海上油田地質儲量品質評價方法

王 暉, 胡曉慶, 肖大坤, 范廷恩, 劉振坤, 張宇焜

(中海油研究總院有限責任公司,北京100027)

0 引 言

海上油田地質儲量品質代表了油田地質儲量開發動用的難易程度,直接影響油氣田的經濟效益(胡光義等,2013;胡曉慶等,2018)。據統計,近年來海上油田新增地質儲量品質下降,油藏具有儲量單元數量多、規模小、含油井段長(甚至達數百米)的特征(龔再升等,2000;朱偉林等,2000;彭文緒等,2008;潘威等,2023),勘探開發難度大(夏慶龍,2016;楊勇等,2016;王改衛等,2017;王暉等,2018;劉振坤等,2021)。

海上油田探井、評價井和開發井數量較少(張雪芳等,2016;韓雪芳等,2017;李振鵬,2020),開發迥別于陸上油田,后者可以通過邊評價邊生產的方式進行開發。海上油田的滾動勘探開發能力受平臺位置與工程設施的限制,一旦油田投產,再進行開發井調整的成本極高。地質資料特別是井資料的匱乏,必然導致對地質油藏認識的不足,影響油田開發方案編制。對地質儲量品質的早期認識決定了后期的油田滾動開發能力,這就要求必須深入認知地質儲量,盡可能梳理其品質及不確定性,落實優質儲量,規避開發風險,使油田開發做到有的放矢。因此,正確評估地質儲量品質是海上油田開發過程中合理動用地質儲量、部署井網等的重要依據。

經過20多年約100個海上油田的方案編制和開發實踐,國內已形成具有海洋特色的地質儲量品質評價方法(胡光義等,2013;中國海洋石油總公司標準化委員會開發生產專業標準化技術委員會,2016;胡曉慶等,2018)。在前人研究工作的基礎上,針對海上油田開發面臨的諸多難點,提出地質儲量品質評價“三步法”,分別對油田地質儲量分布特征、探明地質儲量品質和控制地質儲量品質進行針對性評價,最終確定油田動用地質儲量,提出地質儲量的風險潛力。實際油田應用效果表明,“三步法”地質儲量品質評價方法為開發方案中合理動用地質儲量、應對儲量風險潛力提供了有力的地質依據,有效提高了開發方案的合理性和靈活性。

1 地質儲量品質評價流程

地質儲量品質指油田地質儲量開發動用的難易程度。海上油田地質儲量評價流程(圖1)主要分為下列3步。

圖1 地質儲量品質評價流程?

(1)根據儲量計算相關資料,對整個油田地質儲量分布特征進行分析,以便把握油田整體儲量分布特征,通過地質儲量規模結合物性、流體性質等油田地質參數篩選優質地質儲量。

(2)對探明地質儲量單元的儲量品質進行分析,確定探明儲量單元品質的級次,為探明動用地質儲量提供依據。

(3)分析控制地質儲量品質,根據控制儲量單元與探明儲量單元之間的相對位置關系、構造位置、測井解釋結果和參數取值方法等對控制儲量進行分類,按照控制儲量單元地質認識程度和與評價井的距離,對控制儲量可靠性進行排序,確定可供開發動用的控制儲量。通過上述儲量品質評價,確定開發動用地質儲量,為油田開發方案制定提供地質依據。

2 地質儲量品質評價方法

2.1 地質儲量分布特征分析

2.1.1 平面分布特征 對比平面上不同區塊或井區探明地質儲量的規模、儲量豐度、儲量疊合度等參數。儲量豐度指油(氣)藏單位含油(氣)面積范圍內的地質儲量,反映儲量平面疊合程度,計算公式:

(1)

式(1)中:φ為儲量豐度,(油:萬t/km2,氣:億m3/km2);γ為探明的地質儲量,萬t;A為含油面積,km2。

儲量疊合度指油田范圍內疊合的儲量單元面積與全部儲量單元總面積的比值,可通過儲量單元有效厚度疊合等值線圖表示,也可采用公式計算:

(2)

式(2)中,S為儲量疊合度,%;As為疊合含油面積,km2;At為總含油面積,km2。

結合儲層物性和流體性質,基于儲量豐度和儲量疊合度分布特征,篩選優質儲量平面集中區(中國海洋石油總公司標準化委員會開發生產專業標準化技術委員會,2016)。

2.1.2 縱向分布特征 對比縱向上不同層位或油組探明地質儲量的規模,結合儲層物性和流體性質,篩選優質儲量縱向集中層(中國海洋石油總公司標準化委員會開發生產專業標準化技術委員會,2016)。

利用一系列地質儲量評價指標,包括探明地質儲量的規模、儲層物性和流體性質,分析對比不同區塊、不同油組探明地質儲量的分布特征,從而篩選出優質儲量平面和縱向分布區,為開發方案平臺位置確定、層系劃分及井網部署提供依據。根據儲量規模的大小,可將石油探明儲量分為4 類,即>200萬、(100～200)萬、(50～100)萬、<50萬m3(胡光義等,2013)。

2.2 探明儲量單元品質分析

2.2.1 單因素分析 按照儲量規模、參數取值方法、儲層物性、油藏類型、流體性質等對探明儲量單元進行分類,分別統計不同類型探明單元所占儲量比例和規模。各因素分類要求:①儲量規模分類根據油田特征確定區間范圍;②儲層物性、流體性質分類依據海上石油天然氣儲量計算規范(DZ/T 0252—2020);③油藏類型分類依據油藏分類標準(SY/T 6169—1995),重點考慮油氣水的產狀、圈閉類型、儲集類型;④參數取值方法分類重點考慮流體界面取值、含油面積圈定(中國海洋石油總公司標準化委員會開發生產專業標準化技術委員會,2016)。

2.2.2 多因素分析 ①利用滲透率、原油黏度和儲量規模進行交會分析,確定探明儲量單元的類別;②按照儲量規模、油藏類型和參數取值方法等,對探明儲量單元品質進行細分,確定探明儲量單元品質的級次(中國海洋石油總公司標準化委員會開發生產專業標準化技術委員會,2016)。

基于影響油田開發效果的關鍵油藏參數原油黏度和滲透率,并考慮儲量規模等指標,對每個探明儲量單元的儲量品質進行交會分析(圖2),確定探明儲量單元的類別。統計分析100余個海上油藏(80多個位于渤海灣海域,其余位于南海海域)特點,根據探明儲量單元的原油黏度和滲透率,將探明地質儲量分為4類(表1)。

表1 探明地質儲量分類

圖2 探明儲量單元分類交會圖

為了說明每類地質儲量的集中程度和儲量規模,將每個探明單元的儲量在原油黏度和滲透率交會圖上投點,用圓環大小展示每個儲量單元的儲量規模。探明儲量單元交會分類圖(圖2)可清楚展示油田每個探明儲量單元的品質及整個油田儲量的分布特征,為油田開發方案地質儲量動用提供依據。

2.3 控制儲量單元品質分析

2.3.1 控制儲量單元分類 按照控制儲量單元與探明儲量單元之間的相對位置關系、構造位置、測井解釋結果和參數取值方法等,對控制儲量進行分類(圖3),包括但不限于以下類型:①位于探明單元構造高部位、預測有效厚度大于井點鉆遇值部分計算的控制單元(圖3a);②從探明單元油底外推到某個深度作為流體界面計算的控制單元(圖3b);③與探明單元同屬一個構造,距控制井較遠,采用計算線計算的控制單元(圖3c);④與探明單元相鄰未鉆井的另一高點計算的控制單元(圖3d);⑤與探明區塊相鄰未鉆井的高斷塊計算的控制單元(圖3e);⑥井點鉆遇油層,但沒有測試和取樣資料計算的控制單元(圖3f);⑦井點僅鉆遇油水同層,構造高于井點深度部分計算的控制單元(圖3g)(中國海洋石油總公司標準化委員會開發生產專業標準化技術委員會,2016)。

圖3 控制儲量分類圖Fig. 3 Classification diagram of controlled reserves

2.3.2 控制儲量單元地質可靠程度分析 按照控制儲量單元地質認識程度和與評價井的距離,對控制儲量可靠性序列進行分析(圖4):①地質可靠程度較高類型,與已鉆評價井的探明單元屬于同一個油氣藏,構造、儲層和流體等地質認識存在一定的不確定性,包括a、b、c3類;②地質可靠程度較低類型,與已鉆評價井的探明單元屬于不同油氣藏,資料有限,構造、儲層和流體等地質認識存在較大不確定性,包括d、e、f、g4類(中國海洋石油總公司標準化委員會開發生產專業標準化技術委員會,2016)。

圖4 控制儲量可靠性分析圖a-位于探明單元構造高部位、預測有效厚度大于井點鉆遇值部分計算的控制單元;b-從探明單元油底外推到某個深度作為流體界面計算的控制單元;c-與探明單元同屬一個構造、距控制井較遠、采用計算線計算的控制單元;d-與探明單元相鄰未鉆井的另一高點計算的控制單元;e-與探明區塊相鄰未鉆井的高斷塊計算的控制單元;f-井點鉆遇油層,但沒有測試、取樣資料計算的控制單元;g-井點鉆遇油水同層、構造高于井點深度部分計算的控制單元Fig. 4 Reliability analysis diagram of controlled reserves

3 應用實例

以渤海L油田為例,利用地質儲量品質評價方法對探明地質儲量和控制地質儲量進行分析,提出油田開發動用地質儲量。

3.1 儲量分布及品質評價

3.1.1 探明儲量規模與分布 探明石油儲量單元共計19個。大于200 萬m3的儲量單元共7個,儲量合計5 485 萬m3,占探明儲量的84%;(100～200) 萬m3的儲量單元共4個,儲量合計585 萬m3,占比8.9%。L油田具有儲量單元規模大、儲量集中的特征(圖5)。

圖5 L油田探明原油儲量單元儲量規模分布圖Fig. 5 Reserve quantity distribution of proven crude oil reserve units in oil field L

3.1.2 探明儲量品質評價 綜合原油性質、儲層物性、儲量規模,對探明儲量品質開展分類評價。

(1)根據渤海常規稠油及特殊稠油的劃分標準(地層原油黏度350 mPa·s)(吳婷婷等,2019)、中滲及低滲碎屑巖儲層物性標準(滲透率10 mD),將探明儲量劃分為4類(表2)。

表2 探明儲量分類

(2)根據稠油與常規原油的劃分標準(地層原油黏度50 mPa·s)、中滲及高滲碎屑巖儲層物性標準(滲透率50 mD),對Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類品質進行細分(表3)。其中,L油田東塊館陶組及西塊東營組探明儲量屬于Ⅰ-2類品質,西塊館陶組探明儲量屬于Ⅱ-1類品質,西塊沙河街組探明儲量屬于Ⅰ-3類和Ⅲ-1類品質(圖6)。

表3 L油田探明原油儲量單元儲量分類

圖6 L油田探明儲量單元分類圖 西塊館陶組 東塊館陶組 東營組 沙河街組 10 萬m3 1 000 萬m3Fig. 6 Crossplot of proved reserves unit classification in oil field L

在上述儲量品質分類的基礎上,結合各單元的具體儲量規模特征及開發方式,對L油田探明儲量進行品質綜合排序,共建立3級品質序列,特征如下。

一級儲量:屬于普Ⅰ-2A類稠油(地層原油黏度309 mPa·s),儲層物性中高孔滲。儲量共計2 910.70 萬m3,分布于東塊館陶組、西塊東營組,儲量規模大,中高豐度,可進行常規開發。

二級儲量:屬于普Ⅰ-2C類稠油(地層原油黏度2 908 mPa·s),儲層物性高孔高滲。儲量共計3 285.96 萬m3,分布于西塊館陶組,儲量規模大,中等豐度,需熱采開發。

三級儲量:屬于常規油(地層原油黏度3.3～3.6 mPa·s),儲層物性中低孔滲,測試產能低且個別單元呈現薄互層特征。儲量共計397.86 萬m3,分布于西塊沙河街組,儲量規模較大,豐度低。

3.1.3 控制儲量品質評價 L油田控制儲量4個。其中,3個為e類,屬地質可靠程度較低的類型;1個為b類,屬地質可靠程度較高的類型。對于e類的3個控制儲量單元,在構造、儲層認識方面均存在不確定性,開發方案中暫不考慮動用,建議根據后期評價結果確定是否動用;1個b類控制儲量為4井區館陶Ⅳ油組油底下推控制儲量,下推至-1 971 m作為油水界面,油藏幅度接近130 m,類比周邊同類型油藏,油藏幅度均<90 m,因此若全部動用該控制儲量風險較大,建議根據周邊類似區塊油藏幅度認識,僅動用油底下推6 m的控制儲量,此時油藏幅度為85 m,儲量較為落實。

3.2 儲量動用

3.2.1 儲量動用原則 (1)根據儲量品質分析結果,確定探明儲量動用原則:①優先動用品質最好、常規開發(規模大、物性好、普I-2A)的一級儲量,并立足主力區東塊館陶組帶動西塊東一段儲量的動用;②其次動用品質中等、熱采開發(規模大、物性好、普I-2C)的二級儲量,即西塊館陶組儲量;③暫不動用物性差、測試產能低的三級儲量。根據上述動用原則,推薦動用一級、二級的探明單元共11個。

(2)控制儲量動用原則:①根據控制儲量落實程度推薦動用單元;②結合油藏特征及儲量品質分析,確定動用單元的地質儲量。根據上述動用原則,共推薦動用控制單元1個,即4井區館陶Ⅳ油組油底下推控制儲量。在構造細化解釋成果基礎上,通過對比油田范圍內其他單元的油藏幅度,推薦動用計算線東側油底下推6 m的部分作為動用儲量,共計179.69 萬m3,占比約20%。

3.2.2 儲量動用結果 L油田共計推薦動用探明石油地質儲量2 835.82 萬m3,推薦動用的探明儲量比例為85%;推薦動用控制石油地質儲量179.69 萬m3,推薦動用的控制儲量比例為20%。地質儲量品質評價認識為油田確定立足東塊優質地質儲量帶動西塊開發的原則提供了地質依據,同時為工程方案中心處理平臺位置的確定提供了地質支撐。

4 結 論

(1)針對油田開發方案編制階段油田地質儲量認識局限性和不確定性問題,總結了100多個海上油田的地質儲量相關研究工作,建立了地質儲量品質評價“三步法”。

(2)“三步法”步驟如下:①以地質儲量規模、流體性質和儲層物性為主要評價參數,分析油田地質儲量分布特征;②應用單因素與多因素相結合的分析方法對探明地質儲量進行綜合儲量品質分類,篩選優質探明地質儲量;③按計算方法對控制地質儲量進行分類,綜合控制地質儲量的認識程度以及與評價井的距離,分析控制地質儲量的可靠性,量化可供開發動用的控制地質儲量。

(3)儲量品質評價方法在實際油田的應用效果顯著,為海上油田開發動用儲量的確定提供了科學合理的依據,有效提高了開發方案規避風險和落實潛力的能力。