神木气田多层系致密气藏有利区优选

冯永玖，冯　渊，黄　琼，付晓燕，王　晔，焦廷奎

(1.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安 710021；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室)



神木气田多层系致密气藏有利区优选

冯永玖1，2，冯渊1，2，黄琼1，2，付晓燕1，2，王晔1，2，焦廷奎1，2

(1.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安 710021；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室)

神木气田多层系致密气藏以“纵向发育多套含气层系，储层致密、单层产量低”为主要特征，科学、准确地优选有利区是实现这类气藏有效开发的重要保障。综合指数法综合考虑了储层岩性、物性、气层厚度及生产动态等多种因素，归一化处理后，通过与产量的线性相关系数对各影响因素赋予不同权重，得到单层的综合指数。在此基础上，结合各层产气量的贡献率大小，将各单层的综合指数加权求和，最后通过经济评价确定其界限，进而预测有利区。该技术在神木气田产能建设中得到了有效应用。

神木气田；多层系致密气藏；有利区优选；综合指数法

有利区优选对于油气田开发来说既是重点也是难点,科学而准确地优选有利区是实现油气田有效开发、降低产能建设风险的基础。众多学者在岩性油气藏有利区优选方面取得了一定的成果：钟兵[1]在储层描述、气水分布规律研究和三维地质建模基础上，形成了川中地区上三叠统须家河组低渗透气藏有利区分级评价标准和优选技术；张卫华[2]应用物探方法研究成藏主控要素及其空间组合关系，预测了大牛地气田气层有利区分布；庞雄奇[3]以区域盖层、沉积相、界面势能和烃源灶4个功能要素组合预测了大民屯凹陷古近系沙河街组各层岩性油气藏有利区。这些预测方法在其岩性油气藏勘探开发中取得了良好的应用效果。

科学地优选有利区是实现多层系致密气藏经济有效开发的重要保障，而传统的有利区优选技术虽然考虑了气层厚度、物性参数、试气产量等因素，但对多因素多层系的交互影响及相关性欠考虑，也鲜有提及优选的有利区是否满足经济有效开发的条件。

1　气田概况

神木气田地处鄂尔多斯盆地东部生烃中心，资源量丰富[4-5]，纵向发育太原组、山西组、石盒子组等多套含气层系，但储层物性差(平均渗透率0.73×10-3μm2)、单层产量低，是典型的“三低”多层系致密砂岩气藏[6]。

神木气田与榆林、大牛地、子洲、米脂气田相邻(图1)，勘探面积为2.5×104km2[5]，区域构造隶属于鄂尔多斯盆地一级构造单元伊陕斜坡东北部，构造形态为一个宽缓的西倾斜坡[7]。区内上古生界石炭系-二叠系主要发育一套海陆交互的含煤地层，自下而上依次是本溪组(C2b)、太原组(P1t)、山西组(P1s)、石盒子组(P2sh)及石千峰组(P3q)。神木气田主要气藏类型为低产、低丰度、中深层特大型致密砂岩气藏[5]，上古生界储层中气源主要来自石炭-二叠系下部煤岩与暗色泥岩[8]，产气层主要为上古生界二叠系太原组、山西组、石盒子组[9]，其中太原组为三角洲-陆表海沉积环境，北部发育三角洲平原分流河道砂体，南部发育三角洲前缘水下分流河道砂体；山西组为海退三角洲沉积，发育三角洲平原分流河道砂体；中二叠世早期，气候炎热干燥，石盒子组则为河流-湖泊三角洲沉积为主，下部发育一套厚层三角洲平原分流河道砂体。

图1　神木气田位置

2　影响产能的主要因素

对于广覆式生烃、多层系致密岩性气藏而言，优势储集体是天然气富集成藏的主要因素[10-11]，为了研究产气量的控制因素，建立了神木气田单层试气产量与有效储层厚度、孔隙度、渗透率、泥质含量、含气饱和度的关系(图2)。结果表明，有效储层厚度、孔隙度、渗透率、含气饱和度、储能系数整体趋势与试气产量有正相关关系，储层泥质含量与试气产量有负相关关系，但表征线性相关性的相关系数差异较大且普遍较低，这说明对于储层致密的岩性气藏来讲，储层岩性、含气性等单一因素对气井产能的影响有限，气井产能大小是多因素综合影响的结果，单一因素无法全面评价产能。

图2　储层各地质因素与气井试气产量关系

3　综合指数法

单井产能评价是有利区优选的基础，综合指数法是在单井产能评价的基础上结合储层分布规律进行横向预测，实现由点到面的有利区预测。

具体方法是先求算每口气井的单层评价指数，再加权求算气井合层评价指数，最后结合井间预测，确定有利区平面分布特征。

3.1单层综合指数(F)

对于致密岩性气藏，任何储层岩性、物性等单因素都无法全面决定气井产能的大小，但通过对它们进行组合分析，可以较为科学、全面表征单层产能特征[12]。

先将有效储层厚度、孔隙度、渗透率、含气饱和度和泥质含量划分为与产能成正比的参数和与产能成反比的参数，再将它们进行归一化，采用加权平均的方法对其进行叠加，得到单层综合指数F，F值越大，表示储层的产能越大。

(1)

式中：ki——第i个参数的权重；Xi——第i个参数归一化值。在实际计算中，由于各个参数的单位不统一，大小相差悬殊，故首先对参数进行归一化处理，将各个参数的值统一标定到0～1，值越靠近1，代表储层质量越高。

对于与产能成正比的参数(如孔隙度、渗透率等)，标准化公式为：

(2)

对于与产能成反比的参数(如泥质含量)，标准化公式为：

(3)

式中：Ni——第i个储层参数值；Nimax——第i个储层参数中的最大值；Ximin——第i个储层参数中的最小值。

(4)

(5)

由于有效储层厚度、渗透率与产量的相关性较大，其综合指数的权重系数也相对较高，而泥质含量对产量的影响最小，其综合指数的权重系数也最低(表1)。

表1　储层单因素在综合指数中的权重系数ki

3.2合层综合指数(W)

结合产气剖面测试、分层试气结果，通过对文中单层综合指数(F)的加权求和，可以得到多层叠合区的合层综合指数W，W越大，指示叠合区合采井的产量越高。

W=aFh8+bFs1+cFs2+dFt

(6)

式中：Fh8——盒8段产气层的综合指数；Fs1——山1段产气层的综合指数；Fs2——山2段产气层的产能指数；Ft——太原组产气层的综合指数；a、b、c、d分别为盒8、山1、山2、太原组的产气贡献权重。通过单层产气剖面(图3)、试气成果，可以确定各层的产能贡献权重。通过综合分析，a=0.21，b=0.10，c=0.38，d=0.31。

从计算的合层综合指数W与单井产气量相关性来看，R2为0.6068，相关系数较高，能较为全面的反映储层产气能力，可作为多层系气藏有利区优选的依据。

3.3综合指数的经济性评价

本文评价出的合层综合指数(W)以现行的气价

图3　各小层产气剖面测试统计

及开发技术为条件，求得其经济极限值，以合层综合指数(W)的经济极限值优选有利区，可以指导气田进行经济有效的开发。

相关指标计算与预测按照中国石油天然气股份有限公司统一的评价指标体系，应用现金流法以现行气价评价不同产量时的经济指标，当其税后收益率达到行业要求的税后内部收益率基准值12%时，单井产量为1.30×104m3/d(图4)；当单井经济极限产量定为1.30×104m3/d，对应的有利区综合指数W值为20(图5)，意味着只有当某区块的综合指数W值大于20时，开发才具有经济效益。

图5　单井产量与合层综合指数(W)关系

4　有利区优选结果及应用

确定了经济极限的综合指数W值，结合气田沉积微相及储层分布规律，分别建立神木气田盒8、山1、山2和太原组4个目的层单层综合指数F的平面分布特征，并在此基础上，应用公式(4)求取合层综合指数W，进而定量化刻画多层系叠合岩性气藏有利区(图6)。优选结果显示，以S3井区为例，合层综合指数W大于20的有利区主要分布于SH1-S18、S14-S3-S20-S37和S4-S35-S30三条区带上，面积365.3 km2。

综合指数法优选有利区自2011年开始在神木气田进行应用，4年来，在优选的有利区内完钻开发井405口井，Ⅰ+Ⅱ类井比例达到90.3%，试气平均无阻流量达到11.5×104m3/d(图7)，较以往探井提高了2倍以上，平均单井产量1.5×104m3/d。开发实践表明该方法在多层系气藏经济有效开发中发挥了重要作用，对气田的开发具有直接指导作用。

图6　S3井区合层综合指数(W)等值线图

图7　探井与历年开发井试气产量分布

5　结语

对于鄂尔多斯盆地多层系致密岩性气藏，气井产能受多层系、多参数综合影响，储层岩性、物性等单因素都无法全面决定气井产能的大小，而综合指数法通过加权与产能相关的气层因素，构建单层综合指数和合层综合指数，并考虑经济评价指标，在有利区优选过程中将地质因素与动态指标项结合，为多层系致密岩性油气藏在经济条件下定量化优选有利区提供了一种有效的方法。该方法在鄂尔多斯盆地神木气田的应用结果证明了其有效性和可行性。

[1]钟兵，杨洪志，徐伟，等.川中地区上三叠统须家河组气藏开发有利区评价与优选技术[J].天然气工业，2012,32(3):62-64.

[2]张卫华，刘忠群，陈胜红，等.用物探预测方法对岩性气藏有利目标区作选区评价——以鄂尔多斯盆地大牛地气田为例[J].天然气工业，2013，33(3)：24-27.

[3]李建华，庞雄奇，宋兵，等.岩性油气藏分布区定量预测新方法——以大民屯凹陷为例[J].石油勘探与开发，2011,38(6):756-763.

[4]蒙晓灵，张宏波，冯强汉，等.鄂尔多斯盆地神木气田二叠系太原组天然气成藏条件[J].石油与天然气地质，2013,34(1)：37-41.

[5]杨华，刘新社，闫小雄，等.鄂尔多斯盆地神木气田的发现与天然气成藏地质特征[J].天然气工业，2015,35(6)：1-13.

[6]杨华，刘新社，杨勇.鄂尔多斯盆地致密气勘探开发形势与未来发展展望[J].中国工程科学，2012,14(6)：40-48.

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[10]杨华，付金华，刘新社，等.鄂尔多斯盆地上古生界致密气成藏条件与勘探开发[J].石油勘探与开发,2012,39(3):295-303.

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[12]陈明强，张志国，曹宝格，等.鄂尔多斯盆地延长组超低渗透砂岩储层油井产能影响因素分析[J].西安石油大学学报(自然科学版)，2009，24(3)：38-40.

编辑：王金旗

1673-8217(2016)05-0036-05

2016-03-11

冯永玖，工程师，硕士，1981年生，2008年毕业于吉林大学地质系，现主要从事天然气开发研究工作。

中石油股份公司重大专项“致密气藏开发重大工程技术研究”(2010E-23)资助。

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