神木氣田多層系致密氣藏有利區優選

馮永玖，馮　淵，黃　瓊，付曉燕，王　曄，焦廷奎

(1.中國石油長慶油田分公司勘探開發研究院，陜西西安 710021；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室)

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神木氣田多層系致密氣藏有利區優選

馮永玖1，2，馮淵1，2，黃瓊1，2，付曉燕1，2，王曄1，2，焦廷奎1，2

(1.中國石油長慶油田分公司勘探開發研究院，陜西西安 710021；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室)

神木氣田多層系致密氣藏以“縱向發育多套含氣層系，儲層致密、單層產量低”為主要特征，科學、準確地優選有利區是實現這類氣藏有效開發的重要保障。綜合指數法綜合考慮了儲層巖性、物性、氣層厚度及生產動態等多種因素，歸一化處理后，通過與產量的線性相關系數對各影響因素賦予不同權重，得到單層的綜合指數。在此基礎上，結合各層產氣量的貢獻率大小，將各單層的綜合指數加權求和，最后通過經濟評價確定其界限，進而預測有利區。該技術在神木氣田產能建設中得到了有效應用。

神木氣田；多層系致密氣藏；有利區優選；綜合指數法

有利區優選對于油氣田開發來說既是重點也是難點,科學而準確地優選有利區是實現油氣田有效開發、降低產能建設風險的基礎。眾多學者在巖性油氣藏有利區優選方面取得了一定的成果：鐘兵[1]在儲層描述、氣水分布規律研究和三維地質建?；A上，形成了川中地區上三疊統須家河組低滲透氣藏有利區分級評價標準和優選技術；張衛華[2]應用物探方法研究成藏主控要素及其空間組合關系，預測了大牛地氣田氣層有利區分布；龐雄奇[3]以區域蓋層、沉積相、界面勢能和烴源灶4個功能要素組合預測了大民屯凹陷古近系沙河街組各層巖性油氣藏有利區。這些預測方法在其巖性油氣藏勘探開發中取得了良好的應用效果。

科學地優選有利區是實現多層系致密氣藏經濟有效開發的重要保障，而傳統的有利區優選技術雖然考慮了氣層厚度、物性參數、試氣產量等因素，但對多因素多層系的交互影響及相關性欠考慮，也鮮有提及優選的有利區是否滿足經濟有效開發的條件。

1　氣田概況

神木氣田地處鄂爾多斯盆地東部生烴中心，資源量豐富[4-5]，縱向發育太原組、山西組、石盒子組等多套含氣層系，但儲層物性差(平均滲透率0.73×10-3μm2)、單層產量低，是典型的“三低”多層系致密砂巖氣藏[6]。

神木氣田與榆林、大牛地、子洲、米脂氣田相鄰(圖1)，勘探面積為2.5×104km2[5]，區域構造隸屬于鄂爾多斯盆地一級構造單元伊陜斜坡東北部，構造形態為一個寬緩的西傾斜坡[7]。區內上古生界石炭系-二疊系主要發育一套海陸交互的含煤地層，自下而上依次是本溪組(C2b)、太原組(P1t)、山西組(P1s)、石盒子組(P2sh)及石千峰組(P3q)。神木氣田主要氣藏類型為低產、低豐度、中深層特大型致密砂巖氣藏[5]，上古生界儲層中氣源主要來自石炭-二疊系下部煤巖與暗色泥巖[8]，產氣層主要為上古生界二疊系太原組、山西組、石盒子組[9]，其中太原組為三角洲-陸表海沉積環境，北部發育三角洲平原分流河道砂體，南部發育三角洲前緣水下分流河道砂體；山西組為海退三角洲沉積，發育三角洲平原分流河道砂體；中二疊世早期，氣候炎熱干燥，石盒子組則為河流-湖泊三角洲沉積為主，下部發育一套厚層三角洲平原分流河道砂體。

圖1　神木氣田位置

2　影響產能的主要因素

對于廣覆式生烴、多層系致密巖性氣藏而言，優勢儲集體是天然氣富集成藏的主要因素[10-11]，為了研究產氣量的控制因素，建立了神木氣田單層試氣產量與有效儲層厚度、孔隙度、滲透率、泥質含量、含氣飽和度的關系(圖2)。結果表明，有效儲層厚度、孔隙度、滲透率、含氣飽和度、儲能系數整體趨勢與試氣產量有正相關關系，儲層泥質含量與試氣產量有負相關關系，但表征線性相關性的相關系數差異較大且普遍較低，這說明對于儲層致密的巖性氣藏來講，儲層巖性、含氣性等單一因素對氣井產能的影響有限，氣井產能大小是多因素綜合影響的結果，單一因素無法全面評價產能。

圖2　儲層各地質因素與氣井試氣產量關系

3　綜合指數法

單井產能評價是有利區優選的基礎，綜合指數法是在單井產能評價的基礎上結合儲層分布規律進行橫向預測，實現由點到面的有利區預測。

具體方法是先求算每口氣井的單層評價指數，再加權求算氣井合層評價指數，最后結合井間預測，確定有利區平面分布特征。

3.1單層綜合指數(F)

對于致密巖性氣藏，任何儲層巖性、物性等單因素都無法全面決定氣井產能的大小，但通過對它們進行組合分析，可以較為科學、全面表征單層產能特征[12]。

先將有效儲層厚度、孔隙度、滲透率、含氣飽和度和泥質含量劃分為與產能成正比的參數和與產能成反比的參數，再將它們進行歸一化，采用加權平均的方法對其進行疊加，得到單層綜合指數F，F值越大，表示儲層的產能越大。

(1)

式中：ki——第i個參數的權重；Xi——第i個參數歸一化值。在實際計算中，由于各個參數的單位不統一，大小相差懸殊，故首先對參數進行歸一化處理，將各個參數的值統一標定到0～1，值越靠近1，代表儲層質量越高。

對于與產能成正比的參數(如孔隙度、滲透率等)，標準化公式為：

(2)

對于與產能成反比的參數(如泥質含量)，標準化公式為：

(3)

式中：Ni——第i個儲層參數值；Nimax——第i個儲層參數中的最大值；Ximin——第i個儲層參數中的最小值。

(4)

(5)

由于有效儲層厚度、滲透率與產量的相關性較大，其綜合指數的權重系數也相對較高，而泥質含量對產量的影響最小，其綜合指數的權重系數也最低(表1)。

表1　儲層單因素在綜合指數中的權重系數ki

3.2合層綜合指數(W)

結合產氣剖面測試、分層試氣結果，通過對文中單層綜合指數(F)的加權求和，可以得到多層疊合區的合層綜合指數W，W越大，指示疊合區合采井的產量越高。

W=aFh8+bFs1+cFs2+dFt

(6)

式中：Fh8——盒8段產氣層的綜合指數；Fs1——山1段產氣層的綜合指數；Fs2——山2段產氣層的產能指數；Ft——太原組產氣層的綜合指數；a、b、c、d分別為盒8、山1、山2、太原組的產氣貢獻權重。通過單層產氣剖面(圖3)、試氣成果，可以確定各層的產能貢獻權重。通過綜合分析，a=0.21，b=0.10，c=0.38，d=0.31。

從計算的合層綜合指數W與單井產氣量相關性來看，R2為0.6068，相關系數較高，能較為全面的反映儲層產氣能力，可作為多層系氣藏有利區優選的依據。

3.3綜合指數的經濟性評價

本文評價出的合層綜合指數(W)以現行的氣價

圖3　各小層產氣剖面測試統計

及開發技術為條件，求得其經濟極限值，以合層綜合指數(W)的經濟極限值優選有利區，可以指導氣田進行經濟有效的開發。

相關指標計算與預測按照中國石油天然氣股份有限公司統一的評價指標體系，應用現金流法以現行氣價評價不同產量時的經濟指標，當其稅后收益率達到行業要求的稅后內部收益率基準值12%時，單井產量為1.30×104m3/d(圖4)；當單井經濟極限產量定為1.30×104m3/d，對應的有利區綜合指數W值為20(圖5)，意味著只有當某區塊的綜合指數W值大于20時，開發才具有經濟效益。

圖5　單井產量與合層綜合指數(W)關系

4　有利區優選結果及應用

確定了經濟極限的綜合指數W值，結合氣田沉積微相及儲層分布規律，分別建立神木氣田盒8、山1、山2和太原組4個目的層單層綜合指數F的平面分布特征，并在此基礎上，應用公式(4)求取合層綜合指數W，進而定量化刻畫多層系疊合巖性氣藏有利區(圖6)。優選結果顯示，以S3井區為例，合層綜合指數W大于20的有利區主要分布于SH1-S18、S14-S3-S20-S37和S4-S35-S30三條區帶上，面積365.3 km2。

綜合指數法優選有利區自2011年開始在神木氣田進行應用，4年來，在優選的有利區內完鉆開發井405口井，Ⅰ+Ⅱ類井比例達到90.3%，試氣平均無阻流量達到11.5×104m3/d(圖7)，較以往探井提高了2倍以上，平均單井產量1.5×104m3/d。開發實踐表明該方法在多層系氣藏經濟有效開發中發揮了重要作用，對氣田的開發具有直接指導作用。

圖6　S3井區合層綜合指數(W)等值線圖

圖7　探井與歷年開發井試氣產量分布

5　結語

對于鄂爾多斯盆地多層系致密巖性氣藏，氣井產能受多層系、多參數綜合影響，儲層巖性、物性等單因素都無法全面決定氣井產能的大小，而綜合指數法通過加權與產能相關的氣層因素，構建單層綜合指數和合層綜合指數，并考慮經濟評價指標，在有利區優選過程中將地質因素與動態指標項結合，為多層系致密巖性油氣藏在經濟條件下定量化優選有利區提供了一種有效的方法。該方法在鄂爾多斯盆地神木氣田的應用結果證明了其有效性和可行性。

[1]鐘兵，楊洪志，徐偉，等.川中地區上三疊統須家河組氣藏開發有利區評價與優選技術[J].天然氣工業，2012,32(3):62-64.

[2]張衛華，劉忠群，陳勝紅，等.用物探預測方法對巖性氣藏有利目標區作選區評價——以鄂爾多斯盆地大牛地氣田為例[J].天然氣工業，2013，33(3)：24-27.

[3]李建華，龐雄奇，宋兵，等.巖性油氣藏分布區定量預測新方法——以大民屯凹陷為例[J].石油勘探與開發，2011,38(6):756-763.

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[5]楊華，劉新社，閆小雄，等.鄂爾多斯盆地神木氣田的發現與天然氣成藏地質特征[J].天然氣工業，2015,35(6)：1-13.

[6]楊華，劉新社，楊勇.鄂爾多斯盆地致密氣勘探開發形勢與未來發展展望[J].中國工程科學，2012,14(6)：40-48.

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[12]陳明強，張志國，曹寶格，等.鄂爾多斯盆地延長組超低滲透砂巖儲層油井產能影響因素分析[J].西安石油大學學報(自然科學版)，2009，24(3)：38-40.

編輯：王金旗

1673-8217(2016)05-0036-05

2016-03-11

馮永玖，工程師，碩士，1981年生，2008年畢業于吉林大學地質系，現主要從事天然氣開發研究工作。

中石油股份公司重大專項“致密氣藏開發重大工程技術研究”(2010E-23)資助。

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