頁巖氣開發(fā)新區(qū)上市儲(chǔ)量評(píng)估方法研究與實(shí)踐

【摘 要】頁巖氣新區(qū)儲(chǔ)量評(píng)估不確定性強(qiáng)，因此科學(xué)識(shí)別不確定性的外在表現(xiàn)和內(nèi)在來源，并建立合理評(píng)估方法，降低不確定性，對(duì)于油公司上市儲(chǔ)量評(píng)估至關(guān)重要。文章分析頁巖氣新區(qū)儲(chǔ)量不確定性在時(shí)間、空間和主觀認(rèn)識(shí)3個(gè)方面的表現(xiàn)，并從地質(zhì)、工程兩個(gè)角度深入解剖不確定性的內(nèi)因，在此基礎(chǔ)之上，建立基于不確定性的頁巖氣新區(qū)上市儲(chǔ)量評(píng)估方法，通過合理確定類比井組并建立其單井EUR概率分布，利用蒙特卡洛模擬評(píng)估新區(qū)儲(chǔ)量及不確定性。經(jīng)四川盆地頁巖氣新區(qū)實(shí)際應(yīng)用和效果跟蹤，證明了該評(píng)估結(jié)果較傳統(tǒng)確定性方法準(zhǔn)確，可為油公司上市儲(chǔ)量評(píng)估和新區(qū)開發(fā)評(píng)價(jià)提供有效技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵詞】頁巖氣;上市儲(chǔ)量;不確定性;開發(fā)新區(qū);類比法

【中圖分類號(hào)】TE328 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2022）03-0089-03

0 引言

儲(chǔ)量是油公司的核心資產(chǎn)，是衡量一個(gè)油公司價(jià)值和成長(zhǎng)性的最重要指標(biāo)。上市油公司每年必須合理、合規(guī)完成儲(chǔ)量資產(chǎn)的年度評(píng)估，并對(duì)外披露[1]。中國(guó)頁巖氣資源豐富，據(jù)第四次全國(guó)油氣資源評(píng)價(jià)，陸上頁巖氣資源量為80.4萬億m3。隨著涪陵、威遠(yuǎn)、長(zhǎng)寧等大型頁巖氣田的陸續(xù)開發(fā)[2]，頁巖氣儲(chǔ)量特別是開發(fā)新區(qū)的新增儲(chǔ)量已成為國(guó)內(nèi)各大油公司上市儲(chǔ)量的重要組成部分。

相對(duì)于常規(guī)油氣，頁巖氣新區(qū)上市儲(chǔ)量評(píng)估面臨著更強(qiáng)的不確定性，傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)和方法難以滿足需要[3-5]，有兩大問題亟須解決：一是要理清儲(chǔ)量不確定性的外部特征和內(nèi)部來源，提升識(shí)別不確定性的能力;二是傳統(tǒng)確定性儲(chǔ)量評(píng)估方法應(yīng)用于頁巖氣新區(qū)誤差大，需改進(jìn)方法，降低評(píng)估不確定性。

對(duì)此，針對(duì)頁巖氣開發(fā)新區(qū)特點(diǎn)，剖析儲(chǔ)量評(píng)估面臨的不確定性，并建立基于不確定性的上市儲(chǔ)量評(píng)估方法，為頁巖氣上市儲(chǔ)量評(píng)估和新區(qū)勘探開發(fā)評(píng)價(jià)提供技術(shù)支撐。

1 頁巖氣開發(fā)新區(qū)儲(chǔ)量評(píng)估面臨的不確定性

1.1 頁巖氣新區(qū)儲(chǔ)量評(píng)估不確定性的表現(xiàn)

不確定性是儲(chǔ)量評(píng)估的固有屬性，頁巖氣開發(fā)新區(qū)有以下3個(gè)方面外在表現(xiàn)特征。

一是表現(xiàn)在空間上，即單井最終可采儲(chǔ)量（EUR）在空間分布的非均質(zhì)性強(qiáng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，北美同一井區(qū)單井EUR的P10值（前10%的高估值）與P90值（后10%的低估值）的比值通常為30以上（如圖1所示），而常規(guī)天然氣井區(qū)的該比值一般為10以下。

二是表現(xiàn)在時(shí)間上，即不同生產(chǎn)歷史條件下評(píng)估結(jié)果差異性可能很大。頁巖氣新區(qū)的開發(fā)井生產(chǎn)時(shí)間短，動(dòng)態(tài)資料少。同時(shí)，頁巖氣井開發(fā)初期遞減率遠(yuǎn)大于常規(guī)天然氣，特別是深層、常壓頁巖氣在定壓生產(chǎn)模式下的初期遞減率可達(dá)90%～99%。在此條件下，增加少量生產(chǎn)歷史資料即可對(duì)EUR評(píng)估造成很大影響。國(guó)內(nèi)頁巖氣區(qū)塊在開發(fā)初期的0.5～2年內(nèi)，經(jīng)常出現(xiàn)EUR估值大幅修正的現(xiàn)象。以四川盆地涪陵頁巖氣田某區(qū)塊為例，對(duì)比其開發(fā)1年與開發(fā)1.5年兩次評(píng)估EUR結(jié)果，變化了75%（如圖2所示）。

三是表現(xiàn)在主觀認(rèn)識(shí)上，即基于相同的靜、動(dòng)態(tài)資料，不同評(píng)估人員的評(píng)價(jià)結(jié)果容易產(chǎn)生很大的不確定性（如圖3所示）。相對(duì)于傳統(tǒng)常規(guī)油氣，儲(chǔ)量評(píng)估人員對(duì)頁巖氣的認(rèn)識(shí)不全面，特別是對(duì)近些年出現(xiàn)的深層、常壓等類型頁巖氣。

1.2 頁巖氣新區(qū)儲(chǔ)量評(píng)估不確定性的來源

頁巖氣開發(fā)新區(qū)儲(chǔ)量評(píng)估的空間、時(shí)間、主觀認(rèn)識(shí)的不確定性，其本質(zhì)是頁巖氣單井EUR受地質(zhì)條件、工程改造效果等眾多因素的共同影響、復(fù)雜耦合、相互作用，主要包括以下兩個(gè)方面。

一是頁巖儲(chǔ)層的地質(zhì)非均質(zhì)性和復(fù)雜性。相對(duì)常規(guī)油氣儲(chǔ)層，頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)、滲流機(jī)理更為復(fù)雜，非均質(zhì)性更強(qiáng)。同時(shí)，頁巖氣賦存狀態(tài)復(fù)雜，游離氣、吸附氣并存;孔、滲等參數(shù)絕對(duì)值小，其孔隙度為納米級(jí)，對(duì)測(cè)量誤差的敏感性極高，這些都給儲(chǔ)量評(píng)估帶來較強(qiáng)不確定性。

二是鉆完井效果的不確定性。頁巖氣作為一種“人造氣藏”，必須經(jīng)過水平井壓裂改造開發(fā)。但壓裂效果受到工程工藝、頁巖脆性礦物含量、地應(yīng)力、微裂縫等多重因素影響，有很大的不確定性。同時(shí)，在國(guó)內(nèi)目前工藝條件下，深層頁巖氣經(jīng)常出現(xiàn)不可預(yù)料的水平井套變、壓竄等工程問題，一些井區(qū)套變發(fā)生率可達(dá)50%、壓竄率可達(dá)30%，造成開發(fā)效果的不確定性。

2 基于不確定性的開發(fā)新區(qū)上市儲(chǔ)量評(píng)估方法

2.1 評(píng)估方法

鑒于頁巖氣儲(chǔ)量評(píng)估面臨的較強(qiáng)不確定性，國(guó)內(nèi)外頁巖氣上市儲(chǔ)量評(píng)估都采用單井評(píng)估的方法。對(duì)于開發(fā)新區(qū)，其評(píng)估對(duì)象可以分為兩類：一類是生產(chǎn)歷史長(zhǎng)，生產(chǎn)動(dòng)態(tài)規(guī)律初步明確的老井儲(chǔ)量;另一類是生產(chǎn)歷史短、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)規(guī)律不明的新井和未開發(fā)井位的儲(chǔ)量。

對(duì)于第一類老井，由于積累了一定的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可采用產(chǎn)量遞減法、物質(zhì)平衡法、RTA（Rate Transient Analysis）法或數(shù)值模擬法等傳統(tǒng)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析方法進(jìn)行EUR評(píng)估。在實(shí)際評(píng)估中，應(yīng)結(jié)合目標(biāo)區(qū)資料情況和各種方法適應(yīng)性，選擇合理的方法（見表1）。頁巖氣上市儲(chǔ)量以單井為評(píng)估單元，工作量大，通常情況下采用產(chǎn)量遞減法。對(duì)于重點(diǎn)井和難點(diǎn)井，應(yīng)采用多種方法相互驗(yàn)證的模式。在新區(qū)使用產(chǎn)量遞減法，由于頁巖氣井初期生產(chǎn)數(shù)據(jù)受壓裂液返排等影響，一般采用6個(gè)月之后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合預(yù)測(cè)未來生產(chǎn)趨勢(shì)。

對(duì)于第二類新井和未開發(fā)井，其井?dāng)?shù)在新區(qū)不僅占比多，而且無法基于生產(chǎn)歷史預(yù)測(cè)生產(chǎn)規(guī)律，是評(píng)估的重點(diǎn)和難點(diǎn)。常規(guī)油氣評(píng)估新井和未開發(fā)井多采用確定性的類比法，即基于目標(biāo)區(qū)的靜、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的平均值，尋找相似的類比井，以類比井EUR的算數(shù)平均值作為待評(píng)估井的唯一估值。但對(duì)于頁巖氣新區(qū)，由于各種資料和認(rèn)識(shí)、類比對(duì)象的選擇都存在較大的不確定性，采用確定性類比方法過于主觀，很容易導(dǎo)致較大的誤差。為此，建立一種用于新井和未開發(fā)井的不確定性類比法，分為以下3個(gè)步驟。

一是選擇不確定性類比井組。首先，根據(jù)新區(qū)具體情況，確定影響單井EUR不確定性的主控因素，如埋深、壓裂工藝指標(biāo)、試氣無阻流量等。類比井組可選擇待評(píng)估井所在新區(qū)、鄰區(qū)或相似區(qū)塊，要與待評(píng)估井具有相似的地質(zhì)條件，采用相近的工程工藝，特別是EUR主控因素指標(biāo)。其次，類比井組中的井要有一定的生產(chǎn)歷史，單井EUR估值較為可靠，同時(shí)盡可能提高類比井?dāng)?shù)，應(yīng)至少15口以上。66A535AF-469B-4FA0-BA91-0F2FB353E7F3

二是建立類比井組單井EUR概率分布。通常采用對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型進(jìn)行其概率分布的擬合。

三是待評(píng)估井EUR概率分布模擬。基于類比組單井EUR概率分布，利用蒙特卡洛隨機(jī)模擬[6-7]，計(jì)算待評(píng)估井的單井EUR概率分布。在此基礎(chǔ)之上，利用概率加和的方法[8]，計(jì)算待評(píng)估總井?dāng)?shù)對(duì)應(yīng)的EUR概率分布，并根據(jù)SEC儲(chǔ)量評(píng)估準(zhǔn)則，取P90值作為EUR結(jié)果。

相對(duì)于傳統(tǒng)確定性類比法，不確定性類比法更多地考慮到類比對(duì)象選擇的不確定性，并且采用概率法計(jì)算EUR，給出儲(chǔ)量概率分布?；趦?chǔ)量概率分布，不僅可按上市儲(chǔ)量準(zhǔn)則，求取其P90保守值作為證實(shí)儲(chǔ)量，而且可利用概率分布的P10與P90比值、方差等描述不確定性，科學(xué)評(píng)價(jià)儲(chǔ)量風(fēng)險(xiǎn)。

在確定單井EUR的基礎(chǔ)上，上市儲(chǔ)量還需對(duì)頁巖氣單井剩余經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量及其價(jià)值進(jìn)行估算?，F(xiàn)金流量法是上市儲(chǔ)量經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)階段最常用使用的方法，其關(guān)鍵在于投資、成本、油氣價(jià)格等經(jīng)濟(jì)參數(shù)的確定。值得一提的是，對(duì)于頁巖氣新區(qū)，隨著勘探開發(fā)的不斷深入和經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，單井鉆完井投資和開發(fā)成本通常會(huì)在前幾年出現(xiàn)大幅下降，北美一些頁巖氣區(qū)塊單井的鉆完井投資下降達(dá)60%，我國(guó)涪陵、威遠(yuǎn)等頁巖氣田也通常會(huì)有15%～40%的降幅。因此，可通過數(shù)據(jù)積累和相似類比，繪制相關(guān)參數(shù)的學(xué)習(xí)曲線，預(yù)測(cè)新區(qū)經(jīng)濟(jì)參數(shù)降幅，指導(dǎo)未開發(fā)儲(chǔ)量?jī)r(jià)值參數(shù)取值。美國(guó)石油工程師協(xié)會(huì)在2017年出版的《石油資源管理系統(tǒng)》一書中，專門在非常規(guī)油氣儲(chǔ)量評(píng)估準(zhǔn)則里新增了學(xué)習(xí)曲線（Learning Curves）的相關(guān)內(nèi)容。雖然目前該方法并未在頁巖氣上市儲(chǔ)量評(píng)估中直接使用，但是可在新區(qū)開發(fā)方案、效益測(cè)算中作為未開發(fā)儲(chǔ)量經(jīng)濟(jì)參數(shù)的取值方法，指導(dǎo)新區(qū)勘探開發(fā)決策和部署。

2.2 評(píng)估實(shí)例

2015年以來，上述方法已先后應(yīng)用于四川盆地12個(gè)頁巖氣區(qū)塊開發(fā)初期評(píng)估，后期跟蹤效果良好。以A區(qū)塊2018年上市儲(chǔ)量評(píng)估及后期效果跟蹤為例：A區(qū)塊位于川東某復(fù)背斜帶，埋深2 100～4 500 m，2016年開始部署先導(dǎo)試驗(yàn)井，2018年有完試井25口，該年度待評(píng)估井?dāng)?shù)為32口，其中老井為18口，投產(chǎn)在6個(gè)月以內(nèi)的新井及未開發(fā)井位為14口。

首先，對(duì)于18口老井，采用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析方法進(jìn)行評(píng)估。單井EUR為0.41億～1.65億m3，合計(jì)14.76億m3。

其次，對(duì)于14口新井及未開井，采用不確定性類比法評(píng)估。由于頁巖氣鉆完井工藝、單井EUR均受埋深影響明顯，以3 500 m為界，將A劃為A1和A2兩個(gè)分區(qū)。

A1區(qū)為3 500 m以淺區(qū)域，含8口待評(píng)估的新井及未開井，以及18口已完成評(píng)估的老井。統(tǒng)計(jì)18口老井的單井EUR概率分布（如圖4所示），在此基礎(chǔ)之上，采用蒙特卡洛法模擬8口新井及未開發(fā)井EUR概率分布（如圖5所示），結(jié)果P90取值5.74億m3。

A2區(qū)為3 500 m以深區(qū)域，含6口待評(píng)估井。其中，4口為新完試井，2口為未開發(fā)井。根據(jù)4口新完試井的測(cè)試產(chǎn)量，在鄰區(qū)相似深度區(qū)域選擇20口類比井，平均單井EUR為0.66億m3，建立類比井組概率分布（如圖6所示），采用蒙特卡洛模擬6口待評(píng)估井EUR概率分布（如圖7所示），結(jié)果P90取值3.24億m3。

綜合上述評(píng)估結(jié)果，采用不確定性方法評(píng)估14口新井及未開發(fā)井EUR為8.98億m3。若采用確定性方法，評(píng)估值為10.52億m3，較不確定性方法高17%，更為樂觀。

后期連續(xù)3年跟蹤上述14口新井及未開發(fā)井，2021年度上述評(píng)估井的生產(chǎn)歷史基本達(dá)到3年以上，采用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析法評(píng)估EUR為8.86億m3，與不確定性方法更為接近。主要原因是3 500 m以深區(qū)域開發(fā)效果未達(dá)到預(yù)期，而不確定性方法更多考慮了風(fēng)險(xiǎn)概率，并使用了P90保守估值，因此結(jié)果更加客觀。

3 結(jié)論

相對(duì)于常規(guī)油氣，頁巖氣新區(qū)上市儲(chǔ)量評(píng)估面臨更大的不確定性，在空間、時(shí)間和主觀認(rèn)識(shí)3個(gè)方面都有外在表現(xiàn)，而頁巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性、工程改造不確定性相互疊加，是不確定性產(chǎn)生的內(nèi)因。

傳統(tǒng)確定性方法評(píng)估頁巖氣產(chǎn)建新區(qū)的上市儲(chǔ)量誤差較大，為此建立一種基于不確定性的類比評(píng)估方法，包括類比井組的選擇、類比井組單井EUR概率分布的構(gòu)建、待評(píng)估井EUR的蒙特卡洛模擬3個(gè)步驟。經(jīng)國(guó)內(nèi)頁巖氣區(qū)塊的實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證了該方法可有效降低新區(qū)儲(chǔ)量評(píng)估的不確定性。

參 考 文 獻(xiàn)

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