致密低滲氣藏儲(chǔ)量分類及穩(wěn)產(chǎn)對(duì)策研究
——以蘇里格蘇S區(qū)塊為例

李 爽，于 博，靳 輝，井元帥.

(長(zhǎng)城鉆探工程公司地質(zhì)研究院，遼寧盤錦 124010)

蘇里格氣田蘇S區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西北側(cè)，是典型的低壓、低滲、低豐度、非均質(zhì)性強(qiáng)的致密巖性氣藏。經(jīng)過(guò)10余年的開(kāi)發(fā)建設(shè)，該區(qū)塊在經(jīng)歷了開(kāi)發(fā)早期評(píng)價(jià)、快速上產(chǎn)等階段后，目前已全面進(jìn)入穩(wěn)產(chǎn)期。由于該氣田主體采用衰竭式降壓開(kāi)采，因此穩(wěn)產(chǎn)期內(nèi)每年需新動(dòng)用大量?jī)?chǔ)量以彌補(bǔ)產(chǎn)量遞減。而隨著開(kāi)發(fā)的深入，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量區(qū)不斷減少，儲(chǔ)層品質(zhì)逐漸下降，開(kāi)發(fā)對(duì)象日益復(fù)雜[1-3]。

為實(shí)現(xiàn)區(qū)塊的產(chǎn)能接替，延長(zhǎng)氣田穩(wěn)產(chǎn)期，提高最終采收率，在確定儲(chǔ)量規(guī)模的基礎(chǔ)上，開(kāi)展儲(chǔ)量分類研究，明確不同類型儲(chǔ)量構(gòu)成、分布及動(dòng)用程度，優(yōu)選優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量區(qū)優(yōu)先開(kāi)發(fā)，分類形成各類儲(chǔ)量的開(kāi)發(fā)策略[4]，制定穩(wěn)產(chǎn)調(diào)整方案，區(qū)塊最終采收率由20.0%提高到30.1%。該研究結(jié)果對(duì)蘇里格其它區(qū)塊開(kāi)發(fā)中后期的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)提供了一定的指導(dǎo)意義。

1 儲(chǔ)量評(píng)價(jià)[5-7]

截至2017年底，蘇S區(qū)塊完鉆各類氣井460口，累計(jì)鉆遇有效儲(chǔ)層厚度8 326.0 m；取芯5口，完成常規(guī)物性(孔隙度、滲透率、飽和度)分析共885樣次；投產(chǎn)各類氣井453口，日均開(kāi)井249口，日產(chǎn)氣137.5×104m3，累計(jì)產(chǎn)氣量83.5×108m3。

本次儲(chǔ)量評(píng)價(jià)研究以精細(xì)地質(zhì)研究為基礎(chǔ)，綜合測(cè)錄鉆等各項(xiàng)資料和成果，合理、準(zhǔn)確選取含氣面積、氣層厚度、含氣飽和度、溫度及壓力等參數(shù)。

1.1 計(jì)算方法

根據(jù)《蘇里格地區(qū)天然氣基本探明儲(chǔ)量計(jì)算辦法》要求，結(jié)合本區(qū)勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，蘇里格氣田蘇S區(qū)塊儲(chǔ)量計(jì)算采用容積法，計(jì)算公式如下：

式中G——天然氣原始地質(zhì)儲(chǔ)量(108m3)；

A——含氣面積(km2)；

h——平均有效厚度(m)；

Φ——平均有效孔隙度(f)；

Sgi——平均原始含氣飽和度(f)；

T——平均地層溫度(K)；

Tsc——地面標(biāo)準(zhǔn)溫度(K)；

Pi——平均原始地層壓力(MPa)；

Psc——地面標(biāo)準(zhǔn)壓力(MPa)；

Zi——原始?xì)怏w偏差系數(shù)，無(wú)因次量。

1.2 參數(shù)選取

計(jì)算單元：蘇S區(qū)塊目的層由下至上分為山1、盒8下、盒8上三個(gè)層段，細(xì)分為9個(gè)小層。本次以9個(gè)小層作為儲(chǔ)量計(jì)算單元。

含氣面積圈定：主要以有效厚度等值線圈定，并考慮砂體的分布范圍，有效厚度0 m線以上區(qū)域。

有效厚度：開(kāi)展儲(chǔ)層四性關(guān)系研究，依據(jù)測(cè)井解釋結(jié)果，結(jié)合產(chǎn)層與非產(chǎn)層顯示的測(cè)井參數(shù)值確定厚度下限，最終按面積加權(quán)求取。

隔夾層扣除標(biāo)準(zhǔn)：扣除氣層、含氣層中聲波時(shí)差小于220 ms/m，深側(cè)向電阻率小于15 Ω·m，密度大于2.52 g/cm3的儲(chǔ)層厚度；扣除氣層、含氣層中聲波時(shí)差小于220 ms/m，深側(cè)向電阻率小于15 Ω·m，密度大于2.52 g/cm3的儲(chǔ)層厚度。

有效孔隙度：采用測(cè)井計(jì)算、巖芯分析兩種方法對(duì)比綜合取值。

原始含氣飽和度：采用高壓壓汞、相滲透率和測(cè)井計(jì)算三種方法對(duì)比確定。

表1 蘇S區(qū)塊儲(chǔ)量計(jì)算參數(shù)取值Table 1 Reserve calculation parameters of Su S block

原始地層壓力：根據(jù)蘇里格氣田地層壓力與海拔關(guān)系式計(jì)算盒8段、山1段原始地層壓力，與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)誤差小于0.3%，綜合兩種方法盒8段、山1段原始地層壓力分別取值28.3 MPa、29.5 MPa。

地層溫度：根據(jù)蘇里格氣田深度與地層溫度關(guān)系式計(jì)算蘇S區(qū)塊盒8 段、山1段地層溫度分別為 378 K、379.1 K。

原始?xì)怏w偏差系數(shù)：根據(jù)氣體組份分析資料，盒8段、山1段分別取值0.950、0.961。

地面標(biāo)準(zhǔn)壓力、地面標(biāo)準(zhǔn)溫度分別取值0.101 MPa， 293.15 K。

1.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

蘇S區(qū)塊1-9小層復(fù)算儲(chǔ)量784.14×108m3，其中盒8段儲(chǔ)量548.58×108m3，山1段儲(chǔ)量235.56×108m3；多層疊加后，區(qū)塊平均儲(chǔ)量豐度為1.44×108/km2；在各層段中，4～7小層含氣面積大，儲(chǔ)量規(guī)模大，集中了60%以上的儲(chǔ)量。

表2 蘇S區(qū)塊儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果Table 2 Reserve calculation result of Su S block

1.4 儲(chǔ)量動(dòng)用程度

蘇S區(qū)塊含氣面積542.0 km2，復(fù)算地質(zhì)儲(chǔ)量784.14×108m3，采用井網(wǎng)控制的方法評(píng)價(jià)已動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量，蘇S區(qū)塊已動(dòng)用含氣面積142.51 km2，動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量240.21×108m3，分別占區(qū)塊面積的26.3%和儲(chǔ)量的30.6%，整體動(dòng)用程度較低，通過(guò)井網(wǎng)加密提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度和采收率潛力較大。

2 儲(chǔ)量分類

2.1 分類標(biāo)準(zhǔn)建立[8-10]

較高的儲(chǔ)量豐度是氣井高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。研究表明[6-7]，隨著儲(chǔ)量豐度的增加，高產(chǎn)井比例逐漸增高。儲(chǔ)量豐度是影響氣井產(chǎn)能的重要因素之一。此外，單層厚度越大、儲(chǔ)層縱向集中發(fā)育厚度越大、平面延伸規(guī)模越大，氣井產(chǎn)量越高。

圖1 蘇S區(qū)塊單儲(chǔ)系數(shù)與厚度散點(diǎn)圖Fig.1 Scatter plot of single storage coefficientandthickness in Su S block

靜態(tài)上選取儲(chǔ)層厚度、儲(chǔ)量豐度、單儲(chǔ)系數(shù)三種屬性，分別繪制單儲(chǔ)系數(shù)與厚度散點(diǎn)圖、單儲(chǔ)系數(shù)與儲(chǔ)量豐度散點(diǎn)圖，得出靜態(tài)儲(chǔ)層劃分界限。Ⅰ類儲(chǔ)層中靜態(tài)Ⅰ+Ⅱ井比例大于90%，井均有效厚度大于16 m，儲(chǔ)量豐度大于1.6 ×108m3/km2；Ⅱ類儲(chǔ)層中靜態(tài)Ⅰ+Ⅱ井比例大于70%，井均有效厚度8～16 m，儲(chǔ)量豐度大于0.8～1.6 ×108m3/km2；Ⅲ類儲(chǔ)層中靜態(tài)Ⅰ+Ⅱ井比例小于50%，井均有效厚度小于8m，儲(chǔ)量豐度小于0.8 ×108m3/km2。

圖2 蘇S區(qū)塊單儲(chǔ)系數(shù)與豐度散點(diǎn)圖Fig.2 Scatter plot of single storage coefficient and abundancein Su S block

表3 蘇里格氣田蘇S區(qū)塊儲(chǔ)層靜態(tài)分類Table 3 Static reservoir classification of Su Sblock in Sulige gas field

依據(jù)靜態(tài)分類標(biāo)準(zhǔn)，將蘇S區(qū)塊儲(chǔ)量分為3類：平面上，Ⅰ類儲(chǔ)量位于河道主體部位，有效砂體多層疊置，發(fā)育規(guī)模大、集中分布；Ⅱ類儲(chǔ)量圍繞一類儲(chǔ)層分布，位于河道邊部，有效砂體規(guī)模較大；Ⅲ類儲(chǔ)量主要分布在區(qū)塊邊部及河道間。

依據(jù)投產(chǎn)井單井預(yù)測(cè)最終累產(chǎn)，動(dòng)態(tài)上將蘇S區(qū)塊儲(chǔ)量分為4類。Ⅰ類儲(chǔ)量區(qū)單井預(yù)測(cè)最終累產(chǎn)氣大于3 500×104m3，平面上在區(qū)塊北部及中部地區(qū)零星分布；Ⅱ類儲(chǔ)量區(qū)單井預(yù)測(cè)最終累產(chǎn)氣大于2 200×104m3、小于3 500×104m3，圍繞Ⅰ類儲(chǔ)層呈條帶狀分布；Ⅲ類儲(chǔ)量區(qū)單井預(yù)測(cè)最終累產(chǎn)氣大于1 500×104m3、小于2 200×104m3，覆蓋北部及中部大部分區(qū)域，Ⅳ類儲(chǔ)量區(qū)單井預(yù)測(cè)最終累產(chǎn)氣小于1 500×104m3，主要分布在區(qū)塊東北角，中部以及南部。

綜合考慮儲(chǔ)層分布特征，結(jié)合動(dòng)、靜態(tài)分類結(jié)果，建立儲(chǔ)量綜合分類標(biāo)準(zhǔn)，最終將研究區(qū)儲(chǔ)量分為4種類型。

表4 蘇S區(qū)塊儲(chǔ)量綜合分類標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Comprehensive reserves classification criteria of Su S block

2.2 分類評(píng)價(jià)

各類儲(chǔ)量區(qū)分布面積比例分別為11.9%、44.8%、26.6%、16.7%，儲(chǔ)量規(guī)模分別為121.3×108m3、412.48×108m3、179.74×108m3、70.62×108m3。

從Ⅰ～Ⅳ類儲(chǔ)量區(qū)，有效厚度逐漸變薄，單井累積產(chǎn)氣量逐漸變低，儲(chǔ)量品質(zhì)變差，Ⅰ、Ⅱ類及部分Ⅲ類儲(chǔ)量對(duì)應(yīng)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量，豐度大于1.5 ×108m3/km2。

表5 蘇S區(qū)塊儲(chǔ)量綜合分類結(jié)果Table 5 Result of comprehensive reserves classificationin Su S block

Ⅰ類儲(chǔ)量區(qū)位于主河道主體部位，砂地比高，儲(chǔ)層連續(xù)性強(qiáng)，有效砂體規(guī)模大，縱向上多層疊置厚度大、分布集中，是開(kāi)發(fā)潛力最好的一類儲(chǔ)量，平均儲(chǔ)量豐度1.88×108m3/km2，平均有效厚度23.7 m、氣層厚度14.7 m，投產(chǎn)井全部為Ⅰ+ Ⅱ類井，井均預(yù)測(cè)最終累產(chǎn)氣3615×104m3。

Ⅱ類儲(chǔ)量區(qū)位于主河道邊部或次級(jí)河道，圍繞一類儲(chǔ)層分布，是分布范圍最廣泛的一類儲(chǔ)層分布范圍廣，有效砂體規(guī)模較大，平均儲(chǔ)量豐度1.69×108m3/km2，平均有效厚度18.9 m、氣層厚度11.2 m，投產(chǎn)井中Ⅰ+Ⅱ類井比例達(dá)到76.0%，其中Ⅰ類井比例10.5%、Ⅱ類井比例65.5%，井均預(yù)測(cè)最終累產(chǎn)氣2 072×104m3。

Ⅲ類儲(chǔ)量，主要分布在區(qū)塊南部、邊部及河道間，平均儲(chǔ)量豐度1.25×108m3/km2，平均有效厚度11.6 m、氣層厚度7.0 m，投產(chǎn)井中Ⅲ類井比例達(dá)到76.5%，井均預(yù)測(cè)最終累產(chǎn)氣1 034×104m3。

Ⅳ類儲(chǔ)量，位于南部井控低區(qū)域，平均儲(chǔ)量豐度0.78×108m3/km2，平均有效厚度5.8 m、氣層厚度3.9 m，井均預(yù)測(cè)最終累產(chǎn)氣719×104m3。

圖3 蘇S區(qū)塊中部區(qū)域儲(chǔ)量分類平面圖Fig.3 Reserve classification plan of the central region in Su S block

2.3 分類儲(chǔ)量動(dòng)用情況

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類儲(chǔ)量分別動(dòng)用含氣面積42.37、82.05、14.98、3.09 km2，動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量79.87×108m3、139.22×108m3、18.69×108m3、2.43×108m3，分別占各類儲(chǔ)量的65.8%、33.8%、10.4%、3.4%。

3 穩(wěn)產(chǎn)對(duì)策

3.1 各類儲(chǔ)量合理井網(wǎng)密度[11-12]

運(yùn)用經(jīng)濟(jì)極限井距法、合理采氣速度法、數(shù)值模擬法、動(dòng)態(tài)分析法及加三分差法，對(duì)合理井距進(jìn)行研究(表3)。綜合上述五種方法計(jì)算結(jié)果，確定工區(qū)合理井距為500 m～800 m。此外，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)量區(qū)已投產(chǎn)井預(yù)測(cè)最終累產(chǎn)氣分別為3 615、2 072、1 034×104m3，應(yīng)用泄氣半徑反推法計(jì)算得出氣井井均泄氣半徑分別為290 m、247 m和225 m。

綜合考慮目前完鉆井對(duì)砂體的控制程度及泄氣半徑的波及程度，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)量區(qū)域合理井距為500～600 m，合理井網(wǎng)密度2.8～4.7口/km2。

表6 合理井距計(jì)算結(jié)果Table 6 Calculations ofreasonable well spacing

3.2 穩(wěn)產(chǎn)方案設(shè)計(jì)[13-15]

按照井網(wǎng)對(duì)儲(chǔ)量的控制程度可將蘇S區(qū)塊分為井網(wǎng)完善區(qū)、井網(wǎng)基本控制區(qū)和井網(wǎng)為控制區(qū)3類。井網(wǎng)完善區(qū)主要指區(qū)塊中、北部600×600 m區(qū)域，下一步不再加密調(diào)整；井網(wǎng)基本控制區(qū)為區(qū)塊中部600×1 200 m井網(wǎng)區(qū)，可根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行區(qū)域加密；井網(wǎng)未控制區(qū)為南部大部分區(qū)域及中部部分區(qū)域，占蘇S區(qū)塊面積和儲(chǔ)量的60%以上，可依據(jù)各類儲(chǔ)量的合理井網(wǎng)密度整體部署。

在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，Ⅳ類儲(chǔ)量及部分Ⅲ類儲(chǔ)量單井累積產(chǎn)氣量達(dá)不到經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)氣量(1 277×104m3)，建議暫不開(kāi)發(fā)，因此穩(wěn)產(chǎn)方案設(shè)計(jì)主要針對(duì)Ⅰ、Ⅱ及部分Ⅲ類儲(chǔ)量。

蘇S區(qū)塊已經(jīng)穩(wěn)產(chǎn)9年，規(guī)劃年產(chǎn)能6.0億方/年，區(qū)塊年綜合遞減率23.4%，確定今后每年需彌補(bǔ)遞減1.4億方。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)量區(qū)分別采用600 m×600 m、500 m×500 m、500 m×500 m不規(guī)則菱形井網(wǎng)，按照Ⅰ類區(qū)100%動(dòng)用、Ⅱ類區(qū)100%動(dòng)用、Ⅲ類區(qū)30%動(dòng)用的原則依次動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量。

穩(wěn)產(chǎn)方案設(shè)計(jì)指標(biāo)：規(guī)劃產(chǎn)能規(guī)模6.0×108m3/a，產(chǎn)氣量5.4×108m3/a；穩(wěn)產(chǎn)期階段還可鉆直、叢式井?dāng)?shù)502口，建產(chǎn)能 16.43×108m3，動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量303.36×108m3；還能穩(wěn)產(chǎn)11.6年，至2030年穩(wěn)產(chǎn)期結(jié)束，Ⅰ、Ⅱ及部分Ⅲ類儲(chǔ)量分別支撐區(qū)塊穩(wěn)產(chǎn)0.7a、9.5a、1.4a，區(qū)塊最終預(yù)測(cè)累產(chǎn)氣163.62×108m3，采出程度30.1%。

表7 各類儲(chǔ)量井位部署統(tǒng)計(jì)Table 7 Statistics of well location deployment of various reserves

4 結(jié)論

通過(guò)蘇里格氣田S區(qū)塊儲(chǔ)量分類及穩(wěn)產(chǎn)策略，得到如下結(jié)論：

(1)建立動(dòng)靜結(jié)合的儲(chǔ)量分類標(biāo)準(zhǔn)，將研究區(qū)儲(chǔ)量分為4種類型：從Ⅰ～Ⅳ類儲(chǔ)量區(qū)，有效氣層厚度由23.7 m逐漸變薄至5.8 m，儲(chǔ)量豐度由1.88×108m3/km2逐漸變小至0.78×108m3/km2，單井預(yù)測(cè)最終累積產(chǎn)氣量由3 615×104m3逐漸變低至719.7×104m3。

(2)應(yīng)用多種氣藏工程方法確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)量區(qū)域合理井距為500～600 m，合理井網(wǎng)密度2.8～4.7口/km2。

(3)提出優(yōu)先開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量的合理動(dòng)用順序，按照Ⅰ類區(qū)100%動(dòng)用、Ⅱ類區(qū)100%動(dòng)用、Ⅲ類區(qū)30%動(dòng)用的原則依次動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量，整體規(guī)劃部署氣井502口，至2030年穩(wěn)產(chǎn)期結(jié)束Ⅰ、Ⅱ及部分Ⅲ類儲(chǔ)量分別支撐區(qū)塊穩(wěn)產(chǎn)0.7a、9.5a、1.4a，區(qū)塊最終預(yù)測(cè)累產(chǎn)氣163.62×108m3，采出程度30.1%。

(4)蘇S區(qū)塊儲(chǔ)量分類及穩(wěn)產(chǎn)對(duì)策研究對(duì)蘇里格其它區(qū)塊開(kāi)發(fā)中后期的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)提供了一定的指導(dǎo)意義。