SEC準(zhǔn)則下基于R3軟件的煤層氣、致密氣上市儲(chǔ)量評(píng)估方法初探

陸小霞 張 鶴 印薇薇 徐 最

(1.中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司，北京 100016；2. Ryder Scott公司，休斯敦，美國(guó) 77002；3.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300457)

圖1 煤層氣SEC儲(chǔ)量評(píng)估技術(shù)路線圖

SEC準(zhǔn)則儲(chǔ)量是利用美國(guó)證券交易委員會(huì)(Security Exchange Commit of the United States)制定的規(guī)則對(duì)儲(chǔ)量進(jìn)行評(píng)估，是上市油公司的核心資產(chǎn)，也是各油氣公司年度考核指標(biāo)之一。目前國(guó)內(nèi)開(kāi)展SEC準(zhǔn)則下煤層氣、致密氣儲(chǔ)量評(píng)估的區(qū)塊相對(duì)較少，主要有中石油的韓城區(qū)塊、中石化的大牛地氣田。氣田類型相對(duì)單一，且評(píng)估方法類型較少。中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱中聯(lián)公司)所轄區(qū)塊既有生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)的成熟區(qū)塊，也有生產(chǎn)時(shí)間較短的區(qū)塊，且氣藏類型較多。中聯(lián)公司自2019年開(kāi)始煤層氣、致密氣等的非常規(guī)油氣SEC儲(chǔ)量評(píng)估。經(jīng)過(guò)一年的探索，初步確定了相應(yīng)的評(píng)估思路，并與第三方評(píng)估公司—美國(guó)Ryder Scott達(dá)成了一致。這些方法將指導(dǎo)未來(lái)中海油非常規(guī)SEC儲(chǔ)量評(píng)估，并對(duì)行業(yè)帶來(lái)一些思考。

1 煤層氣評(píng)估思路及方法

我國(guó)煤層分布廣泛，尤其是華北地區(qū)，煤層分布穩(wěn)定且較連續(xù)，煤層氣資源較豐富。煤層氣是一種吸附氣，其高階煤煤層氣主要以吸附態(tài)賦存在煤層中，中低階煤存在部分游離氣。煤層氣井產(chǎn)氣過(guò)程具有一定的特殊性，其通過(guò)排水-降壓-解吸-滲流的過(guò)程進(jìn)入井筒，通過(guò)抽油機(jī)生產(chǎn)出來(lái)。其生產(chǎn)曲線具有“上產(chǎn)-穩(wěn)產(chǎn)-遞減”的特征。因此，不同生產(chǎn)階段的煤層氣井，具有不同的特征，評(píng)估方法也不同。我國(guó)目前已初步建立了沁水盆地、鄂爾多斯盆地東緣兩大煤層氣產(chǎn)業(yè)基地。本文將主要以沁水盆地的不同的生產(chǎn)階段的、不同煤階的煤層氣田為例，進(jìn)行分類說(shuō)明。

1.1 評(píng)估思路

煤層氣SEC儲(chǔ)量評(píng)估主要包含三大步驟：一是確定儲(chǔ)量級(jí)別；二是計(jì)算單井技術(shù)可采儲(chǔ)量；三是經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。評(píng)估技術(shù)路線圖如圖1。

上市儲(chǔ)量級(jí)別一般分為證實(shí)(proved)、概算(probable)、可能(possible)三類。對(duì)于非常規(guī)油氣藏而言，儲(chǔ)層的連通性以及公司的決策是影響儲(chǔ)量級(jí)別的重要因素。本文按井控法確定儲(chǔ)量級(jí)別，如圖2所示。中心井為投產(chǎn)并且已見(jiàn)氣井，其對(duì)應(yīng)證實(shí)已開(kāi)發(fā)儲(chǔ)量(proved)，簡(jiǎn)稱PDP。中心井依次外推一個(gè)井距為概算(probable)、可能(possible)儲(chǔ)量。根據(jù)研究區(qū)儲(chǔ)量資料、測(cè)井解釋結(jié)果、試井資料、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等，確定單井生產(chǎn)狀態(tài)，并據(jù)此確定儲(chǔ)量級(jí)別。

圖2 井控法確定儲(chǔ)量級(jí)別示意圖

計(jì)算單井技術(shù)可采儲(chǔ)量時(shí)，分兩類情況進(jìn)行。一類為在生產(chǎn)井(producing well，簡(jiǎn)稱PD井)，一類是關(guān)停井(shut in wells，簡(jiǎn)稱SI井)、管外井(behind pipe wells，簡(jiǎn)稱BP井)、部署井(undeveloped wells，簡(jiǎn)稱UD井)。

對(duì)于PD井，如投產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，一般超過(guò)5年，已至穩(wěn)產(chǎn)期或遞減期，采用動(dòng)態(tài)法即遞減曲線預(yù)測(cè)剩余技術(shù)可采儲(chǔ)量。如投產(chǎn)時(shí)間較短，一般少于5年，仍處于上產(chǎn)期，采用靜態(tài)法進(jìn)行評(píng)估。靜態(tài)法評(píng)估包含三個(gè)步驟：容積法計(jì)算單井技術(shù)可采-反推“上產(chǎn)-穩(wěn)產(chǎn)-遞減”三段式產(chǎn)氣剖面-導(dǎo)入軟件形成每年的產(chǎn)氣剖面。

對(duì)于SI、BP、UD井，采用概率法進(jìn)行評(píng)估。首先將動(dòng)態(tài)法預(yù)測(cè)的PD井的單井產(chǎn)能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析分類，并據(jù)此對(duì)SI、BP、UD井也進(jìn)行相應(yīng)分類。利用標(biāo)準(zhǔn)累積正態(tài)分布函數(shù)，計(jì)算不同類PD井的P10、P50、P90。再采用蒙特卡洛方法，根據(jù)SI、BP、UD井?dāng)?shù)分別計(jì)算1P、2P、3P的P10、P50、P90。一般1P采用P90值，2P采用P50值，3P采用P10值。概率法的舉例說(shuō)明，將放在致密氣評(píng)估部分。

經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)主要是確定氣價(jià)、稅率、投資、成本等各項(xiàng)參數(shù)以及相應(yīng)的模型，然后計(jì)算單井剩余經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量。在采用經(jīng)濟(jì)模型時(shí)，需注意是自營(yíng)氣田還是合作氣田。此外，氣價(jià)、稅率要依據(jù)模型確定是含稅的還是不含稅的。

1.2 實(shí)例分析

1.2.1 以潘河區(qū)塊為例

潘河區(qū)塊為我國(guó)最早也最成功進(jìn)行煤層氣商業(yè)開(kāi)采的氣田。其開(kāi)采的主力煤層為山西組3號(hào)煤，該煤層全區(qū)穩(wěn)定分布，厚度3～5m，含氣量介于4.34～25.88m3/t，平均為12.01m3/t，高階無(wú)煙煤，Ro平均為3.65%，煤層滲透率為0.15～2mD。該氣田第一批井于2005年投產(chǎn)，至今已生產(chǎn)近15年，目前單井日產(chǎn)氣量超過(guò)2000m3/d，經(jīng)濟(jì)效益較好。目前該區(qū)全區(qū)已進(jìn)入產(chǎn)量遞減期，單井處于遞減或者穩(wěn)產(chǎn)期，產(chǎn)氣規(guī)律較明顯，采用動(dòng)態(tài)法評(píng)估較適宜。

運(yùn)用R3軟件，采用指數(shù)遞減類型，對(duì)該井剩余技術(shù)可采儲(chǔ)量進(jìn)行預(yù)測(cè)。在參數(shù)設(shè)置方面，技術(shù)極限產(chǎn)量暫不設(shè)，也就是先不卡技術(shù)極限，待做經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)時(shí)，再卡經(jīng)濟(jì)極限即可。圖3為潘河區(qū)塊P-01井動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)圖。

圖3 潘河區(qū)塊P-01井動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)圖

1.2.2 以壽陽(yáng)南燕竹區(qū)塊為例

壽陽(yáng)南燕竹區(qū)塊位于沁水盆地東北緣，其開(kāi)采的主要煤層為太原組15號(hào)煤，該煤層全區(qū)穩(wěn)定分布，厚度3～10m，平均2.8m，埋深一般在600m左右，含氣量平均為12.97m3/t，中階氣-肥煤，煤層滲透率0.03～1.43mD。自2013年開(kāi)始投產(chǎn)，其中近90%的井投產(chǎn)時(shí)間少于5年，部分井仍處于排水階段，尚未見(jiàn)氣。目前全區(qū)仍處在上產(chǎn)階段，無(wú)法采用動(dòng)態(tài)法進(jìn)行評(píng)估，采用靜態(tài)法更合理。

靜態(tài)法評(píng)估分為三個(gè)步驟：利用容積法計(jì)算單井技術(shù)可采儲(chǔ)量，根據(jù)歷史產(chǎn)氣數(shù)據(jù)及產(chǎn)氣規(guī)律反推三段式生產(chǎn)曲線，最后導(dǎo)入到R3軟件中形成產(chǎn)量剖面。

根據(jù)《煤層氣儲(chǔ)量規(guī)范》，儲(chǔ)量主要與面積、煤層凈厚度、視密度、含氣量等參數(shù)相關(guān)(公式1)。計(jì)算單井控制儲(chǔ)量時(shí)，單井控制面積采用生產(chǎn)井距即300m×300m，厚度、密度、含氣量則使用單井測(cè)井解釋或者實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果。

Gi=0.01AhDCad

(1)

式中：Gi為煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量，108m3；A為煤層含氣面積，km2；h為煤層凈厚度，m；D為煤的空氣干燥基視密度(煤的容重)，t/m3；Cad為煤的空氣干燥基含氣量，m3/t；

技術(shù)可采儲(chǔ)量等于儲(chǔ)量乘以采收率。公式如下：

EUR=GiRf

(2)

式中：ERU為技術(shù)可采儲(chǔ)量，Rf為采收率，%。

煤層氣井單井生產(chǎn)曲線如圖4所示，單井技術(shù)可采儲(chǔ)量=歷史累產(chǎn)Cum+A1段預(yù)測(cè)產(chǎn)量+A2段預(yù)測(cè)產(chǎn)量+A3段預(yù)測(cè)產(chǎn)量。圖中Qi為初始產(chǎn)量，已知數(shù)；Qf為穩(wěn)產(chǎn)期產(chǎn)量，反推求得；Qend為末期產(chǎn)量，假設(shè)一個(gè)很低的值即可；De1為上產(chǎn)階段遞減率，可根據(jù)歷史產(chǎn)量求得；De2為遞減階段遞減率，可根據(jù)區(qū)塊生產(chǎn)規(guī)律求得；A1段生產(chǎn)年限可根據(jù)Qi、Qf、De1反算獲得；A2年限為穩(wěn)產(chǎn)段年限，可根據(jù)區(qū)塊生產(chǎn)規(guī)律求得。從而最終分別可求得A1、A2、A3段預(yù)測(cè)產(chǎn)量，三者之后等于EUR(公式3)。

圖4 煤層氣井單井剩余技術(shù)可采儲(chǔ)量預(yù)測(cè)示意圖

(3)

式中：Cum為歷史累產(chǎn)，已知數(shù)；A1Q為A1段預(yù)測(cè)產(chǎn)量；A2Q為A2段預(yù)測(cè)產(chǎn)量；A3Q為A3段預(yù)測(cè)產(chǎn)量；

將上述參數(shù)導(dǎo)入到R3軟件中，形成單井產(chǎn)量剖面。

2 致密氣評(píng)估思路及方法

我國(guó)致密砂巖氣主要分布在鄂爾多斯盆地、四川盆地，其中鄂爾多斯盆地已經(jīng)相繼發(fā)現(xiàn)了如蘇里格、大牛地等大氣田，并實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化的開(kāi)采。致密氣是一種低孔低滲油氣藏，其覆壓基質(zhì)滲透率小于或等于0.1mD，單井一般無(wú)自然產(chǎn)能或產(chǎn)能較低，需要通過(guò)一定的措施，如壓裂、水平井等，才可獲得工業(yè)氣流。其生產(chǎn)特點(diǎn)是初期產(chǎn)量較高，后期遞減較快，一般呈指數(shù)遞減或者雙曲遞減特征。本文以鄂爾多斯盆地臨興區(qū)塊為例，探討了致密氣評(píng)估的思路及相關(guān)案例。

2.1 評(píng)估思路

致密氣SEC儲(chǔ)量評(píng)估思路與煤層氣相同，也包括三個(gè)步驟，但其中的詳細(xì)步驟與煤層氣仍有些差異，評(píng)估技術(shù)路線圖5所示。

致密氣儲(chǔ)量級(jí)別的確定仍按井控法原則，但與煤層氣藏有所不同。煤層一般全區(qū)穩(wěn)定分布，儲(chǔ)層連續(xù)性較好，且煤層中或多或少賦含煤層氣，即只要測(cè)井解釋為煤層，一般都含氣。致密氣藏的儲(chǔ)層致密砂巖因受沉積環(huán)境影響，一般以河道的形式發(fā)育。在地質(zhì)歷史時(shí)期，河道擺動(dòng)頻繁，導(dǎo)致含氣砂體不連續(xù)或者疊置發(fā)育。并且由于致密砂巖低孔低滲，即便測(cè)井解釋含氣，通過(guò)壓裂等措施改造后，也未必能達(dá)到工業(yè)氣流。因此，一般致密氣砂巖氣先要進(jìn)行產(chǎn)能測(cè)試，才決定是否投產(chǎn)生產(chǎn)。致密氣藏的井網(wǎng)井距也沒(méi)有煤層氣藏密集。因此，其儲(chǔ)量級(jí)別的確定較煤層氣復(fù)雜。先根據(jù)測(cè)井解釋、壓裂試氣、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、ODP方案、探明儲(chǔ)量的含氣面積等各項(xiàng)資料，確定區(qū)塊內(nèi)單井狀態(tài)。單井狀態(tài)類別與煤層氣相同。對(duì)于PD井或SI井，根據(jù)其產(chǎn)能確定儲(chǔ)量級(jí)別。PD井一般都可確定為證實(shí)儲(chǔ)量。SI井中的原已投產(chǎn)現(xiàn)關(guān)井的可確定其儲(chǔ)量級(jí)別為證實(shí)儲(chǔ)量；壓裂完后暫時(shí)關(guān)井的這部分井得分情況看，如果壓裂測(cè)試后達(dá)到工業(yè)產(chǎn)能，則可定為證實(shí)儲(chǔ)量，如未達(dá)工業(yè)氣流，則可定為概算、可能或C級(jí)儲(chǔ)量，具體情況具體分析。證實(shí)儲(chǔ)量級(jí)別范圍確定后，再依據(jù)井控法原則，向外推一個(gè)井距為概算儲(chǔ)量分布范圍，再外推一個(gè)井距為可能儲(chǔ)量分布范圍。

計(jì)算單井技術(shù)可采儲(chǔ)量時(shí)，也是分兩類情況進(jìn)行。一類是PD井，采用動(dòng)態(tài)法進(jìn)行評(píng)估。一類是SI、BP、UD井，采用概率法進(jìn)行評(píng)估。動(dòng)態(tài)法評(píng)估，即采用R3軟件，依據(jù)單井歷史產(chǎn)氣規(guī)律，對(duì)未來(lái)剩余技術(shù)可采儲(chǔ)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，遞減類型一般包括指數(shù)遞減、雙曲遞減、調(diào)和遞減等。概率法評(píng)估思路同煤層氣藏的概率法評(píng)估思路，下面將舉例詳細(xì)說(shuō)明。

經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)思路與煤層氣評(píng)價(jià)理論相同。

圖5 致密氣SEC儲(chǔ)量評(píng)估技術(shù)路線圖

2.2 實(shí)例分析

致密氣藏評(píng)估以鄂爾多斯盆地東緣的臨興區(qū)塊為例進(jìn)行闡述。臨興中區(qū)位于鄂爾多斯盆地東緣，毗鄰大牛地、蘇里格、米脂等氣田。致密砂巖氣藏主要賦存于上古生界石千峰組、上石盒子組、下石盒子組、山西組、太原組、本溪組，巖性主要為細(xì)砂巖、中砂巖、粗砂巖?？紫抖纫话憬橛?%～12%，滲透率介于0.01～5mD，砂體局部發(fā)育。臨興區(qū)塊自2012年開(kāi)始大規(guī)模地勘探開(kāi)發(fā)，2013年開(kāi)始投產(chǎn)，至今已投產(chǎn)60余口井。全區(qū)開(kāi)展壓裂測(cè)試200余口，獲得工業(yè)氣流400余層，有較好的勘探開(kāi)發(fā)潛力。從該區(qū)直井歸一化后的生產(chǎn)曲線看，其生產(chǎn)特征呈現(xiàn)雙曲遞減的特征，即初期遞減較快，再生產(chǎn)一段時(shí)間后，遞減率減小(圖6)。

圖6 臨興區(qū)塊直井典型曲線

對(duì)于該區(qū)的在生產(chǎn)井即PD井，采用動(dòng)態(tài)法進(jìn)行評(píng)估。遞減類型選擇雙曲遞減，b值采用經(jīng)驗(yàn)值0.5，遞減率與歷史生產(chǎn)曲線的遞減率一致。依此法對(duì)所有在生產(chǎn)井進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到單井EUR。并計(jì)算這些井的P10、P50、P90。同時(shí)，將在產(chǎn)井EUR繪制成泡泡圖，并進(jìn)行分類。

對(duì)于SI、BP、UD井采用概率法進(jìn)行評(píng)估。首先，對(duì)這些井進(jìn)行分類，分類依據(jù)前述PD井的EUR分類。其次，利用蒙特卡洛方法，根據(jù)SI、BP、UD井?dāng)?shù)分別計(jì)算1P、2P、3PEUR。最后，根據(jù)EUR反推生產(chǎn)曲線。開(kāi)始投產(chǎn)時(shí)間根據(jù)ODP方案獲得，初始遞減率Di根據(jù)所有PD的平均初始遞減率，Dmin一般取5%，b值采用經(jīng)驗(yàn)值5%，EUR已知。將這些關(guān)鍵參數(shù)導(dǎo)入到R3中，形成產(chǎn)量剖面(圖7)。

圖7 致密氣井單井剩余技術(shù)可采儲(chǔ)量預(yù)測(cè)示意圖

3 討論

在采用靜態(tài)法評(píng)估生產(chǎn)時(shí)間較短的煤層氣田時(shí)，先運(yùn)用體積法計(jì)算單井地質(zhì)儲(chǔ)量，再乘以采收率獲得單井EUR。在此過(guò)程中，需要注意一些關(guān)鍵參數(shù)的取值。含氣量的取值最好采用實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的含氣量，這與煤層氣儲(chǔ)量規(guī)范相符。廢棄壓力要選取符合區(qū)塊地質(zhì)特征的壓力值。采收率可參考鄰近開(kāi)發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)的區(qū)塊的采收率。在反推三段式曲線時(shí)，需注意上升段、遞減段遞減率的取值，以及穩(wěn)產(chǎn)段的穩(wěn)產(chǎn)年限。上升段遞減率可采用本區(qū)塊已投產(chǎn)井生產(chǎn)數(shù)據(jù)匯總獲得，遞減段遞減率、穩(wěn)產(chǎn)年限則參照鄰近開(kāi)發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)區(qū)塊的遞減率。此外，靜態(tài)法沒(méi)有體現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，如何跟實(shí)際生產(chǎn)情況結(jié)合更緊密值得探討。

在采用動(dòng)態(tài)法評(píng)估致密氣藏PD井時(shí)，b值的取值值得探討。Ryder Scott公司采用,經(jīng)驗(yàn)值0.5，這還需做進(jìn)一步論證及探討。此外，概率法評(píng)估SI、BP、UD井時(shí)，評(píng)估結(jié)果與樣本數(shù)量多少直接相關(guān)，而與地質(zhì)參數(shù)、油藏特征等相關(guān)性較小，評(píng)估結(jié)果可能與地質(zhì)認(rèn)識(shí)相悖。例如，可能會(huì)導(dǎo)致SI井單井技術(shù)可采儲(chǔ)量小于BP井的，或者2P的單井技術(shù)可采儲(chǔ)量大于1P的。在采用該方法時(shí)，是否要加入地質(zhì)參數(shù)值得深思。

4 結(jié)論

(1)煤層氣、致密氣藏SEC儲(chǔ)量評(píng)估主要包含三大步驟：一是確定儲(chǔ)量級(jí)別；二是計(jì)算單井技術(shù)可采儲(chǔ)量；三是經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。

(2)煤層氣藏計(jì)算單井技術(shù)可采儲(chǔ)量時(shí)，對(duì)于PD井，如投產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，已至穩(wěn)產(chǎn)期或遞減期，采用動(dòng)態(tài)法評(píng)估；如投產(chǎn)時(shí)間較短，仍處于上產(chǎn)期，采用靜態(tài)法進(jìn)行評(píng)估。靜態(tài)法評(píng)估包含三個(gè)步驟：容積法計(jì)算單井技術(shù)可采-反推“上產(chǎn)-穩(wěn)產(chǎn)-遞減”三段式產(chǎn)氣剖面-導(dǎo)入軟件形成每年的產(chǎn)氣剖面。對(duì)于SI、BP、UD井，采用概率法進(jìn)行評(píng)估。

(3)致密氣藏計(jì)算單井技術(shù)可采儲(chǔ)量時(shí)，對(duì)于PD井，采用動(dòng)態(tài)法進(jìn)行評(píng)估，遞減方式為雙曲遞減或指數(shù)遞減。對(duì)于SI、BP、UD井，采用概率法進(jìn)行評(píng)估。概率法包含四個(gè)步驟：對(duì)PD進(jìn)行分類并計(jì)算其P10、P50、P90-對(duì)SI、BP、UD井進(jìn)行分類并采用蒙特卡洛法計(jì)算其EUR-反推產(chǎn)氣曲線-導(dǎo)入軟件形成產(chǎn)氣剖面。