《頁巖氣資源/儲量計算與評價技術規(guī)范》在涪陵頁巖氣田的應用

蔡 進，潘利生

中國石化江漢油田分公司勘探開發(fā)研究院 （湖北 武漢 430223）

涪陵頁巖氣田是中國首個最大型整裝頁巖氣田，截至2017年底已提交探明儲量6 008×108m3，累積建成產(chǎn)能達百億方，年產(chǎn)氣量超過60×108m3，成為中國石化“氣化長江經(jīng)濟帶”行動的重要資源基礎[1]。涪陵頁巖氣田一期產(chǎn)建區(qū)目前已投產(chǎn)井255口，有豐富的地震資料、測井資料、分析化驗資料和鉆井資料，為DZ/T 0254—2014《頁巖氣資源/儲量計算與評價技術規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）的應用和實施提供了充分的條件[2]。基于《規(guī)范》規(guī)定的評價標準和計算方法，在涪陵頁巖氣田開展頁巖氣資源量計算工作，對該區(qū)塊后續(xù)地質(zhì)研究和開發(fā)部署有著重要的意義。

1 《規(guī)范》的主要內(nèi)容和實施意義

《規(guī)范》主要內(nèi)容包括術語和定義、地質(zhì)儲量計算、計算參數(shù)確定、技術可采、經(jīng)濟評價、經(jīng)濟可采和未發(fā)現(xiàn)原地資源量計算以及綜合評價等內(nèi)容。

作為我國第一個頁巖氣地質(zhì)行業(yè)標準，《規(guī)范》的實施有利于在各大頁巖氣田開展頁巖氣資源評價工作，對我國頁巖氣的開發(fā)和廣泛利用提供了依據(jù)，有助于頁巖氣產(chǎn)業(yè)的長遠、快速、健康發(fā)展。

2 《規(guī)范》的應用

2.1 應用背景

《規(guī)范》中將頁巖氣勘探開發(fā)分為4個階段：勘探階段、評價階段、先導性試驗階段、產(chǎn)能建設和生產(chǎn)階段。涪陵頁巖氣田在先導性試驗階段對產(chǎn)建區(qū)進行物探實施，明確構造特征、應力分布、巖石力學參數(shù)和TOC平面分布特征，開展直井和水平井組先導性試驗，并達到頁巖氣井產(chǎn)量起算表征，落實關鍵參數(shù)，提交探明儲量。目前氣田已進入產(chǎn)能建設和生產(chǎn)階段，開展頁巖氣資源量/儲量計算可取得比較可靠的評價結果[3]。

2.2 資源量計算方法

《規(guī)范》中指出頁巖氣總資源量為游離氣、吸附氣和溶解氣的地質(zhì)資源量之和。涪陵頁巖氣田一期產(chǎn)建區(qū)上部氣層中不含原油，則無溶解氣地質(zhì)資源量，因此利用體積法和容積法分別計算吸附氣和游離氣的資源量，計算公式如下：

吸附氣計算公式為：Gx=0.01AghρyCx/Zi

游離氣資源量計算公式為：Gy＝0.01AghФSgi/Bgi

頁巖氣總地質(zhì)儲量計算公式為：Gz=Gx+Gy

式中：Gz為頁巖氣總地質(zhì)儲量，108m3；Gx為頁巖氣吸附氣資源量，108m3；Gy為頁巖氣游離氣資源量，108m3；Ag為含氣面積，km2；h為有效厚度，m；ρy為頁巖質(zhì)量密度，t/m3；Cx為頁巖吸附氣含量，m3/t；Zi為原始氣體偏差系數(shù)，無因次；Ф為有效孔隙度，f；Sgi為原始含氣飽和度，f；Bgi為原始頁巖氣體積系數(shù)，無因次。

目前國內(nèi)勘探開發(fā)程度較高的頁巖氣區(qū)塊主要集中在四川盆地，其中涪陵頁巖氣田焦石壩區(qū)塊JY1-JY3井區(qū)五峰—龍馬溪組已于2014年提交探明儲量，運用靜態(tài)法計算地質(zhì)儲量約1 067×108m3，可采儲量266×108m3。利用動態(tài)法（物質(zhì)平衡法和數(shù)值模擬法）進行單井產(chǎn)能評價結果顯示，可采儲量計算結果較為可靠，可廣泛運用于四川盆地及周邊地區(qū)。

2.3 計算參數(shù)取值及結果匯總

1）含氣面積（Ag）。《規(guī)范》中對含氣面積中探明含氣面積、控制含氣面積和預測含氣面積做了具體的定義，充分利用地震、鉆井、測井和測試資料，結合研究氣藏分布規(guī)律，確定氣藏邊界，編制構造圖，圈定含氣面積，依據(jù)查明的頁巖氣藏的各類地質(zhì)邊界，如斷層、地層變化等確定邊界。此次涪陵頁巖氣田資源量計算邊界圈定原則為：以焦石壩區(qū)塊一期產(chǎn)建區(qū)鉆井控制的邊界即為已查明的頁巖氣藏地質(zhì)邊界為界圈定面積。

2）有效厚度（h）。《規(guī)范》明確指明有效厚度為達到儲量計算標準的含氣頁巖層段中具有產(chǎn)氣能力的那部分儲層厚度。涪陵頁巖氣田主要含氣頁巖段為奧陶系五峰組-志留系龍馬溪組龍一段，利用區(qū)內(nèi)直井評價井相關資料，以巖心分析和測井資料為基礎，研究巖性、物性、電性與含氣性關系，確定本區(qū)含氣頁巖段有效厚度。

3）頁巖質(zhì)量密度（ρy）?！兑?guī)范》規(guī)定頁巖質(zhì)量密度為視頁巖質(zhì)量密度，可由取心實驗測定方法獲得。在涪陵頁巖氣田，主要利用區(qū)內(nèi)焦頁A井對目的層段的密度分析樣品，與密度測井資料建立關系圖版，計算出區(qū)塊內(nèi)其他直井評價井目的層密度，作為計算所需的密度。

4）吸附氣含量（Cx）。《規(guī)范》規(guī)定吸附氣含量可通過等溫吸附實驗法得到，但由于國內(nèi)頁巖氣取心現(xiàn)階段多按照常規(guī)勘探取心流程，并進行浸水試驗等，在這個過程中巖心暴露時間長，往往造成大量的天然氣逸散，造成目前國內(nèi)現(xiàn)場獲取的含氣量參數(shù)偏低，也造成利用現(xiàn)場含氣量測試獲得含氣量數(shù)值計算儲量偏低[4]。因此本次資源量計算含氣量參數(shù)暫用測井解釋成果。

5）孔隙度（Ф）。《規(guī)范》中并沒有明確關于孔隙度取值的要求，因此關于計算公式孔隙度值的確定，本次計算采用巖心分析成果資料，以理論模型為基礎，利用實驗分析的參數(shù)值與各測井信息進行敏感性分析，充分考慮測井計算結果的精度，選用基于“經(jīng)驗統(tǒng)計法計算礦物含量和孔隙度”[5]完成本次儲量研究區(qū)導眼井頁巖氣層孔隙度的精細解釋，對單井孔隙度，利用單軸覆壓孔隙度與地面孔隙度的關系式進行覆壓校正，依據(jù)覆壓校正結果，獲取直接評價井含氣頁巖段孔隙度數(shù)據(jù)。

6）含氣飽和度（Sgi）?！兑?guī)范》中沒有明確關于含氣飽和度取值的要求，本次計算利用密度測井法計算含水飽和度，建立焦石壩地區(qū)全巖分析黏土礦物與實測含水飽和度模型，單元平均含氣飽和度采用算術平均法和孔隙體積權衡法2種方法確定[6]。綜合這2種方法，由于孔隙體積權衡法綜合了各井間多參數(shù)的影響因素，更能接近氣藏的實際，綜合考慮，含氣飽和度最終選取孔隙體積權衡法計算結果，作為計算所需的含氣飽和度數(shù)據(jù)。

7）原始頁巖氣體積系數(shù)（Bgi）。《規(guī)范》明確了原始頁巖氣體積系數(shù)由公式：Bgi=PscZiT/PiTsc求得。原始地層壓力（Pi）和地層溫度（T）是指折算氣藏中部的地層壓力和底層溫度，Psc指地面標準壓力，Tsc指地面標準溫度；原始氣體偏差系數(shù)（Zi）可由實驗室氣體樣品測定，也可根據(jù)頁巖氣組分和相對密度求得。涪陵頁巖氣田五峰組-龍馬溪組頁巖氣藏有4口井取得高壓物性資料，根據(jù)高壓物性分析數(shù)據(jù)來確定氣藏天然氣體積系數(shù)換算因子。

2.4 資源量計算結果

在前文計算參數(shù)取值完成的基礎上，利用《規(guī)范》中關于頁巖氣資源量計算靜態(tài)法（體積法和容積法）計算公式，計算出涪陵頁巖氣田一期產(chǎn)建區(qū)五峰-龍馬溪組含氣頁巖段地質(zhì)資源量約2 800×108m3，詳見表1。

3 結論

1）《規(guī)范》制定了詳細的頁巖氣資源量/儲量計算方法和評價原則，比較符合目前國內(nèi)頁巖氣勘探開發(fā)的現(xiàn)狀，滿足了頁巖氣田勘探開發(fā)評價的需要，有利于頁巖氣的勘探開發(fā)和管理。

2）依據(jù)《規(guī)范》中對高勘探程度區(qū)資源量/儲量評價和計算的原則和方法，對涪陵頁巖氣田一期產(chǎn)建區(qū)含氣頁巖段頁巖氣資源量進行計算，方法易于實施，結果比較可靠，應用效果好，有助于氣田后續(xù)的開發(fā)工作。而對于中、低勘探程度區(qū)，在使用過程中可根據(jù)不同區(qū)塊地質(zhì)特征，采用相應的評分權值，在中、低勘探程度區(qū)提高適用性。

表1 涪陵頁巖氣田一期產(chǎn)建區(qū)五峰——龍馬溪組頁巖氣資源量計算結果數(shù)據(jù)表