深层凝析气田储层物性经济评价.docx

深层凝析气田储层物性经济评价 3肖尚斌姜在兴刘咏燕(石油大学石油资源科学系 ,山东东营 257062)摘要 从经济的角度出发 ,对储层的物性下限进行了评价 . 确定储层孔隙度 、渗透率的经济下限 ,是市场机制引入的必然要求 . 同时 ,以采气工业变化特点为基础 ,讨论了单井产能的配置及气藏采收率的确定方法 ,提出了天 然气评价的一般模式 . 以东濮坳陷某凝析气田为例 ,从计算储量和日产量的角度出发 ,对凝析气藏储层物性经济下限进行了评价 ,并取得了较好的结果 .主题词 经济评价 ;凝析气藏 ;采收率 ;净现值 ;无阻流量中国图书资料分类法分类号t e 92 第一作者简介 肖尚斌 ,男 ,1970 年生 ,助教 . 1993 年毕业于石油大学 ( 华东) ,获学士学位 ,现在石油大学 ( 华 东) 岩矿教研室 ,从事岩矿及沉积学等方面的教学与研究工作 .样 ,油气开采业的经济效益都会随着生产技术的进步 、原材料消耗的降低和管理水平的提高而不断改 善 .凝析气田指其气体部分含有大量的湿气 ,主要 是由 c3 c8 甚至更重的烃类混合物构成的一类特 殊的油气田 . 一般认为 ,如果天然气顶中含有 1 . 52 . 0 kg/ m3 ,更少的凝析油 ,这种油气田属于气顶油 田 ;凝析油含量高于 2 . 0 kg/ m3 的气田 ,则属于凝析 气田. 在凝析气藏开发中 ,地层压力的降低 ,可导致 凝析油在油层中析出 . 为了减少凝析油的损失量 ,常 采用注干气保持地层压力的开采方式 . 在这种开采 方式下 ,随着油气比的不断升高 ,其经济效益将不断 下降. 当油气比上升到某一极限时 ,即当所增加的凝 析油边际成本等于凝析油的销售价格时 ,就不再注 气 ,而按衰竭式开采方式进行开采 ,一直到气田开采 完毕. 如果凝析气田在一开始就采取衰竭式开采 ,必 然导致大量有价值的凝析油在地层中析出 ,而永远 无法采出地面 .油气开采过程中的经济效益 ,主要是受开采过 程自身特点的影响 ,而导致气田开发与油田开发存 在很大的不同 . 产量的递减是导致油 、气固定成本不 断上升的原因 ,这一规律对油 、气田都是相同的 ,其 差别主要在于单位可变成本变化规律的不同 ,因而 导致其经济效益的变化规律也不同 .0引言对深层 ( 指埋深大于 3500 m) 的勘探开发具有更大的风险性 ,因此 ,决策者首先考虑的就是经济因 素 . 经济评价的出发点是确保企业的经济效益 ,它是根据国家现行财税制度和现行价格体制 ,分析测算规划和方案实施的效益和费用 ,考察获得能力及赔 偿能力等财务状况 ,以判别经济上的可行性 .天然气工业的基本特点石油和天然气在多数情况下是共生的 ,二者有 许多共性 ,也有许多特殊性. 区别之处在于各自的物 理化学性质不同. 天然气比重小 、粘度小 、压缩性大 、 无表面张力 , 多以 甲 烷 为 主 , 常 含 有 少 量 非 烃 类 气 体 ,可溶于油和水 ,并对热动力学条件 ( 压力 、温度) 敏感.天然气的成因广泛 ,运移活跃 ,对盖层条件要求 严格. 气藏种类多样 ,具有含气层系的复合性和储层 低渗性的特点 . 天然气藏多以消耗式进行开采 ,开采速度高 ,采收率也高 ( 中浅层一般在 80 %以上) . 气 藏的钻井工艺及开采过程等也有其特殊性.12采气工业经济效益变化特点采气工业的经济效益变化规律与采油工业有许多共同之处 , 但也 有 其 自 身 的 特 点. 同 一 般 工 业 一 收稿日期 :1996 - 03 - 133 本文为中国石油天然气总公司新区勘探研究中心“渤海湾盆地深层勘探动态跟踪及综合评价研究”的部分成果.21 第 21 卷第 3 期肖尚斌等 :深层凝析气田储层物性经济评价勘探投资是将区域发生的全部费用按目标面积比例分摊. 开发建设投资是固定资产投资的主体 , 它由开 发井 、地面建设和公共系统工程三部分组成 .( 2) 采气成本 . 采气成本包括材料 、工人工资 、 职工福利和测井 、试井等费用 .33 . 1凝析气田经济评价的一般方法天然气田经济评价模式天然气田经济评价模式见图 1 .4 经济评价实例4 . 1基本地质情况位于东濮坳陷中南部兰聊断层下降盘的气田 ,是一个在基岩隆起背景上继承性发育并受兰聊断层 控制的逆牵引滚动半背斜. 其内部被次一级断层进一步复杂化 , 使得全气田不存在统一的构造圈闭 . 该气田主要由 25 个断块组成 , 其断块面积为 0 . 27 3 . 2 km2 ,平均为 1 . 2 km2 ,其中共有 18 个含气断块 ,面积为 0 . 27 2 . 84 km2 ,平均为 0 . 92 km2 . 气藏类型为凝析气藏 , 深层开发的主要目的层为 es2 - 3 , 已3证实的含气层系最深为 4032 m. 储层具低孔 、低渗特征.图 1 天然气田经济评价模式储层物性经济评价3 . 24 . 2储量计算用容积法计算储量 ,其计算公式为3 . 2 . 1经济评价的计算期天然气勘探开发项目的经济评价 ,其计算期包 括勘探期和生产建设期 . 把勘探期第 1 年作为计算 期的第 1 年 ,如在勘探期之前已经发生投资 ,可以把 它合并放在第 0 年 ( 勘探起点) ; 建设期第 1 年作为计算期的第 1 年 ,建设期前所发生的全部投资合并 放在第 0 年 (建设起点) .3 . 2 . 2经济评价参数(1) 净现值 n pv . 净现值是项目在分析期限内 各年发生的净现金流量 , 按预定的折现率折现到基 准年 ( 第 0 年) 末的现值之和 . 其计算公式为n t sc pi g = 0 . 01 a hs gip t zsc i83式中 , g 为凝析气藏总的原始 地 质 储 量 , 10 m ; t2为平均地层温度 , k ; a 为含气面积 , km ; t sc 为地面标准温度 , k ; h 为平均有效厚度 , m ; p sc 为地面标准 压力 ,m pa ;为平均有效孔隙度 , % ; pi 为平均气藏 原始地 层 压 力 ; m pa ; s gi 为 平 均 原 始 含 气 饱 和 度 ,% ; zi 为原始体积偏差系数 .我国地面的标准条件指温度为 20 、绝对压力 为 0 . 101 m pa .凝析气藏中天然气和凝析油的原始地质储量分 别为n pv = ( ci - co ) t ( 1 + i ) - tt = 1co ) t 为第 t 年的净现金流量 ; i 为折现式中 , ( ci -率 . r go gc = gr go + 24050o / 44 . 29o / ( 1 . 03 - o ) ( 2) 投资回收期 . 投资回收期为现金流量表中的累计净现金流量等于 0 时所需要的时间 . 投资回 收期为累计净现金流量开始出现正值时的年次减去1 再加上上年累计现金流量绝对值与当年净现金量的比值.n c = gc/ r go式中 , gc 为天然气的储量 ,108 m3 ; n c 为凝析油的 储量 ,108 m3 ; r go 为气油比值 ,m3 / m3 ;o 为凝析油 的相对密度 .该气田的压力和温度与深度的关系见图 2 和图3 .4 . 3 单井产能与采气速度由 于 该 气 田 深 层 物 性 差 , 单 井 产 量 下 降 相 当 快 ,年平均产量递减率在 20 % 以上 , 这与初期单井3 . 2 . 3经济预测方法经济预测是经济评价的基础 , 由天然气的开采特点所决定 . 不同类型气藏和不同开采方式 , 其投资 及采气成本的变化属性也不同.( 1) 投资估算 . 包括勘探投资和开发建设投资. 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 22石油大学学报 (自然科学版)1997 年 6 月估算的气田废弃压力 (3 . 2 4 . 7 m pa) 仍大大低于10 、20 、27 号井的枯竭地层压力 . 从这 3 口井资料分 析 ,气井废弃压力较高 , 各层系因埋深 、物性的不同有较大差异 . 10 号井枯竭时地层压力为 11 . 28 m pa ,而 20 、27 号井在 10 17 m pa 左右. 根据这些资料估 计 ,气田自然投产 、衰竭式开发的废弃压力高达 10m pa ,对 es2 、es3 低渗高压气层 ,生产压差达 20 303 3m pa ,其废弃压力估计将在 30 m pa 左右. 由于气井废弃压力高 ,将导致井控储量采收率低 ,影响开发经 济效益.气田的采收率是直接受气井废弃压力控制的 ,测算公式为er = 1 - ( pab/ zab) / ( pi / zi) 100 %式中 , er 为气田 (气藏) 最终采收率 , % ; pab/ zab 为 气田 (气藏) 废弃时视废弃压力 ,m pa ; pi/ zi 为气田 (气藏) 原始视地层压力 ,m pa .由上述公式测算出 es32 段 20 号井的采收率约为图 2 气田压力与深度的关系37 . 04 % , es1 段 10 号井在 3064 . 2 3077 . 6 m 井段3的气层采收率为 69 . 8 % , 与实际情况吻合较好 , 说明用该计算式测算气井的采收率是可靠的.20 、10 号井生产动态代表了气田储层差 好两 种类型的生产动态 ,其采收率反映了最低 最高采收率 ,即中层气田自然投产的采收率介于 39 . 9 % 67 . 8 % 之间 ,平均值为 53 . 98 %. 对于深层气田 , 平 均采收率在 40 % 以下.4 . 5储层物性经济下限的确定判断气井是否值得开发的准则是 : 在现有物价 水平 、税率等经济政策条件下 ,投入开发后是否能弥 补全部开采成本 (包括钻井 、地面建设系统工程投资及采气操作费用 、资金成本等) ,如果不能弥补 ,则不 值得开采 . 其收益体现在产气量上 ,而气产量严格受储层物性的控制. 所以 ,可利用气井的产能配置和产量变化情况来求取储层物性.计算步骤如下 ( 设对于单井以简化计算求取平 均值 ,以反映储层的整体情况 ;多井可叠加) :(1) 很显然 ,当年采气成本大于年收益时 ,气田(井) 不再具有开采价值 ,故应保证ci co图 3 气田温度与深度的关系产能配置过大有很大关系 . 因此 ,确定气井的合理产 能 ,安排适当的采气速度 , 将会大大提高采收率 . 另 外 ,根据单井控制储量 、储层条件 、井身结构等 ,单井 采气速度应控制在 4 % 10 % ,单井产能也应控制 在无阻流量的 30 % 以内.4 . 4 气井废弃压力与最终采收率估算废弃压力是决定气田开发水平的重要参数 ,与 多种因素有关 ,目前普遍采用加拿大休梅克“双 50”公式确定气田废弃压力 := 0 . 3336 + 1 . 0946 10 - 3 dpab式中 : c 为年采气成本 ; c 为年收益 .oi式中 , pab 为 气 田 废 弃 压 力 ,m pa ; d 为 气 田 平 均 埋深 , m.该公式是基于已开发气驱气田统计结果提出 的 ,尽管对有边底水的凝析气田作了相应修正 ,但所(2) 计算净现值为零时的投资回收期及初始产量 .对该气田的初期稳产及 1993 年产量和目前的产量情况进行了分析 ,考虑到气井的高产与稳产 ,气 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 23 第 21 卷第 3 期肖尚斌等 :深层凝析气田储层物性经济评价井的合理产量选无阻流量的 25 % 作为初期稳定产量 ,并设年产量递减率为 25 % ,最终采收率为 40 %. 对埋深为 d 的气藏 , 净现值 n pv 为 0 时 , 有下式成 立 :nn pv = ( c i - co ) t ( 1 + i ) - t -i dbst = 1式中 , ( c i - co ) t 为第 t 年的净现金流量 ; i 为折现率 ; i dbs 为勘探与开发投资之和 .由此可计算不同深度的投资回收情况 .(3) 根据无阻流量的计算公式可得到储层厚度 与渗透率的经济下限 .图 5 孔隙度与储层厚度的关系pe -pfk hq ao f= 0 . 55395结论b gg ln ( re/ rw ) -0 . 75 + s式中 , q ao f 为无阻流量 ,108 m3 / s ; b g 为气体压缩系数 ;g 为气体粘度 ,m pa s ; pe 为地层压力 ,105 pa ;re 为供气半径 ,cm ; pf 为井口压力 ,105 pa ; rw 为井 径 ,cm ; s 为视表皮系数 ; k 为渗透率 ,m2 ; h 为储层 厚度 , m.(4) 由储量计算公式 , 可得到对应深度的最小 储量孔 隙 度 与 储 层 厚 度. 图 4 和 图 5 给 出 深 度 为4000 m 时的计算结果 .( 1) 对储层进行经济下限评价是一个尝试 . 研究结果表明从经济角度对储层进行评价是可行的 .(2) 利用动态开发和静态储量计算相结合的办 法 , 评价储层的经济下限是可操作的 , 用这种方法编 制软件来评价储层的经济物性下限 , 与实际情况相 吻合.( 3) 评价方法的关键在于确定气井日产量 、采收 率等几个技术参数. 对不同的气田来说 , 开发效果是 不同的 , 应根据实际情况而定 .参考文献1杨通佑等 . 石油及天然气储量计算方法 . 北京 :石油工业出版社 , 1990陈元千 . 油气藏工程计 算 方 法 . 北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 ,1990.2( 责任编辑刘艳荣)图 4 渗透率与储层厚度的关系 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved.journal of t he u niversity of pet roleum , china( editio n of nat ural science)vol . 21 no . 3j un. 1997114 abstract acco rding to st ruct ural mo del w hich is based o n interp retatio n of seismic p rofile and analogue t heo ry ,t wo experimental mo dels of zhangjuhe co mplicated f ault blocks were designed : ( 1 ) inho mogeneo us extensio n mo del wit h a rigid basement block ; (2) inho mogeneo us extensio n by superpo sitio n of up warping. the first ex2 periment mo del exclusively p ro duced“do mino”antit hetic f ault s , w hich fo r med several ho rst s and grabens. so it does not acco rd wit h t he st ruct ural mo del . the seco nd mo del is used to successf ully simulate zhangjuhe st ruc2t ural belt . the main characters of t he sectio n are well exhibited , including zhangdo ng up warping , step f ault blocks , f ault at tit udes and sedimentary t hickness dist ributio n . the experimental result s p rovide evidence fo r lear ning t he assemblage and mechanism of f ault s in co mplicated f ault blocks.subject words fault block ; st ruct rue ; mo del ; physical analog ; huanghua dep ressio nton g hen g m ao , m ale , lect u re r , w as bor n i n 1967 . he g ra d u ated f rom t he dep2about t he f i rst a ut hort a rt m en t of geol ogy i n b ei j i n g u ni ve rsi t y w i t h m s deg ree . n ow he w orks on tectonop hysics si m ul at ion a n dn u m e rical si m ul at ion of st r uct u ral st ress at t he dep a rt m en t of ea rt h s cience i n t he u ni ve rsi t y of pet roleu m , b ei j i n g , chi n a ( post code : 102200) .zen g l i a nbo , zha n g j icha n g/ d istributio n of fracture in buried hill reservo ir of m eta2mo rp hic roc k in bia ntai of l iao he d ep ressio n/ 1997 , 21( 3) :1619abstract biantai buried hill reservoir of metamo rp hic rock is a blocky f ract ured high2f reezing oil depo sit , in w hich f ract ures are mainly tecto nic and tensio nal wit h high dip angle . it was fo r med in relatio n to extensio n in cenozoic era . there are t hree set s of f ract ures in t his area , w hich st rike n n e - n e , n w and ew directio ns and develop a gradually reduced t rend. the mean po ro sit y of macro2f ract ure is 0 . 72 % and it s mean per meabilit y is80 . 5 10 - 3 360 . 8 10 - 3 m2 . the mean po ro sit y of micro2f ract ure is 2 . 82 % and it s mean per meabilit y ismainly bet ween 1 . 44 10 - 311 . 77 10 - 3m2 . it show s t hat t he majo r reservoir space is micro2f ract ure sys2tem and t he macro2f ract ure system has a main role in seepage .subject words metamo rp hic rock ; buried hill ; tecto nic f ract ure ; dist ributio n characteristic ; liao he dep ressio nzen g l i a nbo , m ale , w as bor n i n 1967 . he obt ai ned m s deg ree f rom chi n a u ni ve r2about t he f i rst a ut horsi t y of geosciences i n 1992 . a s a lect u re r he is en gaged i n teachi n g a n d scien t i f ic resea rch on tect onic st ressf iel d , f ract u re a n d st r uct u re geology at t he de p a rt m en t of geoscience i n t he u ni ve rsi t y of pet roleu m , b ei j i n g , chi n a ( post code : 102200) .x i ao s ha n gbi n , j i a n g zai x i n g , l i u y on gy a n/ eco nom ic eval uatio n of reservo ir p roperties of gas co nd ensatio n field in d eep fo rmatio n/ 1997 , 21( 3) :2023abstract the p hysical p roperties of reservoir are fewly st udied f ro m t he point of eco no my. it is necessary to calculate t he low limit of per m