碳酸盐岩气藏控制及预测储量区块升级评价方法

战薇芸 易海永 李海涛 吴雪峰 陈 尘 刘 辉 刘 鑫

1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 2.中国石油西南油气田公司

0 引言

控制、预测储量是油田公司的核心资产，在油气资源序列中是资源转换为探明储量的中间产物，也是探明储量实现持续增长的资源保障。根据某油田公司历年新增探明储量构成分析，80%由低级别储量升级而来[1]。科学客观地评价控制、预测储量区块升级潜力，对探明储量增长趋势预测、勘探部署决策，中长期战略发展规划编制具有重要意义。

根据文献调研，国内目前针对储量升级评价的研究相对较少，已有的评价方法大多以定性描述为主，在实际应用中具有一定局限性。笔者从已升级预测、控制储量区块升级特点入手，选出对储量升级影响较大的因素作为升级潜力评价指标，综合各项指标计算每个储量区块的升级系数，形成一种量化的升级潜力评价方法，从而达到定量评价和优选储量区块的目的。

1 控制预测储量升级特点

以某油田公司为例，1991—2018年，海相碳酸盐岩层系共有49个控制储量区块、26个预测储量区块最终升级为探明储量。上述已升级控制储量、预测储量区块在储量规模、储量品味、气藏类型等方面具有以下特点[2-3]：

1.1 储量升级的主体是大中型气藏

按天然气可采储量规模分类标准，可分为特小型（＜ 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）。已升级控制、预测储量区块以大中型气藏为主，占已升级储量总数的85%，说明储量规模越大，越容易吸引勘探投入，升级潜力越大。（图1-a）

图1 已升级储量区块气藏特点组图

1.2 储量丰度越高越容易升级

按储量丰度分类，气藏可以分为特低（＜0.8×108m3/km2）、低（0.8×108～ 2.5×108/km2）、中（2.5×108～ 8×108m3/km2）、高丰度（＞ 8×108m3/km2）4种类型。储量丰度代表单位面积的储量规模，越高表明储量品质越优，预期的勘探收益越大，升级潜力相应也越大。由于油田公司探区范围内已发现气藏普遍为低丰度，因此已升级储量区块也以中低丰度气藏为主，占总量的85%以上，高丰度气藏虽然数量较少，但均已全部升级，升级潜力最大。（图1-b）

1.3 中、高产能气藏占比最高

产能的大小直接关系油田的产量、采油速度和开发经济效益。按千米井深稳定产量（104m3/km/d），可将气藏分为特低产（＜0.3×104m3/km/d）、低产（0.3×104～ 3×104m3/km/d）、中产（3×104～ 10×104m3/km/d）、高产（≥10×104m3/km/d）4种类型。已升级控制、预测储量区块以中高产能为主，占总量的80%以上，其中高产气藏占比最高，达52%。（图1-c）

1.4 中孔-高孔气藏升级潜力更大

按储层孔隙度分类，可分为特低孔（＜2%）、低孔（2%～5%）、中孔（5%～10%）、高孔（＞10%）气藏。探区已发现碳酸盐岩气藏孔隙度普遍偏低，主要分布在低孔-中孔段，高孔段较少，因此61%以上的已升级控制、预测储量区块为中孔气藏，其次是低孔，高孔气藏虽然占比最少，但同样全部升级（图1-d）。

1.5 气藏类型以构造、复合型为主

探区内气藏类型多样，包括构造、岩性、复合圈闭气藏。构造和复合圈闭气藏占已升级储量区块总量的80%以上。这种特点说明了：①前期的勘探目标以构造型和复合型气藏为主；②构造和复合圈闭气藏在储量升级过程中的把握程度更高，升级风险更小，更容易实现升级。（图1-e）

1.6 储量升级年限通常在5年以内

储量升级年限即低级别储量上报后升级为高级别储量的年限，反映了对储量区块的勘探投入节奏，投入时间越早、程度越高，升级概率越高。按照上报后1年、2～3年，4～5年和5年以上，分别进行统计。结果表明，超过95%的储量区块在5年之内升级，说明距离上报年限越久，在认识和勘探开发技术没有取得明显进展的情况下，气藏升级的难度越大（图1-f）。

2 储量升级评价方法

储量升级性即控制、预测储量升级为探明储量的能力或概率，升级性评价就是对低级别储量的升级潜力进行综合评价。根据已升级控制、预测储量区块升级特点，优选升级评价指标，计算各项指标分类升级系数[3]以及权重值，建立升级评价体系，计算控制、预测储量区块升级系数。根据已升级控制、预测储量区块升级系数确定升级系数下限值，对储量区块升级潜力进行定量评价。

2.1 储量升级评价指标

根据储量升级特点，选择与储量品质、地质条件以及勘探投入等因素相关的6项指标，即储量规模、储量丰度、千米井深稳定产量、储层孔隙度、气藏类型、储量升级年限参与储量升级性评价[4-5]。

2.2 评价指标分类升级系数

将6项评价指标按照相应的气藏分类标准[6]，细分为22项分类评价指标（图2）。

图2 评价指标分类标准展示图

以储量规模为例，根据油田公司历年新增控制储量总量，按气藏规模分类标准，分别计算每一类指标的升级系数（表1）。

表1 储量规模分类指标升级系数一览表（控制储量）

其计算公式如下：

式中fi表示分类指标升级系数；Qt表示每一类指标已升级储量，108m3；QT表示每一类指标新增储量总量，108m3。

2.3 评价指标权重系数

应用层次分析法确定6项评价指标权重系数[7]。1）构建判断矩阵

应用“1～9标度法”将6项评价指标进行两两对比（表2），形成量化比较结果，将定量化的比较结果建立判断矩阵（图3）。

表2 1～9标度法的标准及含义展示表

图3 评价指标判断矩阵图

2）计算权系数

3）一致性检验

公式如下：

式中CI表示判断矩阵的一致性指标；n表示判断矩阵的阶数；λmax表示判断矩阵的最大特征根；CR表示判断矩阵的随机一致比率；RI表示判断矩阵的平均一致性指标，本式中RI=1.24。

一般情况下，当CR＜0.1时，认为该层次的为：CI=0.031 4，CR=0.01。

权系数通过一致性检验，可以作为权重值使用。6项指标的权重值如表3所示。

表3 储量评价指标权重值展示表

2.4 建立储量升级评价体系

分别计算6项评价指标的22项分类升级系数。根据6项评价指标权重值和分类升级系数分别建立控制、预测储量区块升级评价体系表（表4、5），计算储量区块升级系数。

表4 控制储量区块升级评价体系表

表5 预测储量区块升级评价体系表

储量区块升级系数计算公式如下：

式中F表示区块升级系数；fi表示评价指标分类升级系数；ai表示评价指标权重值。

3 应用实例

3.1 计算储量区块升级系数

以某气田GST井区A层系剩余控制储量为例，气藏可采储量规模850×108m3，储量丰度3×108m3/km2，孔隙度3.6%，千米井深稳定产量2.91×104m3/km/d，圈闭类型为构造-地层复合型，储量提交年限4年。应用上述方法计算区块升级系数，六项指标评价分类为大型、中丰度、低孔、低产、复合型气藏，储量提交年限≤5年，计算指标分类升级系数，各项评价指标权系数乘分类升级系数得到的单项值之和即为区块升级系数。最终确定GST井区A层系储量升级系数为0.88（表6）。

表6 GST井区剩余控制储量区块升级系数计算表

3.2 计算升级系数下限值

计算已升级控制、预测储量区块升级系数，将升级系数最小值作为储量可升级下限值。分层系计算油田公司83个已升级控制预测储量区块升级系数。各层系控制储量区块升级系数分布在0.63～0.97，预测储量区块升级系数分布在0.59～0.98（表7），各层系的升级系数最小值为该层系储量升级下限值。

表7 已升级控制预测储量区块升级系数表

根据计算结果，A层系控制储量区块最低升级系数为0.84，GST井区升级系数为0.88，大于升级下限值，评价认为具备升级条件，该区块于2020年已升级为探明储量。

应用上述方法对油田公司截至2020年底42个剩余控制预测储量区块分层系进行升级性评价（表8）。经评价共有13个剩余控制储量区块，11个剩余预测储量区块具备升级潜力。

表8 油田公司截止2020年底剩余控制预测储量区块升级系数表

采用该方法评价出的24个具备升级潜力的控制预测储量区块中，经排序优选，对其中的10个区块进一步实施了评价勘探。截至2021年底，已有4个储量区块实现升级，新增探明储量超1 000×108m3，证实该方法能较好地评价控制预测储量区块升级潜力，可以很好地支撑生产实践，具有较高的实用价值。

4 结论

1）储量丰度、千米井深稳定产量、储量规模、储层孔隙度、圈闭类型、储量上报年限等6项指标是影响储量升级的主要因素。其中，储量规模和千米井深稳定产量对储量升级影响最大，其次是储量丰度和储层物性等指标。已升级储量区块具有储量规模大、气井产能高、储量丰度高、储层物性好、勘探投入快、以构造、复合圈闭为主等特点。

2）22项分类评价指标的升级系数表明，储量丰度越高、气井产能越高、储量规模越大、储层物性越好、勘探投入越快的区块升级系数越高，升级潜力更大。

3）不同层系因其含油气地质条件的不同，储量品质和规模差异也较大，应分层系分别确定储量升级下限值。