四川盆地頁(yè)巖氣開發(fā)指標(biāo)與開發(fā)潛力分析

劉 競(jìng) 徐海棠 余 果 李 龍

（中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院）

1 概況

頁(yè)巖氣在全球除了北美地區(qū)，主要分布在中國(guó)、南美洲、非洲、歐洲等地區(qū)。根據(jù)我國(guó)“頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011～2015年）”公布的數(shù)據(jù)，中國(guó)頁(yè)巖氣可采資源量為25×1012m3，約占全世界資源量的22%，與美國(guó)頁(yè)巖氣可采資源量（24.4×1012m3）大致相當(dāng)。

四川盆地海相富含有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖包括陡山沱組、筇竹寺組、大乘寺組和五峰—龍馬溪組4套地層，其中又以志留統(tǒng)龍馬溪組和寒武統(tǒng)筇竹寺組2套海相富含有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖最為典型，其分布面積廣、厚度大，與北美產(chǎn)氣頁(yè)巖相當(dāng)，頁(yè)巖氣勘探前景樂觀。

2 開發(fā)指標(biāo)分析

四川盆地頁(yè)巖氣的開發(fā)工作才剛剛起步，認(rèn)識(shí)程度還比較低，尚無(wú)工業(yè)開發(fā)的頁(yè)巖氣藏，投入開發(fā)的井也僅有4口。目前的研究成果表明，盆地頁(yè)巖氣地層與美國(guó)主要頁(yè)巖氣區(qū)頁(yè)巖地質(zhì)參數(shù)接近 （尤其是長(zhǎng)寧區(qū)塊與Haynesville頁(yè)巖氣藏）（表1），因此本文采用類比美國(guó)頁(yè)巖氣指標(biāo)，并結(jié)合盆地內(nèi)已投產(chǎn)頁(yè)巖氣井的生產(chǎn)情況來(lái)確定開發(fā)指標(biāo)。

2.1 井型

借鑒美國(guó)頁(yè)巖氣成熟的開發(fā)技術(shù)，采用水平井叢式井組。

2.2 初期單井產(chǎn)量

統(tǒng)計(jì)了美國(guó)6套頁(yè)巖的單井平均初始產(chǎn)量，可以看出，美國(guó)頁(yè)巖氣井的單井平均初始產(chǎn)量在（7.00～54.00）×104m3/d。表2中6套頁(yè)巖從左到右依次先后投產(chǎn)，各個(gè)頁(yè)巖的單井平均初始產(chǎn)量也是逐漸增加的，到Eagle Ford頁(yè)巖投產(chǎn)時(shí)，已經(jīng)達(dá)到54.0×104m3/d，這主要是由于水平井技術(shù)和水力壓裂技術(shù)的進(jìn)步促使初始產(chǎn)量大幅提升。由此說明，隨著技術(shù)進(jìn)步，頁(yè)巖氣藏的單井平均初始產(chǎn)量是可以進(jìn)一步提高的。

表1 長(zhǎng)寧地區(qū)與北美Haynesville頁(yè)巖評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)比

表2 美國(guó)6套頁(yè)巖的單井平均初始產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表

目前盆地內(nèi)已投產(chǎn)的四口井中，初期單井產(chǎn)量從（1～15）×104m3/d不等，其中水平井CN1井效果最好，初期日產(chǎn)（13～15）×104m3。 利用生產(chǎn)相對(duì)穩(wěn)定的2012年5～7月的數(shù)據(jù) （圖1），預(yù)測(cè)該井的穩(wěn)產(chǎn)能力（表3），以5.0×104m3/d產(chǎn)量生產(chǎn)，可以穩(wěn)產(chǎn)20個(gè)月，可見，在適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)制度下，該井具有較強(qiáng)的穩(wěn)產(chǎn)能力。

雖然CN1井試采日產(chǎn)量可達(dá)（13～15）×104m3，但該井位于井區(qū)內(nèi)含氣性好，壓力系數(shù)高的位置，新設(shè)計(jì)水平氣井在配產(chǎn)時(shí)應(yīng)考慮到氣藏的非均質(zhì)性。

圖1 CN1井采氣曲線

表3 四川盆地已投產(chǎn)頁(yè)巖氣井初期產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表

表4 CN1井穩(wěn)產(chǎn)能力預(yù)測(cè)

考慮目前盆地內(nèi)投產(chǎn)頁(yè)巖氣井太少，動(dòng)態(tài)資料缺乏，因此新投井配產(chǎn)不宜過高，加之應(yīng)盡量使氣藏保持一定規(guī)模的穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間，本文研究認(rèn)為新投產(chǎn)井單井初始產(chǎn)量為5.0×104m3/d。

2.3 遞減率

美國(guó)頁(yè)巖氣井的開采歷程具有典型的衰竭式開采特點(diǎn)：?jiǎn)尉懂a(chǎn)后產(chǎn)量在1年以內(nèi)急劇下降（下降65%～80%），隨著生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，產(chǎn)量繼續(xù)緩慢減少，單井生產(chǎn)壽命一般在25年以上。

統(tǒng)計(jì)美國(guó)6套頁(yè)巖的單井產(chǎn)量遞減率，可以看出美國(guó)主要頁(yè)巖氣藏的單井遞減率在第一年內(nèi)最大，從第二年開始每年的遞減逐漸減小，到第十年以后遞減率變化趨于穩(wěn)定，氣井以一個(gè)較低的產(chǎn)量平穩(wěn)生產(chǎn)。具體到單個(gè)頁(yè)巖氣藏（表5），Haynesville頁(yè)巖第一年的遞減率最大，為82%，這與該頁(yè)巖的初始產(chǎn)量較高有關(guān)。Barnett和Fayetteville頁(yè)巖的初始產(chǎn)量較為接近，它們?cè)诘谝荒甑漠a(chǎn)量遞減率也較為接近。

分析盆地內(nèi)生產(chǎn)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的WY2井生產(chǎn)情況，其月遞減率為3.4%，折算年遞減率33.97%（圖2）。

圖2 WY2井產(chǎn)量遞減曲線

表5 美國(guó)5套頁(yè)巖的單井產(chǎn)量遞減率統(tǒng)計(jì)

綜合以上情況并考慮技術(shù)進(jìn)步等因素，本文研究認(rèn)為頁(yè)巖氣遞減率確定為第一年40%，第二年33%，第三年20%，第四年10%，第5年8%，第六年7%，第七年6%，第八年5%，此后一直按5%遞減（表6）。

2.4 產(chǎn)能建設(shè)工作量

從美國(guó)6套頁(yè)巖近五年的完井井?dāng)?shù)看 （表7），頁(yè)巖氣藏產(chǎn)能建設(shè)可以以跨越式的方式發(fā)展，對(duì)于新開發(fā)的頁(yè)巖氣藏產(chǎn)能建設(shè)的工作量可以成倍地增加。例如新開發(fā)的Eagle Ford頁(yè)巖氣藏從2007～2011年，完鉆井?dāng)?shù)每年成倍數(shù)上升，以此來(lái)維持氣藏整體產(chǎn)量，并不斷地上產(chǎn)，這表明頁(yè)巖氣藏跨越式的發(fā)展是完全可以實(shí)現(xiàn)的（圖3）。Barnett頁(yè)巖產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)是依靠不斷增加生產(chǎn)井?dāng)?shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，筆者認(rèn)為，四川盆地頁(yè)巖氣開發(fā)可以借鑒此種方式進(jìn)行產(chǎn)能建設(shè)工作量安排。

表6 四川盆地頁(yè)巖氣遞減趨勢(shì)表

表7 美國(guó)主要6套頁(yè)巖的完鉆井工作量統(tǒng)計(jì)

圖3 Barnett頁(yè)巖產(chǎn)量-井?dāng)?shù)開發(fā)歷史圖（據(jù)EIA，2012）

3 開發(fā)潛力評(píng)價(jià)

根據(jù)王世謙等2010年 《四川盆地頁(yè)巖氣資源潛力評(píng)價(jià)與勘探目標(biāo)優(yōu)選價(jià)》的研究成果，四川盆地筇竹寺組和龍馬溪全區(qū)兩層合計(jì)頁(yè)巖氣總資源量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了整個(gè)四川盆地所有常規(guī)氣藏的天然氣地質(zhì)資源總量，說明盆地內(nèi)頁(yè)巖氣資源潛力豐富。

根據(jù)埋藏深度、地層壓力、有機(jī)質(zhì)含量和吸附氣量等，不同頁(yè)巖氣藏的采收率不同。統(tǒng)計(jì)美國(guó)5個(gè)主要頁(yè)巖氣藏的采收率，變化范圍為12%～80%。如埋藏較淺、地層壓力較低、有機(jī)質(zhì)豐度較高、吸附氣含量較高的Fayetteville頁(yè)巖氣藏的采收率可達(dá)80%；而埋藏較深、地層壓力較高、吸附氣所占比例相對(duì)較低的Barnett頁(yè)巖氣藏的采收率早期為7%～8%，隨著水平井和壓裂技術(shù)的進(jìn)步，采收率提高到了13.5%，預(yù)計(jì)最終可達(dá)25%左右。和四川盆地頁(yè)巖氣地質(zhì)條件較為接近的Haynesville頁(yè)巖采收率達(dá)到了35%，本文建議采收率為20%～25%（表8）。

表8 美國(guó)頁(yè)巖氣藏采收率統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)現(xiàn)有資料計(jì)算出美國(guó)典型頁(yè)巖氣藏的采氣速度大概在0.2%～3.8%之間，本文建議四川盆地頁(yè)巖氣采氣速度為1%～1.5%。

4 結(jié)論

（1）四川盆地頁(yè)巖氣藏的開發(fā)可以采用以下指標(biāo)：采用水平井開采，單井投產(chǎn)第一個(gè)月產(chǎn)量5×104m3/d，第一年累產(chǎn)1650×104m3，五年累產(chǎn)4300×104m3，十年累產(chǎn)6200×104m3，最終累計(jì)產(chǎn)氣9000×104m3左右。單井遞減率：第1年40%，第2年33%，第3～5年6%～8%，8年以后降為5%，最后以5%平穩(wěn)生產(chǎn)，生產(chǎn)周期30～40年。

圖4 四川盆地頁(yè)巖氣單井產(chǎn)量曲線

（2）四川盆地頁(yè)巖氣開發(fā)潛力較大，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，可以形成規(guī)模開發(fā)。

1 王世謙，陳更生，王蘭生，等.四川盆地頁(yè)巖氣資源潛力評(píng)價(jià)與勘探目標(biāo)優(yōu)選[R].成都：中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院，2010.

2 吳建發(fā)，鄒春艷，何軼果，等.寧201井區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖氣開發(fā)概念設(shè)計(jì)[R].成都：中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院，2012.

3 張大偉.《頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011～2015年）》解讀[J]，天然氣工業(yè)，2012，32（4）:6-8.

4 Kent A.Bowker，Barnett Shale gas production,Fort Worth Basin:Issues and discussion[J]，AAPG Bulletin，2007，91（4）.

5 John Shelton，Mike Burnaman，Wenwu Xia.The Significance of Shale Gas Development[J]，中國(guó)石油勘探，2009,3.