气田采收率计算过程中的问题探讨
海 洋 石 油
第26卷 第3期
文章编号:1008-2336(2006) 03-0055-06
OFFSHORE OIL
55・・
气田采收率计算过程中的问题探讨
李宝国1, 石万里2, 王淑娟1, 郝玉鸿2
(1. 中国石油天然气股份有限公司长庆石油勘探局培训中心, 甘肃宁县745217; 2. 中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第二采气厂, 陕西榆林719000)
摘 要:人们有时对“采收率”的理解和应用比较笼统, 往往忽视了“这一基本原则, 把静、动态地质储量或者各自对应的采收率相混淆, 。基于采收率的定义和计算原理, , 提出了根据动、静地质储量比换算采收率的关系式, 到重要指导作用; 同时提出了“的观点。关键词:采收率; 地质储量; 动态中图分类号: 长期以来被人们看作是衡量油气
田综合开发效果的一项重要技术指标, 也是油气田开发方案编制、规划、动态分析、经济评价等的重要参数之一。然而, 在人们理解和应用采收率时却比较笼统、模糊, 往往把动态地质储量采收率误认为是静态容积法探明地质储量采收率, 或者把容积法探明地质储量误认为是动态地质储量, 违背了“采收率与地质储量应满足一一对应的逻辑匹配关系”基本原则, 得到错误的结果、结论。由于采收率与地质储量关系密切, 本文就从静、动态地质储量的对比、分析、评价入手, 结合采收率计算原理, 研究、分析了不同地质储量及各自对应采收率之间的区别和联系, 提出了动态地质储量采收率与静态容积法地质储量采收率之间的换算关系式, 为清晰和明了不同采收率及其与不同地质储量的对应关系起到一定指导作用, 从而得到正确、可靠的可采储量、认识和结论。
的那部分石油、天然气地质储量[1,2], 严格地说,
只有应用动态资料根据动态法才能确定动态地质储量。落实动态地质储量是一个漫长的历史过程, 油气田开发时间越短, 积累的动态资料越少, 适合计算的方法就越少, 计算的精度也越低; 相反, 油气田开发时间越长, 井网越完善, 积累的动态资料越多, 适合计算的方法也越多, 计算结果也越准确。动态地质储量不仅排除了容积法计算地质储量的各项参数取值的不确定性, 而且排除了不可渗流的无效油气储量, 是可靠的地质储量, 实用性强, 可比性强。但人们往往忽视了动态地质储量或把动态地质储量与静态容积法地质储量相混淆。1. 2 静态容积法地质储量 众所周知, 探明地质储量是在勘探阶段以容积法计算的, 容积法是把油气藏当作一个容器利用静态资料来计算地质储量, 无疑属于静态地质储量。容积法计算的地质储量只是大致反映了油气藏中石油、天然气的蕴藏量, 其不可避免的存在以下缺点:
第一, 在探明含油气面积内, 探井井数有限、井距大, 仅有的探井资料很难预见井间储层的物性变化, 且动态测试资料非常有限。因此, 容积法
收稿日期:2005-12-07; 改回日期:2006-02-28
) , 讲师,1985年毕业于大庆石油学院作者简介:李宝国(1964—
1 静、动态地质储量的区别
由于采收率与地质储量关系密切, 特别是计
算采收率或可采储量时, 不可缺少“动态地质储量”这一重要环节。因此, 只有首先搞清静、动态地质储量的区别, 才能进一步正确认识、理解和应用采收率。1. 1 动态地质储量 动态地质储量是指油气藏中能够渗流或流动
地质系, 一直从事地质教学和科研工作。
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探明地质储量误差较大, 有时误差甚至超过储量标准中约30%的范围。如国内四川某气田, 容积法计算的探明地质储量2219. 58×108m 3, 开发20余年后, 美国CER 公司采用物质平衡法计算地质储量仅340. 0×108m 3[3], 只占原探明地质储量的15. 32%; 又如长庆某小型气田, 容积法探明地质储量7. 0×108m 3, 而压降法落实地质储量仅
①
1. 7×108m 3, 只占前者的24. 3%。尤其非均质性强的低渗透油气田这种现象更为突出, 应引起重视。
第二, 在油气田开发过程中, 由于开发井网控制程度、油气藏非均质性和连通性、流动波及程度等的影响, 动性, 第三, 多、, 对诸如含油气面积、、储层物性、非均质性和连通性、产能、流体特征等的认识程度逐步提高, 但是, 通常在开发过程中只计算、落实可采储量, 却很少落实、校正容积法探明地质储量, 或者复算、落实的探明地质储量不被认可和利用, 致使容积法探明地质储量的误差一直伴随开发的进程, 甚至影响整个开发过程。
第四, 不同油气田的地质特征不同, 探井布井方式、井距不同, 勘探认识程度各异, 因而, 不同油气田的探明地质储量的准确程度各异, 横向可比性较差。1. 3 动、静态地质储量的区别
综上所述, 动态地质储量与静态容积法地质储量的区别显而易见:第一, 由于计算方法和勘探认识程度的影响, 静态容积法地质储量存在不可避免的误差和缺点, 包含了部分不可利用或不存在的地质储量; 而动态地质储量较实事求是的反映了油气藏中真正可利用的地质储量, 可以理解为容积法地质储量中可渗流、流动的部分, 从原理和计算方法上而言, 排除了不可渗流或虚无的无效地质储量。第二, 容积法探明地质储量横向可比性较差, 而动态地质储量不仅准确程度高, 而且横向可比性强。
定义“:在现代工艺技术和经济条件下, 能够从已发现油、气藏中采出的那部分石油、天然气
[4]量”。那么“采收率”, 自然是可采储量占探明地质储量的百分数。从该定义来看, 采收率通常是指容积法探明地质储量的采收率, 即静态地质储量采收率。一般确定采收率的方法可以大致分为如下三大类:
2. 1 根据采收率定义确定
根据采收率定义来计算采收率, 就是首先计算可采储量, , 。、模型预测法、经验公、弹性二相法等。从原理上看, 多数方法是首先计算动态地质储量, 即根据油气藏生产动态数据如地层压力、井底流压、产油(液、气) 量、综合含水等得到动态地质储量, 再结合油气藏废弃条件计算可采储量。于是, 便得到容积法探明地质储量采收率:
E R =
, E R =N G
(1)
同时, 可得到动态地质储量采收率:
(2) , E R d =
N d G d
(2) 式很容易看出两种采收率的关系:由(1) 、E R d =E R =E Rd
, E R =E Rd N G
(3)
在一定井网系统和开采技术条件下, 一个油
气藏的可采储量是一定的; 若开发历史较长, 积累了丰富的动态资料, 那么由此确定的动态地质储量较可靠(基本确定) ; 故动态地质储量采收率也基本一定, 它能够客观地反映油气藏的实际地质、动态特征, 横向可比性强。因此, 动态地质储量采收率能够用来评价、衡量油气藏的综合开发效果。
容积法探明地质储量存在不可避免的误差和缺点, 在计算采收率时, 又无形中把这种误差和缺点转移到了采收率上(见(1) 式) 。所以, 该采收率无法避免的包含了探明地质储量的误差和缺点, 导致采收率难以反映油气藏的实际地质、动态特征, 横向可比性差。某些物性较好的油气田(藏) 采收率却低于物性较差者, 如长庆某油田, 孔隙度
①郝玉鸿. 长庆油气田可采储量阶段标定成果. 长庆油田
2 “采收率”计算方法探讨
根据《石油天然气行业标准》对“可采储量”的
分公司勘探开发研究院,2001
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18. 3%、渗透率210. 01×10-3μm 2, 属于中高渗根据物质平衡原理有[5]:
G =G R +G a
透砂岩油田, 标定采收率仅17. 9%; 而长庆另一油田, 孔隙度14. 0%、渗透率26. 7×10-3μm 2, 属于低渗透砂岩油田, 标定采收率35. 0%①。显然, 前者物性远好于后者, 但其采收率却低于后者一半, 究其原因, 主要是前者在勘探阶段容积法计算的地质储量偏大, 在开发过程中却从未校正、落实, 更没有考虑储量标准中±30%的误差, 以致造成其采收率偏低, 与油田地质特征不相符, 难以同其它油田进行横向对比。
动态地质储量可理解为容积法探明地质储量中可渗流部分, 通常小于探明地质储量, 故动态地(3) 式所示。地质储量比例(d /d , , 这是因为(偏大) , 导致其采收率偏小。非均质性强的低渗透油气藏, 动、静地质储量比例较小, 故两种采收率差异较大。动、静地质储量比例越大, 两种采收率差异越小, 这表明探明地质储量准确程度较高, 接近动态地质储量, 其采收率也接近动态地质储量采收率。至于动、静地质储量比例等于1或大于1的情况, 严格地说, 是不存在的, 否则, 储量计算有误(尤其探明地质储量) 。若把动态地质储量采收率误认为是容积法探明地质储量采收率, 无疑得到的可采储量偏大, 带来错误的结论和认识, 对低渗透油气藏尤其要注意这个问题。
根据采收率定义来计算采收率, 一般适合于井网较完善, 开发时间较长, 静、动态资料丰富, 认识程度较高的油气田, 对于这类油气田, 基本具备了落实可采储量的条件, 一般是首先计算可采储量, 然后得到采收率。随着开发的进程, 确定的动态地质储量及其采收率、可采储量越来越准确。2. 2 根据容积法确定
容积法计算油气藏采收率和可采储量是依据物质平衡原理, 即容积法计算的探明地质储量等于可采储量加上废弃时地下的残余地质储量。但传统的容积法混淆了静态探明地质储量与动态地质储量或各自对应的采收率, 以致得到错误的可采储量和结论。以气藏为例进行分析。2. 2. 1 气藏原容积法计算采收率和可采储量的原理及存在问题
(4) (5)
Z i T p sc Z a T p sc
T p p /Z -Z i p i /Z i
(6) (7)
由(4) 式得:
G R =G -G a 式中, G =0. 001A h
G a =0. 001A h
(7) 式代入(5) 式得把(6) 、
G R =0. 001A h
(8)
, :
1p i Z i
(9) (10)
, (8) 式又可写为:
G R =GE R ′
人们通常就是根据(9) 式计算气藏采收率, 进而根据(8) 或(10) 式计算可采储量。这就是传统的容积法计算气藏采收率和可采储量的基本原理和公式。
尽管从(4) ～(10) 式的推导过程来看是符合逻辑、无可非议的, 但却掩盖了静态容积法地质储量存在误差和不完全具备流动性的缺点。尤其从(7) 式来看, 气田(藏) 视废弃地层压力p a /Z a 一般是根据废弃时由各井点视废弃地层压力所做的等压图以加权平均求得的, 这无形中就掩盖了前面所言的由于井网控制程度、非均质性和连通性、流动波及程度等对视废弃地层压力的影响, 即井点废弃地层压力值不可能完全反映井间气层的废弃地层压力, 由井点废弃地层压力计算的气田(藏) 废弃地层压力必然与气田(藏) 实际废弃地层压力存在一定差异, 一般前者低于后者。这样, 由(7) 式计算的废弃时气藏中残余天然气地质储量必然存在较大误差, 通常偏小。同时, 容积法地质
(7) 式计算结果) 本身就存在不可避储量(如(6) 、
免的误差。从而导致由(5) 式计算的可采储量亦存在一定误差, 通常偏大。尤其非均质性强或低渗透气田(藏) 这种情况更为突出。
另一方面, 从(9) 式来看, 采收率是根据原始视地层压力(p i /Z i ) 和废弃视地层压力(p a /Z a ) 来计算的, 而地层压力反映的是气藏中可流动气
①郝玉鸿. 长庆油气田可采储量阶段标定成果. 长庆油田
公司勘探开发研究院,2001
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体的动态量, 因此, 该采收率无疑是指气藏中可渗流或流动的那部分天然气地质储量(动态地质储量) 的采收率, 而并非静态容积法地质储量的采收率。根据动态法计算的采收率与动态地质储量满足一一对应的逻辑匹配关系。
(8) 式来看, 原方法认为气藏开发过又从(7) 、
程中含气饱和度是始终保持不变的, 这对于无水侵气藏, 由于束缚水及岩石膨胀影响较小, 可近似
(8) 式是近似成立的。但认为S gi ≈S ga , 这时(7) 、
对于水驱气藏, 在开发过程中, 随着地层压力的下降, 边、底水不断侵入, 使得气藏含水饱和度不断增大, 相应地含气饱和度不断降低, 尤其原始S gi 与废弃S ga 的差异相对更大, 不可忽视。因此(8) ga 于水驱气藏, (7) 、
和区别, (, 实质上是以容积采储量, 这显然是错误的———违背了“采收率与地质储量应满足一一对应的逻辑匹配关系”基本原则。容积法探明地质储量只有与其本身对应的采
(8) 式忽视了收率才能计算可采储量。同时, (7) 、
S gi 与S ga 的差异和区别, 始终以S gi 替代S ga 。
根据“修正容积法”计算气藏采收率或可采储量时, 在确定p a 、Z a 的同时, 还必须确定G d 或
G d /G 、S ga 等主要参数, 这样, 既可以得到动态地
质储量采收率, 又可以得到探明地质储量采收率。但必须明确不同采收率与不同地质储量的对应匹配关系, 特别是低渗透气藏, 由于G d /G 值相对较低, 使得动态地质储量采收率与容积法地质储量采收率差异相对更大, 如果将两者混淆或直接可采储量, , , 无法直接计算, 、静地质储量比例(G d /G ) , 进而根据“修正容积法”初步计算采收率, 得到可采储量。当然, 随着开发时间的延长, 静、动态资料不断丰富, 认识程度逐步提高, 根据“修正容积法”计算的采收率和可采储量越来越准确。在条件成熟时, 还可以根据前述的采收率定义来计算可采储量。2. 3 类比法、经验公式法
在油气田开发前期或初期, 由于动态资料有限甚至缺乏, 除采用“修正容积法”外, 还可以采用类比法或经验公式初步确定采收率, 进而计算可采储量, 同样, 有待进一步根据多种方法复算、落实。
按照应用类比法和经验公式的要求, 一般选择与本油气田地质特征相近或相似、开发时间较长、静态和动态资料丰富、认识程度较高、确定的采收率可靠或总结的经验公式准确等的油气田。前已述及, 动态地质储量采收率横向可比性强, 因此, 严格地说, 通常类比取值的采收率是动态地质储量采收率。这就必须强调指出, 不能完全照搬类似油气田的结果或结论, 因为, 本油气田尚处于开发前期或早期, 井数少、井距大, 井网不完善, 特别是容积法探明地质储量误差较大, 存在一定风险, 不能直接采用类似油气田的动态地质储量采收率与本油气田的探明地质储量相乘得到可采储量, 否则, 就违背了“采收率与地质储量应满足一
一对应的逻辑匹配关系”的基本原则, 应根据(3) (14) 式折算动态地质储量采收率为探明或(13) 、
2. 2. 2 对容积法计算气藏采收率和可采储量的
修正
针对上述分析的原容积法计算气藏采收率和可采储量存在的问题, 故提出如下修正方法。把(9) 式中的采收率修正为动态地质储量采收率
E R d :
E Rd
=1-p i /Z i
(11)
对于水驱气藏考虑S gi 与S ga 的差异和区别, 则(11) 式为:
E Rd =1-p /Z S p i /Z i S gi
(12)
那么, 由(3) 式知探明地质储量采收率为:
E R =
・E Rd =1-G p i /Z i
(13) (14) (15)
E R =1-p i /Z i S gi G
于是, :
G R =G d E Rd (10) 式修正为:或(8) 、
G R =GE R =G E Rd
G
(16)
地质储量采收率, 进而根据探明地质储量得到较为可靠的可采储量。
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明地质储量的误差转移到了采收率上, 导致采收
3 实例分析、评价
例1, 已知某无水驱定容气藏, 容积法探明地质储量G =368. 11×108m 3, p i =31. 9MPa , Z i =0. 97, 还未正式投入开发。根据气藏工程研究①
G d /G ≈80. 0%, p a =4. 5MPa , Z a =0. 96。采用
率偏低, 与气藏实际地质、动态特征不相符, 也无
法与其它气藏进行横向对比。但动态地质储量采收率较高, 较实事求是地反映了气藏实际特征, 当然横向可比性强, 如A 气藏开发效果明显好于B 气藏。
例3, 油藏开发实例分析。长庆某中高渗透砂岩油藏①, 孔隙度18. 3%、渗透率210. 01×
μm 2, 标定其采收率仅17. 9%; 另一低渗透10-3
油藏, 孔隙度14. 0%、7×10-3μm 2, 35, 1倍。究其原, 与油藏地质, 也难以同其它油田进行横向对比。
由此可见, 探明地质储量采收率的用途非常有限, 在油气田开发前期或早期, 根据“修正容积法”粗略计算的采收率只起到初步计算可采储量的作用(有待进一步落实) 。严格地说, 不能根据探明地质储量采收率分析、评价油气田的综合开发效果和进行横向对比。在油气田开发中后期, 具备了落实可采储量的条件, 一般是首先计算可采储量, 然后得到采收率, 显然, 此时的探明地质储量采收率几乎没有什么用途。因此, 笔者提议, “重视可采储量、动态地质储量及其采收率, 淡化探明地质储量及其采收率”。
容积法求该气藏的采收率及可采储量。
该气藏为无水驱定容气藏, 故S gi ≈S ga 。根据(11) 式计算该气藏动态地质储量G d 的采收率:
E Rd =1-=1-p i /Z i
=p Z i
=85. 7531. 9/0. 97
以(13) :
E R =
E =0. 8575×0. 8=68. 6%G Rd
可见, 两种采收率相差17. 15%, 差异很大。根据(16) 式计算可采储量为:
G R =GE R =368. 11×0. 686=252. 52×
108m 3
若按原计算方法来说, (11) 式所计算的采收率85. 75%即为容积法探明地质储量的采收率, 这样得到的可采储量为:
G R =GE R =368. 11×0. 8575=315. 65×10
8
m 3
可采储量高出63. 13×10m , 误差很大。例2, 气藏开发实例分析。长庆某小断块砂岩气藏A , 物性较好(渗透率16×10-3μm 2, 孔隙度13%) , 局部边水对开发影响不大。目前已开发至中后期, 物质平衡法计算的采收率只有20. 7%①; 动态地质储量只占容积法探明地质储量的24. 3%, 而动态地质储量采收率达85. 3%。另
83
4 认识和结论
(1) 动态地质储量是油气藏中实实在在可利
用(可渗流) 的那部分地质储量, 横向可比性强; 随着开发的进程, 适合计算动态地质储量的方法越多, 计算结果也越准确。容积法探明地质储量存在一定误差, 横向可比性差。
(2) 采收率与地质储量必须要满足一一对应的逻辑匹配关系, 不同地质储量(如动态地质储量、探明地质储量) 对应不同的、与其相匹配的采收率, 绝不能混淆。由此, 提出了计算气藏采收率和可采储量的“修正容积法”。随着开发的进程, 计算的采收率和可采储量越来越准确、可靠。
(3) 动态地质储量采收率能够客观地反映油气藏的实际特征, 横向对比性强, 所以, 该采收率能够用来评价、衡量油气田的综合开发效果。容积法探明地质储量采收率无法避免地包含了探明
一小断块砂岩气藏B , 物性较好(渗透率49×
10-3μm 2, 孔隙度11. 7%) , 边、底水驱作用弱。目前已开发至中后期, 物质平衡法落实的采收率只有13. 2%①; 动态地质储量仅占探明地质储量的18. 4%, 动态地质储量采收率71. 43%。
显然, 这两个气藏的探明地质储量采收率很低, 从表面上看还没有油藏采收率高, 令人费解。分析其原因, 主要是这两个气藏的探明地质储量误差较大(偏大) , 在计算采收率时, 又无形中把探
60・・ 海 洋 石 油2006年9月
地质储量的误差和缺点, 故该采收率难以反映油气藏的实际特征, 横向对比性差; 严格地说, 该采收率不能作为评价、衡量油气田综合开发效果的指标。
(4) 通常类比取值的采收率是动态地质储量采收率。这就要设法将动态地质储量采收率折算为探明地质储量采收率, 再根据探明地质储量得到较为可靠的可采储量。
(5) 重视可采储量、动态地质储量及其采收率, 淡化探明地质储量及其采收率。降低废弃压力和提高动、静地质储量比例是提高采收率的重要途径。符号注释:
4
N t ; d ,10t ;
G ,10m ; G a 为
8
3
4
4
m 3; p i 、p a 分别为原始、废弃地层压力,MPa ; p cs 为
地面标准压力,MPa ; Ts 为地面标准温度, K; Z i 、Z a 分别为原始、废弃天然气偏差系数; p i /Z 、p a /
Z a 分别为原始、废弃视地层压力,MPa ; E R d 为动
态储量采收率, %; E R 、E R ′分别为采收率, %; A 为含气面积, km 2; h 为有效厚度, m ; Φ为孔隙度, %; S gi 、S ga 分别为原始、残余含气饱和度, %。
参考文献:
1 杨华, 郝玉鸿. [J].低渗透
,5(2) 4
2. ].,1999,20(2) :60
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,108m 3; G d 为天然气动态储量,108m 3; G R 为天然气可采储量,108
石油勘探与开发, 2002,29(5) :66～67
The discussion about some issues of the calculation
of recovery ratio in gasf ield
Li Baoguo 1, Shi Wanli 2, Wang Shujuan 1, Hao Yuhong 2
(1. T raining Center of Changqing Pet roleum Ex ploration B ureau , Pet roChina Com pany L imited , N ingxian 745217, Chi 2na ; 2. Changqing Oilf ield Com pany No. 2Gas Production Plant , Pet roChina Com pany L imited , Y ulin 71900, China )
Abstract :Sometimes we comprehend and apply the concept of “recovery ratio ”in general terms , ignoring the basic principle that “recovery ratio should match with geological reserves one by one in logic ”, confuse the static and dynamic geological reserves or corresponding recovery ratios , and comprehend and use it by mistake. This passage discusses the differentiation and relation of the static and dynamic geological reserves with corresponding recovery ratios , put forward the formulary to convert recovery ratio by the ratio of the static and dynamic geological reserves which gives significant directions to the correct understanding and use of recovery ratio. The passage also brings forward the point of view that “attach more importance to the re 2coverable reserves , dynamic geological reserves and its recovery ratio ”.
K ey w ords :recovery ratio ;geological reserves ;volumetric method ;recoverable reserves