一种用于页岩气藏远景评价的新方法

本文讨论了一种专门针对页岩气勘探和开发的新工具。为了分析试验井的位置,该方法将最新的生产数据分析和速率预测技术与一种简单但严格的随机方法相结合。本文讨论速率预测技术在此评价工具中的使用,以及该工具的开发和应用,并通过模拟和野外实例为这一新工具提供了演示。本文是对威廉姆斯?科瓦奇和克拉克森(2011)提出的工作的扩展。

1 前言

本文以Williams-Kovacs和Clarkson的工作为基础,致力于远景评价并选择进行更深入分析的远景区的试点位置。

2 工具开发

表1中完整提供了Williams-Kovacs和Clarkson(2011)详细讨论整体勘探开发方法的总结。

表1  勘探开发方法概况

2.1 属性图

勘查方法最关键的组成部分可能是关键储层、地质力学、岩石物理和地球化学特性的精确属性图的开发。

2.2 水力压裂模型

该项工作中,水力压裂裂缝的半长采用Valko(2001)提出的在常规和致密气中应用的简单双翼压裂模型来预测。

图1  非常规天然气勘探阶段的勘探/开发方法工作流程

2.3 速率预测

在该工作中,我们将页岩气井理想化为一个矩形双孔介质系统,气体从基质岩块流入到裂缝且储层不随着裂缝延展(如图2的概念模型)。

图2  从线性流到边界流的解的概念模型

图3  现金流分析:(a)现金流;(b)收入税(加拿大税制)

2.4 经济模块

将经济模块与速率预测集成来计算与生产相关的现金流。
方法中建立了多个实际盈利能力的指标。

2.5 蒙特卡罗模拟的一体化

本次工作将蒙特卡罗模拟整合到方法开发中。典型的多相(气+水)页岩气/致密气应用的主要参数如表2.3所示。

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3 该方法应用于远景勘探

本文中开发的方法广泛应用于SG远景将其分成区块进行分析的目的,以确定是否适合作为一个试点项目。
远景勘探方法工作流程见图4所示。

图4  远景勘探方法的工作流程

4 采用两段页岩开发模型的样本示例

为了进一步说明该方法的应用,对加拿大西部的某处致密砂岩/页岩(假定没有吸附气体)远景区的两段进行了分析。图5所示研究区域内4口井的三维孔隙度模型和孔隙度相关的钻/录/测井记录。

图5  三维孔隙度模型和孔隙度相关的测井

模型开发中使用的水平井的总结显示在下面表3中,同时在图6中该区域的天然气原始地质储量图上显示了井的近似轨迹。

表3  研究区水平井概况

图7a和图8a显示了OGIP和Km-h属性图。
模型采用的网格大小如表4所示。在整个开发过程中假设为常量的PVT、储层和生产参数如表5所示。

表4  网格属性

表5  PVT常数、储层和生产投入参数

表6  储层变量和水力压裂输入参数

图6  研究区地质储量图呈现近似水平井轨迹

4.1 区块选择

利用从PetrelTM多层模型开发的单层模型,其单层等量地质储量如图7a所示。

图7  地质储量图

对于这种情况,假设简单的水平双翼压裂就足够了,如果不是水平情况,则进行压裂(图9)。

图8  Km-h图

通过比较图6与图7b和8b可以看出在开发区所有水平井部分或全部在区块1范围内。

图9  根据微地震数据解译的研究区内水平井水力压裂裂缝几何图形

4.2 经济分析

分析假设只有天然气价格是变量,而所有其他经济参数都保持常量。表7列出了其他主要经济参数的值和表8介绍了主要的专利权使用费、税和贴现参数。
分析远景的工作流程图如图4。

表7  资本和运营成本参数

表8  使用费、税收和折现率

4.3 蒙特卡罗模拟

在区块选择之后,本文进行了蒙特卡罗模拟研究。

4.4 结果

图10显示了区块1中单口气井的确定产气量和累积产气量预测。

图10  开发模型情况下的确定速率预测

图11显示了产气速率与时间的半对数图

图11  开发模型情况中概率速率预测

随后,P10、P50和P90产量预测与区块1内水平井可获取的生产数据进行对比。生产的前430天的对比曲线如图12所示。

图12  3号井和4号井生产数据和概率速率预测的对比

虽然这不是一个令人满意的统计样本,只有一个关键属性(Km)被认为是不确定的,但结果令人鼓舞。图13显示了净现值的增加的累积概率分布,直方图和回归系数托那多图。图13a再次显示超过最低预期资本回收率概率计算的累积概率分布图。

图13  开发模型应用NPV法得出的经济结果

5 结论

在本文中,开发了一种方法理论和基于excel的方法以协助页岩气和致密砂岩气藏的勘探。本文所描述的方法和工具可被工业界用于评估远景区域内的各个区块和选择适合试点项目的地区。该方法较为严谨,以岩石物理、地质和现在产业应用的分析储层模型为基础,且通过重建现有实例的油藏动态来证明其准确性。由于不需要建立复杂的数值模型和详细的开发方案(所需数据是在开发早期通常无法获取),这种方法既简单又高效。

资料来源:Williams-Kovacs J. D., Clarkson C. R. A new tool for prospect evaluation in shale gas reservoirs. Journal of Natural Gas Science and Engineering,2014,18(5):90-103.

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