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

李 爽，于 博，靳 輝，井元帥.

(長城鉆探工程公司地質研究院，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，是典型的低壓、低滲、低豐度、非均質性強的致密巖性氣藏。經(jīng)過10余年的開發(fā)建設，該區(qū)塊在經(jīng)歷了開發(fā)早期評價、快速上產(chǎn)等階段后，目前已全面進入穩(wěn)產(chǎn)期。由于該氣田主體采用衰竭式降壓開采，因此穩(wěn)產(chǎn)期內(nèi)每年需新動用大量儲量以彌補產(chǎn)量遞減。而隨著開發(fā)的深入，優(yōu)質儲量區(qū)不斷減少，儲層品質逐漸下降，開發(fā)對象日益復雜[1-3]。

為實現(xiàn)區(qū)塊的產(chǎn)能接替，延長氣田穩(wěn)產(chǎn)期，提高最終采收率，在確定儲量規(guī)模的基礎上，開展儲量分類研究，明確不同類型儲量構成、分布及動用程度，優(yōu)選優(yōu)質儲量區(qū)優(yōu)先開發(fā)，分類形成各類儲量的開發(fā)策略[4]，制定穩(wěn)產(chǎn)調整方案，區(qū)塊最終采收率由20.0%提高到30.1%。該研究結果對蘇里格其它區(qū)塊開發(fā)中后期的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)提供了一定的指導意義。

1 儲量評價[5-7]

截至2017年底，蘇S區(qū)塊完鉆各類氣井460口，累計鉆遇有效儲層厚度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，日均開井249口，日產(chǎn)氣137.5×104m3，累計產(chǎn)氣量83.5×108m3。

本次儲量評價研究以精細地質研究為基礎，綜合測錄鉆等各項資料和成果，合理、準確選取含氣面積、氣層厚度、含氣飽和度、溫度及壓力等參數(shù)。

1.1 計算方法

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

式中G——天然氣原始地質儲量(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——地面標準溫度(K)；

Pi——平均原始地層壓力(MPa)；

Psc——地面標準壓力(MPa)；

Zi——原始氣體偏差系數(shù)，無因次量。

1.2 參數(shù)選取

計算單元：蘇S區(qū)塊目的層由下至上分為山1、盒8下、盒8上三個層段，細分為9個小層。本次以9個小層作為儲量計算單元。

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：開展儲層四性關系研究，依據(jù)測井解釋結果，結合產(chǎn)層與非產(chǎn)層顯示的測井參數(shù)值確定厚度下限，最終按面積加權求取。

隔夾層扣除標準：扣除氣層、含氣層中聲波時差小于220 ms/m，深側向電阻率小于15 Ω·m，密度大于2.52 g/cm3的儲層厚度；扣除氣層、含氣層中聲波時差小于220 ms/m，深側向電阻率小于15 Ω·m，密度大于2.52 g/cm3的儲層厚度。

有效孔隙度：采用測井計算、巖芯分析兩種方法對比綜合取值。

原始含氣飽和度：采用高壓壓汞、相滲透率和測井計算三種方法對比確定。

表1 蘇S區(qū)塊儲量計算參數(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系式計算盒8段、山1段原始地層壓力，與實測數(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系式計算蘇S區(qū)塊盒8 段、山1段地層溫度分別為 378 K、379.1 K。

原始氣體偏差系數(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。

地面標準壓力、地面標準溫度分別取值0.101 MPa， 293.15 K。

1.3 評價結果

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

表2 蘇S區(qū)塊儲量計算結果Table 2 Reserve calculation result of Su S block

1.4 儲量動用程度

蘇S區(qū)塊含氣面積542.0 km2，復算地質儲量784.14×108m3，采用井網(wǎng)控制的方法評價已動用地質儲量，蘇S區(qū)塊已動用含氣面積142.51 km2，動用地質儲量240.21×108m3，分別占區(qū)塊面積的26.3%和儲量的30.6%，整體動用程度較低，通過井網(wǎng)加密提高儲量動用程度和采收率潛力較大。

2 儲量分類

2.1 分類標準建立[8-10]

較高的儲量豐度是氣井高產(chǎn)的物質基礎。研究表明[6-7]，隨著儲量豐度的增加，高產(chǎn)井比例逐漸增高。儲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)塊單儲系數(shù)與厚度散點圖Fig.1 Scatter plot of single storage coefficientandthickness in Su S block

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

圖2 蘇S區(qū)塊單儲系數(shù)與豐度散點圖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)分類標準，將蘇S區(qū)塊儲量分為3類：平面上，Ⅰ類儲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類儲量圍繞一類儲層分布，位于河道邊部，有效砂體規(guī)模較大；Ⅲ類儲量主要分布在區(qū)塊邊部及河道間。

依據(jù)投產(chǎn)井單井預測最終累產(chǎn)，動態(tài)上將蘇S區(qū)塊儲量分為4類。Ⅰ類儲量區(qū)單井預測最終累產(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類儲量區(qū)單井預測最終累產(chǎn)氣大于2 200×104m3、小于3 500×104m3，圍繞Ⅰ類儲層呈條帶狀分布；Ⅲ類儲量區(qū)單井預測最終累產(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類儲量區(qū)單井預測最終累產(chǎn)氣小于1 500×104m3，主要分布在區(qū)塊東北角，中部以及南部。

綜合考慮儲層分布特征，結合動、靜態(tài)分類結果，建立儲量綜合分類標準，最終將研究區(qū)儲量分為4種類型。

表4 蘇S區(qū)塊儲量綜合分類標準Table 4 Comprehensive reserves classification criteria of Su S block

2.2 分類評價

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

從Ⅰ～Ⅳ類儲量區(qū)，有效厚度逐漸變薄，單井累積產(chǎn)氣量逐漸變低，儲量品質變差，Ⅰ、Ⅱ類及部分Ⅲ類儲量對應優(yōu)質儲量，豐度大于1.5 ×108m3/km2。

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

Ⅰ類儲量區(qū)位于主河道主體部位，砂地比高，儲層連續(xù)性強，有效砂體規(guī)模大，縱向上多層疊置厚度大、分布集中，是開發(fā)潛力最好的一類儲量，平均儲量豐度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，井均預測最終累產(chǎn)氣3615×104m3。

Ⅱ類儲量區(qū)位于主河道邊部或次級河道，圍繞一類儲層分布，是分布范圍最廣泛的一類儲層分布范圍廣，有效砂體規(guī)模較大，平均儲量豐度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類井比例達到76.0%，其中Ⅰ類井比例10.5%、Ⅱ類井比例65.5%，井均預測最終累產(chǎn)氣2 072×104m3。

Ⅲ類儲量，主要分布在區(qū)塊南部、邊部及河道間，平均儲量豐度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類井比例達到76.5%，井均預測最終累產(chǎn)氣1 034×104m3。

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

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

2.3 分類儲量動用情況

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類儲量分別動用含氣面積42.37、82.05、14.98、3.09 km2，動用地質儲量79.87×108m3、139.22×108m3、18.69×108m3、2.43×108m3，分別占各類儲量的65.8%、33.8%、10.4%、3.4%。

3 穩(wěn)產(chǎn)對策

3.1 各類儲量合理井網(wǎng)密度[11-12]

運用經(jīng)濟極限井距法、合理采氣速度法、數(shù)值模擬法、動態(tài)分析法及加三分差法，對合理井距進行研究(表3)。綜合上述五種方法計算結果，確定工區(qū)合理井距為500 m～800 m。此外，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲量區(qū)已投產(chǎn)井預測最終累產(chǎn)氣分別為3 615、2 072、1 034×104m3，應用泄氣半徑反推法計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砂體的控制程度及泄氣半徑的波及程度，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲量區(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 合理井距計算結果Table 6 Calculations ofreasonable well spacing

3.2 穩(wěn)產(chǎn)方案設計[13-15]

按照井網(wǎng)對儲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)地質條件進行區(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)塊面積和儲量的60%以上，可依據(jù)各類儲量的合理井網(wǎng)密度整體部署。

在現(xiàn)有的經(jīng)濟技術條件下，Ⅳ類儲量及部分Ⅲ類儲量單井累積產(chǎn)氣量達不到經(jīng)濟極限產(chǎn)氣量(1 277×104m3)，建議暫不開發(fā)，因此穩(wěn)產(chǎn)方案設計主要針對Ⅰ、Ⅱ及部分Ⅲ類儲量。

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遞減1.4億方。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲量區(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%動用、Ⅱ類區(qū)100%動用、Ⅲ類區(qū)30%動用的原則依次動用地質儲量。

穩(wěn)產(chǎn)方案設計指標：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、叢式井數(shù)502口，建產(chǎn)能 16.43×108m3，動用地質儲量303.36×108m3；還能穩(wěn)產(chǎn)11.6年，至2030年穩(wěn)產(chǎn)期結束，Ⅰ、Ⅱ及部分Ⅲ類儲量分別支撐區(qū)塊穩(wěn)產(chǎn)0.7a、9.5a、1.4a，區(qū)塊最終預測累產(chǎn)氣163.62×108m3，采出程度30.1%。

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

4 結論

通過蘇里格氣田S區(qū)塊儲量分類及穩(wěn)產(chǎn)策略，得到如下結論：

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

(2)應用多種氣藏工程方法確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲量區(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)先開發(fā)優(yōu)質儲量的合理動用順序，按照Ⅰ類區(qū)100%動用、Ⅱ類區(qū)100%動用、Ⅲ類區(qū)30%動用的原則依次動用地質儲量，整體規(guī)劃部署氣井502口，至2030年穩(wěn)產(chǎn)期結束Ⅰ、Ⅱ及部分Ⅲ類儲量分別支撐區(qū)塊穩(wěn)產(chǎn)0.7a、9.5a、1.4a，區(qū)塊最終預測累產(chǎn)氣163.62×108m3，采出程度30.1%。

(4)蘇S區(qū)塊儲量分類及穩(wěn)產(chǎn)對策研究對蘇里格其它區(qū)塊開發(fā)中后期的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)提供了一定的指導意義。