戰(zhàn)薇蕓 易海永 李海濤 吳雪峰 陳 塵 劉 輝 劉 鑫

1.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院 2.中國石油西南油氣田公司

0 引言

控制、預(yù)測儲(chǔ)量是油田公司的核心資產(chǎn)，在油氣資源序列中是資源轉(zhuǎn)換為探明儲(chǔ)量的中間產(chǎn)物，也是探明儲(chǔ)量實(shí)現(xiàn)持續(xù)增長的資源保障。根據(jù)某油田公司歷年新增探明儲(chǔ)量構(gòu)成分析，80%由低級(jí)別儲(chǔ)量升級(jí)而來[1]?？茖W(xué)客觀地評(píng)價(jià)控制、預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)潛力，對(duì)探明儲(chǔ)量增長趨勢預(yù)測、勘探部署決策，中長期戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃編制具有重要意義。

根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研，國內(nèi)目前針對(duì)儲(chǔ)量升級(jí)評(píng)價(jià)的研究相對(duì)較少，已有的評(píng)價(jià)方法大多以定性描述為主，在實(shí)際應(yīng)用中具有一定局限性。筆者從已升級(jí)預(yù)測、控制儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)特點(diǎn)入手，選出對(duì)儲(chǔ)量升級(jí)影響較大的因素作為升級(jí)潛力評(píng)價(jià)指標(biāo)，綜合各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算每個(gè)儲(chǔ)量區(qū)塊的升級(jí)系數(shù)，形成一種量化的升級(jí)潛力評(píng)價(jià)方法，從而達(dá)到定量評(píng)價(jià)和優(yōu)選儲(chǔ)量區(qū)塊的目的。

1 控制預(yù)測儲(chǔ)量升級(jí)特點(diǎn)

以某油田公司為例，1991—2018年，海相碳酸鹽巖層系共有49個(gè)控制儲(chǔ)量區(qū)塊、26個(gè)預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊最終升級(jí)為探明儲(chǔ)量。上述已升級(jí)控制儲(chǔ)量、預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊在儲(chǔ)量規(guī)模、儲(chǔ)量品味、氣藏類型等方面具有以下特點(diǎn)[2-3]：

1.1 儲(chǔ)量升級(jí)的主體是大中型氣藏

按天然氣可采儲(chǔ)量規(guī)模分類標(biāo)準(zhǔn)，可分為特小型（＜ 2.5×108m3）、小型（2.5×108～ 25×108m3）、中型（25×108～ 250×108m3）、大型（250×108～2 500×108m3）、特大型（＞ 2 500×108m3）。已升級(jí)控制、預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊以大中型氣藏為主，占已升級(jí)儲(chǔ)量總數(shù)的85%，說明儲(chǔ)量規(guī)模越大，越容易吸引勘探投入，升級(jí)潛力越大。（圖1-a）

圖1 已升級(jí)儲(chǔ)量區(qū)塊氣藏特點(diǎn)組圖

1.2 儲(chǔ)量豐度越高越容易升級(jí)

按儲(chǔ)量豐度分類，氣藏可以分為特低（＜0.8×108m3/km2）、低（0.8×108～ 2.5×108/km2）、中（2.5×108～ 8×108m3/km2）、高豐度（＞ 8×108m3/km2）4種類型。儲(chǔ)量豐度代表單位面積的儲(chǔ)量規(guī)模，越高表明儲(chǔ)量品質(zhì)越優(yōu)，預(yù)期的勘探收益越大，升級(jí)潛力相應(yīng)也越大。由于油田公司探區(qū)范圍內(nèi)已發(fā)現(xiàn)氣藏普遍為低豐度，因此已升級(jí)儲(chǔ)量區(qū)塊也以中低豐度氣藏為主，占總量的85%以上，高豐度氣藏雖然數(shù)量較少，但均已全部升級(jí)，升級(jí)潛力最大。（圖1-b）

1.3 中、高產(chǎn)能氣藏占比最高

產(chǎn)能的大小直接關(guān)系油田的產(chǎn)量、采油速度和開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益。按千米井深穩(wěn)定產(chǎn)量（104m3/km/d），可將氣藏分為特低產(chǎn)（＜0.3×104m3/km/d）、低產(chǎn)（0.3×104～ 3×104m3/km/d）、中產(chǎn)（3×104～ 10×104m3/km/d）、高產(chǎn)（≥10×104m3/km/d）4種類型。已升級(jí)控制、預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊以中高產(chǎn)能為主，占總量的80%以上，其中高產(chǎn)氣藏占比最高，達(dá)52%。（圖1-c）

1.4 中孔-高孔氣藏升級(jí)潛力更大

按儲(chǔ)層孔隙度分類，可分為特低孔（＜2%）、低孔（2%～5%）、中孔（5%～10%）、高孔（＞10%）氣藏。探區(qū)已發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖氣藏孔隙度普遍偏低，主要分布在低孔-中孔段，高孔段較少，因此61%以上的已升級(jí)控制、預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊為中孔氣藏，其次是低孔，高孔氣藏雖然占比最少，但同樣全部升級(jí)（圖1-d）。

1.5 氣藏類型以構(gòu)造、復(fù)合型為主

探區(qū)內(nèi)氣藏類型多樣，包括構(gòu)造、巖性、復(fù)合圈閉氣藏。構(gòu)造和復(fù)合圈閉氣藏占已升級(jí)儲(chǔ)量區(qū)塊總量的80%以上。這種特點(diǎn)說明了：①前期的勘探目標(biāo)以構(gòu)造型和復(fù)合型氣藏為主；②構(gòu)造和復(fù)合圈閉氣藏在儲(chǔ)量升級(jí)過程中的把握程度更高，升級(jí)風(fēng)險(xiǎn)更小，更容易實(shí)現(xiàn)升級(jí)。（圖1-e）

1.6 儲(chǔ)量升級(jí)年限通常在5年以內(nèi)

儲(chǔ)量升級(jí)年限即低級(jí)別儲(chǔ)量上報(bào)后升級(jí)為高級(jí)別儲(chǔ)量的年限，反映了對(duì)儲(chǔ)量區(qū)塊的勘探投入節(jié)奏，投入時(shí)間越早、程度越高，升級(jí)概率越高。按照上報(bào)后1年、2～3年，4～5年和5年以上，分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。結(jié)果表明，超過95%的儲(chǔ)量區(qū)塊在5年之內(nèi)升級(jí)，說明距離上報(bào)年限越久，在認(rèn)識(shí)和勘探開發(fā)技術(shù)沒有取得明顯進(jìn)展的情況下，氣藏升級(jí)的難度越大（圖1-f）。

2 儲(chǔ)量升級(jí)評(píng)價(jià)方法

儲(chǔ)量升級(jí)性即控制、預(yù)測儲(chǔ)量升級(jí)為探明儲(chǔ)量的能力或概率，升級(jí)性評(píng)價(jià)就是對(duì)低級(jí)別儲(chǔ)量的升級(jí)潛力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)已升級(jí)控制、預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)特點(diǎn)，優(yōu)選升級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)分類升級(jí)系數(shù)[3]以及權(quán)重值，建立升級(jí)評(píng)價(jià)體系，計(jì)算控制、預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)系數(shù)。根據(jù)已升級(jí)控制、預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)系數(shù)確定升級(jí)系數(shù)下限值，對(duì)儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)潛力進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

2.1 儲(chǔ)量升級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)儲(chǔ)量升級(jí)特點(diǎn)，選擇與儲(chǔ)量品質(zhì)、地質(zhì)條件以及勘探投入等因素相關(guān)的6項(xiàng)指標(biāo)，即儲(chǔ)量規(guī)模、儲(chǔ)量豐度、千米井深穩(wěn)定產(chǎn)量、儲(chǔ)層孔隙度、氣藏類型、儲(chǔ)量升級(jí)年限參與儲(chǔ)量升級(jí)性評(píng)價(jià)[4-5]。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)分類升級(jí)系數(shù)

將6項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)按照相應(yīng)的氣藏分類標(biāo)準(zhǔn)[6]，細(xì)分為22項(xiàng)分類評(píng)價(jià)指標(biāo)（圖2）。

圖2 評(píng)價(jià)指標(biāo)分類標(biāo)準(zhǔn)展示圖

以儲(chǔ)量規(guī)模為例，根據(jù)油田公司歷年新增控制儲(chǔ)量總量，按氣藏規(guī)模分類標(biāo)準(zhǔn)，分別計(jì)算每一類指標(biāo)的升級(jí)系數(shù)（表1）。

表1 儲(chǔ)量規(guī)模分類指標(biāo)升級(jí)系數(shù)一覽表（控制儲(chǔ)量）

其計(jì)算公式如下：

式中fi表示分類指標(biāo)升級(jí)系數(shù)；Qt表示每一類指標(biāo)已升級(jí)儲(chǔ)量，108m3；QT表示每一類指標(biāo)新增儲(chǔ)量總量，108m3。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

應(yīng)用層次分析法確定6項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)[7]。1）構(gòu)建判斷矩陣

應(yīng)用“1～9標(biāo)度法”將6項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行兩兩對(duì)比（表2），形成量化比較結(jié)果，將定量化的比較結(jié)果建立判斷矩陣（圖3）。

表2 1～9標(biāo)度法的標(biāo)準(zhǔn)及含義展示表

圖3 評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷矩陣圖

2）計(jì)算權(quán)系數(shù)

3）一致性檢驗(yàn)

公式如下：

式中CI表示判斷矩陣的一致性指標(biāo)；n表示判斷矩陣的階數(shù)；λmax表示判斷矩陣的最大特征根；CR表示判斷矩陣的隨機(jī)一致比率；RI表示判斷矩陣的平均一致性指標(biāo)，本式中RI=1.24。

一般情況下，當(dāng)CR＜0.1時(shí)，認(rèn)為該層次的為：CI=0.031 4，CR=0.01。

權(quán)系數(shù)通過一致性檢驗(yàn)，可以作為權(quán)重值使用。6項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值如表3所示。

表3 儲(chǔ)量評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值展示表

2.4 建立儲(chǔ)量升級(jí)評(píng)價(jià)體系

分別計(jì)算6項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的22項(xiàng)分類升級(jí)系數(shù)。根據(jù)6項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值和分類升級(jí)系數(shù)分別建立控制、預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)評(píng)價(jià)體系表（表4、5），計(jì)算儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)系數(shù)。

表4 控制儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)評(píng)價(jià)體系表

表5 預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)評(píng)價(jià)體系表

儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)系數(shù)計(jì)算公式如下：

式中F表示區(qū)塊升級(jí)系數(shù)；fi表示評(píng)價(jià)指標(biāo)分類升級(jí)系數(shù)；ai表示評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 計(jì)算儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)系數(shù)

以某氣田GST井區(qū)A層系剩余控制儲(chǔ)量為例，氣藏可采儲(chǔ)量規(guī)模850×108m3，儲(chǔ)量豐度3×108m3/km2，孔隙度3.6%，千米井深穩(wěn)定產(chǎn)量2.91×104m3/km/d，圈閉類型為構(gòu)造-地層復(fù)合型，儲(chǔ)量提交年限4年。應(yīng)用上述方法計(jì)算區(qū)塊升級(jí)系數(shù)，六項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)分類為大型、中豐度、低孔、低產(chǎn)、復(fù)合型氣藏，儲(chǔ)量提交年限≤5年，計(jì)算指標(biāo)分類升級(jí)系數(shù)，各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)系數(shù)乘分類升級(jí)系數(shù)得到的單項(xiàng)值之和即為區(qū)塊升級(jí)系數(shù)。最終確定GST井區(qū)A層系儲(chǔ)量升級(jí)系數(shù)為0.88（表6）。

表6 GST井區(qū)剩余控制儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)系數(shù)計(jì)算表

3.2 計(jì)算升級(jí)系數(shù)下限值

計(jì)算已升級(jí)控制、預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)系數(shù)，將升級(jí)系數(shù)最小值作為儲(chǔ)量可升級(jí)下限值。分層系計(jì)算油田公司83個(gè)已升級(jí)控制預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)系數(shù)。各層系控制儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)系數(shù)分布在0.63～0.97，預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)系數(shù)分布在0.59～0.98（表7），各層系的升級(jí)系數(shù)最小值為該層系儲(chǔ)量升級(jí)下限值。

表7 已升級(jí)控制預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)系數(shù)表

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，A層系控制儲(chǔ)量區(qū)塊最低升級(jí)系數(shù)為0.84，GST井區(qū)升級(jí)系數(shù)為0.88，大于升級(jí)下限值，評(píng)價(jià)認(rèn)為具備升級(jí)條件，該區(qū)塊于2020年已升級(jí)為探明儲(chǔ)量。

應(yīng)用上述方法對(duì)油田公司截至2020年底42個(gè)剩余控制預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊分層系進(jìn)行升級(jí)性評(píng)價(jià)（表8）。經(jīng)評(píng)價(jià)共有13個(gè)剩余控制儲(chǔ)量區(qū)塊，11個(gè)剩余預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊具備升級(jí)潛力。

表8 油田公司截止2020年底剩余控制預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)系數(shù)表

采用該方法評(píng)價(jià)出的24個(gè)具備升級(jí)潛力的控制預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊中，經(jīng)排序優(yōu)選，對(duì)其中的10個(gè)區(qū)塊進(jìn)一步實(shí)施了評(píng)價(jià)勘探。截至2021年底，已有4個(gè)儲(chǔ)量區(qū)塊實(shí)現(xiàn)升級(jí)，新增探明儲(chǔ)量超1 000×108m3，證實(shí)該方法能較好地評(píng)價(jià)控制預(yù)測儲(chǔ)量區(qū)塊升級(jí)潛力，可以很好地支撐生產(chǎn)實(shí)踐，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

4 結(jié)論

1）儲(chǔ)量豐度、千米井深穩(wěn)定產(chǎn)量、儲(chǔ)量規(guī)模、儲(chǔ)層孔隙度、圈閉類型、儲(chǔ)量上報(bào)年限等6項(xiàng)指標(biāo)是影響儲(chǔ)量升級(jí)的主要因素。其中，儲(chǔ)量規(guī)模和千米井深穩(wěn)定產(chǎn)量對(duì)儲(chǔ)量升級(jí)影響最大，其次是儲(chǔ)量豐度和儲(chǔ)層物性等指標(biāo)。已升級(jí)儲(chǔ)量區(qū)塊具有儲(chǔ)量規(guī)模大、氣井產(chǎn)能高、儲(chǔ)量豐度高、儲(chǔ)層物性好、勘探投入快、以構(gòu)造、復(fù)合圈閉為主等特點(diǎn)。

2）22項(xiàng)分類評(píng)價(jià)指標(biāo)的升級(jí)系數(shù)表明，儲(chǔ)量豐度越高、氣井產(chǎn)能越高、儲(chǔ)量規(guī)模越大、儲(chǔ)層物性越好、勘探投入越快的區(qū)塊升級(jí)系數(shù)越高，升級(jí)潛力更大。

3）不同層系因其含油氣地質(zhì)條件的不同，儲(chǔ)量品質(zhì)和規(guī)模差異也較大，應(yīng)分層系分別確定儲(chǔ)量升級(jí)下限值。