，目前未見相關詳細研究的報道。因此，筆者以鄂爾多斯盆地韓城區塊煤層氣田為例，詳細介紹SEC儲量動態評估方法在煤層氣田中的應用，并對評估過程中遇到的問題進行分析，以期指導煤層氣儲量的評估。

1 儲量動態評估方法

韓城區塊位于鄂爾多斯盆地東緣，是我國初步實現規?；_發的典型中高階煤煤層氣田，儲層非均質性較強，導致煤層氣井的生產情況比較復雜[6-7]，同一時期各井所處的生產階段差別較大，大部分煤層氣井的遞減規律較復雜，并且在遞減過程中存在遞減率波動且幅度大問題。影響儲量評估結果的因素包括開發方式的改變、停排井的影響、新井投產和老井儲層改造等方面[8]，上述各種要素都會對遞減規律和遞減率產生影響。為了保證評估儲量的準確性和客觀性，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小于常規天然氣井，并且生產規律與常規天然氣井也存在差別。區別于常規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行儲量評估，可以提高評估結果的準確性。評估單元是按照地質特征、開發狀態、開發方式和開發階段進行劃分的。評估單元劃分的合理性直接影響到對遞減規律的認識，合理劃分的評估單元可以較準確地反映出整體產量的遞減規律，否則遞減規律認識不清楚，對產量的預測不能做到客觀真實，從而對評估結果的準確性有較大影響[9]。

韓城區塊內發育兩條規模較大的二級斷層，以斷層為邊界劃分地質單元：薛峰南斷層以北為薛峰地質單元，前高斷層以西為芝源地質單元；兩條斷層中間區域按煤層埋深進一步劃分為2個地質單元，分別為板橋地質單元和魏東地質單元。據此，將韓城區塊劃分為4個地質單元，每個地質單元作為一個一級評估單元。在每個一級評估單元內部，結合開發狀態(已開發正生產儲量、已開發未生產儲量、未開發儲量)、開發階段(前期排水階段、產量上升階段、產量穩產階段、產量遞減階段)等基本原則，最終主要以開發效果來劃分二級評估單元，據此，最終將韓城區塊共劃分為12個評估單元，其中包括6個Ⅰ類評估單元、4個Ⅱ類評估單元和2個Ⅲ類評估單元。

圖1為各類評估單元的典型井在1個生產周期內產量曲線圖，從圖中可以看出不同類評估單元生產井的穩產期和遞減率均不同，Ⅰ類評估單元生產井的穩產期最長，遞減率也最小，Ⅲ類評估單元生產井的穩產期最短且遞減率也最大。

圖1 韓城區塊不同評估單元生產井產量歸一化曲線圖

經過以上評估單元的劃分規則，提高了評估結果的準確性，避免把所有煤層氣井劃為一個評估單元進行評估而導致遞減規律認識不清。對于開發較早的單元來說，采用以上評估單元的劃分方法，其遞減規律較清晰，可利用產量遞減法預測最終可采儲量；對于開發較晚的單元，由于部分新井處于上產期或穩產期，無法確定遞減規律，此類評估單元可以采用類比法進行可采儲量預測；類比的單元一般選擇地質條件類似、開發方式一致進行儲量預測。

1.2 典型曲線的建立

典型曲線就是采用一個評估單元內的單井平均產量歸一化方法建立的單井產量遞減模型，一個評估單元的經濟可采儲量可以通過單元內的典型曲線和井數求積得到。確定合理的典型曲線要選擇遞減規律，確定生產極限并建立遞減模型。這種方法對于地質條件相同的區塊來說，可以充分利用不同生產時間的井來分析遞減規律[10-12]。

1.2.1 遞減類型

由于煤層氣井產氣過程的特殊性，每次進行井下作業之后都會進入一個新的生產周期，按照“降壓—上產—穩產—遞減”的模式進行生產，所以在1口煤層氣井的生命期內，遞減類型也可能不同，整個遞減階段是兩種或者兩種以上遞減模型的組合。以韓城區塊典型井A井為例(圖2)，該井自投產以來因井下故障進行作業一次，作業前后屬于2個生產周期，穩產時間和遞減規律均有所差別，應充分考慮這2個生產周期，對該井建立不同的遞減模型。因此，在實際建模過程中，要根據實際生產情況不斷優化調整遞減模型。煤層氣井的遞減規律主要有指數遞減、雙曲遞減及調和遞減3種類型[13]，其中以指數遞減為主，指數遞減的井占比60%以上。根據韓城地區煤層氣田的生產特點，對于任何1口煤層氣井來說，在整個生命周期內可以根據生產周期選擇分段式遞減類型的組合。

圖2 韓城區塊A井生產曲線

1.2.2 生產極限

單井的生產極限有兩種，即技術生產極限和經濟生產極限，前者是指在目前的技術條件下，當井口產氣量為0時的生產年限，主要根據井底流壓計算得出；后者是根據盈利計算得出，即當盈利為0時的生產年限，經濟生產極限就要充分考慮氣價、成本和投資等經濟參數的變化[14-15]。

韓城區塊煤層氣田主要采取排水–降壓–采氣的方式進行生產，產量與井底流壓緊密關聯，井底流壓升高時產量下降，井底流壓降低時產量升高。因此，根據計算得出：Ⅰ類評估單元的技術生產極限為23~25 a，經濟生產極限為13~15 a；Ⅱ類評估單元的技術生產極限為18~20 a，經濟生產極限為10~12 a；Ⅲ類評估單元的技術生產極限為13~15 a，經濟生產極限為8~10 a。根據國內外煤層氣井的壽命情況以及動態儲量評估的原則，目前韓城區塊采用經濟生產極限，后期根據每年的生產情況進行調整。

1.2.3 遞減模型

本次建立的遞減模型為一個生產周期的模型，通過分析不同類評估單元的煤層氣單井產量和井底流壓歸一化曲線(圖1、圖3)可以看出：①Ⅰ類評估單元生產井的上產期約為6個月，穩產期約為15個月，然后經歷一個快速遞減期，約為6個月，月遞減率約為1.5%，隨后遞減率逐漸變??；②Ⅱ類評估單元生產井的上產期約為8個月，穩產期約為12個月，然后經歷一個快速遞減期，約為6個月，月遞減率約為1.4%，隨后遞減率逐漸變小；③Ⅲ類評估單元生產井的上產期約為10個月，穩產期約為10個月，然后經歷一個快速遞減期，約為6個月，月遞減率約為1.2%，隨后遞減率逐漸變小；④井底流壓前半年的遞減率較快，隨后逐漸變慢，末期逐漸趨于一個穩定值上下波動，這主要與煤層氣的產氣機理有關。

根據以上遞減規律建立遞減模型，可計算出Ⅰ類評估單元生產井的單井平均經濟可采儲量為610萬m3，Ⅱ類評估單元生產井的單井平均經濟可采儲量為570萬m3，Ⅲ類評估單元生產井的單井平均經濟可采儲量為350萬m3。

圖3 韓城區塊不同評估單元生產井井底流壓歸一化曲線

1.3 遞減率合理取值

有些評估單元進入遞減期，其遞減規律較明顯，但若后期采取增產措施，產氣效果又變好，短期內新的遞減規律不清，此時該評估單元遞減率的取值就需要參考該單元內單井儲量。

以韓城區塊W1井區為例，該生產單元2006年投產，時間較長。從W1井區的產量曲線(圖4)可以看出，煤層氣產量2012年初開始遞減，至2015年底屬于一個遞減階段，但在2015年底之后產量上升，維持半年后又開始一個新的遞減階段。通過分析井區生產情況，2015年底單元內部分井進行了儲層改造。因此，第2個遞減階段需要重新確定新的遞減率，即在整個生產過程中，不同的遞減階段確定相應的遞減率。

對煤層氣井采取增產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氣效果，并沒有增加評估單元的經濟可采儲量，此情況遞減率的取值應該不變；另一方面是采收率得到了提高進而增加了經濟可采儲量，這種情況應該重新選擇合適的遞減率。

圖4 韓城地區煤層氣田W1井區產量曲線

評估單元的儲量可以用單井的儲量進行驗證，當評估單元的儲量明顯大于或者小于所有單井儲量的計算結果時，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儲量動態評估結果的準確性；在煤層氣井的生產壽命中具有多個生產周期，因此，對于每一個生產周期的遞減率應該單獨研究，然后才能建立適合的遞減模型。

b.煤層氣井的遞減規律比較復雜，在建立遞減模型的時候要充分優選遞減類型，經濟生產極限的確定要根據每年經濟參數的變化而動態變化。

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

d.在SEC儲量動態評估中，單井經濟可采儲量可以檢驗評估結果的合理性，也是評估其他儲量(例如停排井儲量和未開發儲量)的基礎。隨著開發的進行，開發資料的不斷豐富，單井儲量需要不斷地更新計算才能得到客觀合理的單井經濟可采儲量。

e. 通過井底流壓遞減模型確定的單井生產極限是技術生產極限，通過盈利條件計算的單井生產極限是經濟生產極限，計算經濟可采儲量還需根據評估指定日的經濟參數來確定。

3 結語

SEC儲量動態評估方法可以用于煤層氣田的儲量評估，但實踐證明，為了保證儲量評估的準確性和客觀性，應用時需要根據實際煤儲層條件進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，評估單元的劃分應依據構造、煤儲層特征及開發現狀等因素劃分出不同級別的單元；依據遞減類型和生產極限選取典型煤層氣生產曲線，并建立遞減模型；在煤層氣井投產過程中，根據后期增產措施的影響效應，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、勘探開發綜合研究及煤層氣資源評價工作. E-mail：yiwei01@petrochina.com.cn

伊偉，熊先鉞，曹毅民，等. SEC動態儲量評估方法在煤層氣田中的應用——以鄂爾多斯盆地韓城區塊為例[J]. 煤田地質與勘探，2019，47(3)：105–108.

YI Wei，XIONG Xianyue，CAO Yimin，et al.Application of SEC dynamic reserves evaluation method in coalbed methane field：A case from Hancheng block in Ordos basin[J]. Coal Geology & Exploration，2019，47(3)：105–108.

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任公司科技項目(2017-KJ-05)

(責任編輯 范章群)