SEC储量动态评估方法在煤层气田中的应用——以鄂尔多斯盆地韩城区块为例

伊 伟，熊先钺，曹毅民，丁 蓉



SEC储量动态评估方法在煤层气田中的应用——以鄂尔多斯盆地韩城区块为例

伊 伟，熊先钺，曹毅民，丁 蓉

(中石油煤层气有限责任公司，北京 100028)

目前，煤层气田的SEC储量评估均采用动态评估法，在评估过程中存在参数取值多样化、计算结果不一致等问题，为了解决这个问题，以鄂尔多斯盆地韩城区块为例，综合运用一系列与煤层气的生产特点相适应的评估方法，优化各种参数，总结递减规律。研究结果表明：根据构造和地质条件划分地质单元，在此基础上按照开发效果划分评估单元能够客观合理地分析煤层气田的递减规律；综合运用指数递减、双曲递减、调和递减等动态储量递减方法建立典型曲线，可以用来检验储量评估结果的合理性；对于一个单元进行储量评估过程中，递减率的取值要充分考虑后期增产措施的影响。

产量归一化；动态评估；静态评估；SEC储量；韩城区块

煤层气资源是非常规能源的重要组成部分，煤层气储量是煤层气企业制定勘探开发规划的重要依据。在石油行业领域，SEC准则是评估剩余可采储量的常规方法，尤其是SEC储量动态评估方法在各大油田的储量评估中均取得了非常好的应用效果，很好地指导了油气田的勘探开发[1-5]。我国在煤层气开发方面起步相对较晚，实践证明煤层气资源量是非常可观的，在我国能源结构中的比重越来越大，所以煤层气资源的储量评估显得尤为重要。为了加入上市储量的评估范围，同时也为了更好地指导开发生产，2015年开始，国内的部分煤层气企业采用SEC容积法对煤层气储量进行了评估，通过几年的实践发现，SEC容积法不能满足储量评估的需求，2017年开始采用SEC动态法对煤层气储量进行评估。相对于SEC容积法而言，SEC动态法的评估结果更接近实际情况。

由于SEC储量动态评估方法应用到煤层气领域的时间较短，评估过程中遇到了一系列问题，例如递减类型、递减率的确定、递减模型的建立等，这些对评估结果都会产生较大的影响，目前未见相关详细研究的报道。因此，笔者以鄂尔多斯盆地韩城区块煤层气田为例，详细介绍SEC储量动态评估方法在煤层气田中的应用，并对评估过程中遇到的问题进行分析，以期指导煤层气储量的评估。

1 储量动态评估方法

韩城区块位于鄂尔多斯盆地东缘，是我国初步实现规模化开发的典型中高阶煤煤层气田，储层非均质性较强，导致煤层气井的生产情况比较复杂[6-7]，同一时期各井所处的生产阶段差别较大，大部分煤层气井的递减规律较复杂，并且在递减过程中存在递减率波动且幅度大问题。影响储量评估结果的因素包括开发方式的改变、停排井的影响、新井投产和老井储层改造等方面[8]，上述各种要素都会对递减规律和递减率产生影响。为了保证评估储量的准确性和客观性，主要从评估单元的划分、典型曲线的建立、评估单元的递减率取值等方面进行研究。

1.1 评估单元的合理划分

煤层气井的单井控制面积远小于常规天然气井，并且生产规律与常规天然气井也存在差别。区别于常规天然气井采用的单井储量评估，煤层气井大多按照评估单元进行储量评估，可以提高评估结果的准确性。评估单元是按照地质特征、开发状态、开发方式和开发阶段进行划分的。评估单元划分的合理性直接影响到对递减规律的认识，合理划分的评估单元可以较准确地反映出整体产量的递减规律，否则递减规律认识不清楚，对产量的预测不能做到客观真实，从而对评估结果的准确性有较大影响[9]。

韩城区块内发育两条规模较大的二级断层，以断层为边界划分地质单元：薛峰南断层以北为薛峰地质单元，前高断层以西为芝源地质单元；两条断层中间区域按煤层埋深进一步划分为2个地质单元，分别为板桥地质单元和魏东地质单元。据此，将韩城区块划分为4个地质单元，每个地质单元作为一个一级评估单元。在每个一级评估单元内部，结合开发状态(已开发正生产储量、已开发未生产储量、未开发储量)、开发阶段(前期排水阶段、产量上升阶段、产量稳产阶段、产量递减阶段)等基本原则，最终主要以开发效果来划分二级评估单元，据此，最终将韩城区块共划分为12个评估单元，其中包括6个Ⅰ类评估单元、4个Ⅱ类评估单元和2个Ⅲ类评估单元。

图1为各类评估单元的典型井在1个生产周期内产量曲线图，从图中可以看出不同类评估单元生产井的稳产期和递减率均不同，Ⅰ类评估单元生产井的稳产期最长，递减率也最小，Ⅲ类评估单元生产井的稳产期最短且递减率也最大。

图1 韩城区块不同评估单元生产井产量归一化曲线图

经过以上评估单元的划分规则，提高了评估结果的准确性，避免把所有煤层气井划为一个评估单元进行评估而导致递减规律认识不清。对于开发较早的单元来说，采用以上评估单元的划分方法，其递减规律较清晰，可利用产量递减法预测最终可采储量；对于开发较晚的单元，由于部分新井处于上产期或稳产期，无法确定递减规律，此类评估单元可以采用类比法进行可采储量预测；类比的单元一般选择地质条件类似、开发方式一致进行储量预测。

1.2 典型曲线的建立

典型曲线就是采用一个评估单元内的单井平均产量归一化方法建立的单井产量递减模型，一个评估单元的经济可采储量可以通过单元内的典型曲线和井数求积得到。确定合理的典型曲线要选择递减规律，确定生产极限并建立递减模型。这种方法对于地质条件相同的区块来说，可以充分利用不同生产时间的井来分析递减规律[10-12]。

1.2.1 递减类型

由于煤层气井产气过程的特殊性，每次进行井下作业之后都会进入一个新的生产周期，按照“降压—上产—稳产—递减”的模式进行生产，所以在1口煤层气井的生命期内，递减类型也可能不同，整个递减阶段是两种或者两种以上递减模型的组合。以韩城区块典型井A井为例(图2)，该井自投产以来因井下故障进行作业一次，作业前后属于2个生产周期，稳产时间和递减规律均有所差别，应充分考虑这2个生产周期，对该井建立不同的递减模型。因此，在实际建模过程中，要根据实际生产情况不断优化调整递减模型。煤层气井的递减规律主要有指数递减、双曲递减及调和递减3种类型[13]，其中以指数递减为主，指数递减的井占比60%以上。根据韩城地区煤层气田的生产特点，对于任何1口煤层气井来说，在整个生命周期内可以根据生产周期选择分段式递减类型的组合。

图2 韩城区块A井生产曲线

1.2.2 生产极限

单井的生产极限有两种，即技术生产极限和经济生产极限，前者是指在目前的技术条件下，当井口产气量为0时的生产年限，主要根据井底流压计算得出；后者是根据盈利计算得出，即当盈利为0时的生产年限，经济生产极限就要充分考虑气价、成本和投资等经济参数的变化[14-15]。

韩城区块煤层气田主要采取排水–降压–采气的方式进行生产，产量与井底流压紧密关联，井底流压升高时产量下降，井底流压降低时产量升高。因此，根据计算得出：Ⅰ类评估单元的技术生产极限为23~25 a，经济生产极限为13~15 a；Ⅱ类评估单元的技术生产极限为18~20 a，经济生产极限为10~12 a；Ⅲ类评估单元的技术生产极限为13~15 a，经济生产极限为8~10 a。根据国内外煤层气井的寿命情况以及动态储量评估的原则，目前韩城区块采用经济生产极限，后期根据每年的生产情况进行调整。

1.2.3 递减模型

本次建立的递减模型为一个生产周期的模型，通过分析不同类评估单元的煤层气单井产量和井底流压归一化曲线(图1、图3)可以看出：①Ⅰ类评估单元生产井的上产期约为6个月，稳产期约为15个月，然后经历一个快速递减期，约为6个月，月递减率约为1.5%，随后递减率逐渐变小；②Ⅱ类评估单元生产井的上产期约为8个月，稳产期约为12个月，然后经历一个快速递减期，约为6个月，月递减率约为1.4%，随后递减率逐渐变小；③Ⅲ类评估单元生产井的上产期约为10个月，稳产期约为10个月，然后经历一个快速递减期，约为6个月，月递减率约为1.2%，随后递减率逐渐变小；④井底流压前半年的递减率较快，随后逐渐变慢，末期逐渐趋于一个稳定值上下波动，这主要与煤层气的产气机理有关。

根据以上递减规律建立递减模型，可计算出Ⅰ类评估单元生产井的单井平均经济可采储量为610万m3，Ⅱ类评估单元生产井的单井平均经济可采储量为570万m3，Ⅲ类评估单元生产井的单井平均经济可采储量为350万m3。

图3 韩城区块不同评估单元生产井井底流压归一化曲线

1.3 递减率合理取值

有些评估单元进入递减期，其递减规律较明显，但若后期采取增产措施，产气效果又变好，短期内新的递减规律不清，此时该评估单元递减率的取值就需要参考该单元内单井储量。

以韩城区块W1井区为例，该生产单元2006年投产，时间较长。从W1井区的产量曲线(图4)可以看出，煤层气产量2012年初开始递减，至2015年底属于一个递减阶段，但在2015年底之后产量上升，维持半年后又开始一个新的递减阶段。通过分析井区生产情况，2015年底单元内部分井进行了储层改造。因此，第2个递减阶段需要重新确定新的递减率，即在整个生产过程中，不同的递减阶段确定相应的递减率。

对煤层气井采取增产措施可以带来两方面效果：一方面是评估单元的采气速率得到了提高，这种情况只是加快了产气效果，并没有增加评估单元的经济可采储量，此情况递减率的取值应该不变；另一方面是采收率得到了提高进而增加了经济可采储量，这种情况应该重新选择合适的递减率。

图4 韩城地区煤层气田W1井区产量曲线

评估单元的储量可以用单井的储量进行验证，当评估单元的储量明显大于或者小于所有单井储量的计算结果时，就要考虑递减率的取值是否合适。

2 讨论

a. 合理地划分评估单元可以提高煤层气SEC储量动态评估结果的准确性；在煤层气井的生产寿命中具有多个生产周期，因此，对于每一个生产周期的递减率应该单独研究，然后才能建立适合的递减模型。

b.煤层气井的递减规律比较复杂，在建立递减模型的时候要充分优选递减类型，经济生产极限的确定要根据每年经济参数的变化而动态变化。

c. 递减率的取值要合理化，要确定增产措施是否对递减率有影响，若只是单纯地提高了产气速率，则递减率不变，若增加了可采储量，递减率就相应地变化。

d.在SEC储量动态评估中，单井经济可采储量可以检验评估结果的合理性，也是评估其他储量(例如停排井储量和未开发储量)的基础。随着开发的进行，开发资料的不断丰富，单井储量需要不断地更新计算才能得到客观合理的单井经济可采储量。

e. 通过井底流压递减模型确定的单井生产极限是技术生产极限，通过盈利条件计算的单井生产极限是经济生产极限，计算经济可采储量还需根据评估指定日的经济参数来确定。

3 结语

SEC储量动态评估方法可以用于煤层气田的储量评估，但实践证明，为了保证储量评估的准确性和客观性，应用时需要根据实际煤储层条件进行评估单元的合理划分、典型曲线的建立、评估单元的递减率值选取等方面的研究，以制定合理的评估办法。其中，评估单元的划分应依据构造、煤储层特征及开发现状等因素划分出不同级别的单元；依据递减类型和生产极限选取典型煤层气生产曲线，并建立递减模型；在煤层气井投产过程中，根据后期增产措施的影响效应，确定合理递减率。

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Application of SEC dynamic reserves evaluation method in coalbed methane field：A case from Hancheng block in Ordos basin

YI Wei, XIONG Xianyue, CAO Yimin, DING Rong

(Petrochina Coalbed Methane Company Limited, Beijing 100028, China)

At present, all the SEC reserves evaluation of coalbed methane fields uses dynamic assessment methods. In the process of evaluation, the parameters and calculation results are various. In order to solve this problem, this paper takes the Hancheng block in Ordos basin as an example, a series of evaluation methods adapted to the production characteristics of coalbed methane have been comprehensively applied, optimizing various parameters, and summarizing the law of decline. The results show that geological units are divided according to tectonic conditions, and on this basis, evaluation units are divided according to development effect, which can objectively and reasonably analyze the law of coalbed methane field decline. A typical curve of dynamic reserves reduction, such as exponential decline, hyperbolic decline and harmonic decline, can be used to test the reasonableness of the results of reserves evaluation. For an evaluation unit, in the process of reserve evaluation, the effect of late production increase measures should be taken into full consideration when the value of decline rate is taken into account.

normalization method; dynamic assessment; static assessment; SEC reserves; Hancheng block

Scientific and Technological Projects of PetroChina Coalbed Methane Co., Ltd.(2017-KJ-05)

伊伟，1983年生，男，山东蒙阴人，硕士，工程师，从事煤层气地质、勘探开发综合研究及煤层气资源评价工作. E-mail：yiwei01@petrochina.com.cn

伊伟，熊先钺，曹毅民，等. SEC动态储量评估方法在煤层气田中的应用——以鄂尔多斯盆地韩城区块为例[J]. 煤田地质与勘探，2019，47(3)：105–108.

YI Wei，XIONG Xianyue，CAO Yimin，et al.Application of SEC dynamic reserves evaluation method in coalbed methane field：A case from Hancheng block in Ordos basin[J]. Coal Geology & Exploration，2019，47(3)：105–108.

1001-1986(2019)03-0105-04

TE155

A

10.3969/j.issn.1001-1986.2019.03.017

2018-05-25

中石油煤层气有限责任公司科技项目(2017-KJ-05)

(责任编辑 范章群)