微重力监测气藏已开发井对剩余气开发潜力的评价方法
技术领域
本发明涉及天然气开发领域，具体涉及气藏已钻开发井对剩余气开发潜力的评价方法。
背景技术
据统计，目前国内外已探明开发的非常规气田数量逐年上升，天然气产量在全球天然气累产量中占比越来越大。在美国最大的天然气气田总数中，非常规天然气田个数占75％，其中，包括圣胡安气田在内的六个主要非常规气田自二十世纪九十年代以来，其产量提升到美国天然气总产量的20％左右；在国内，目前非常规气田总探明地质储量约占气田总地质储量的80％。而随着开发的不断深入，不同年份投产新井的初期递减率不断增大，区块内低产低效气井逐年增多，气井产水情况日趋复杂，部分气井未能达到方案指标。受主要储层单层厚度薄、横向相变快、整体物性差、非均质性强等因素影响，单生产井控制范围窄、控制动储量低。因此，确保气田长期高产稳产和平稳供气的关键是保持气田的高效开发。要提高低产、低效井剩余气采收率以及对井网间剩余气进行挖潜，需研究生产井位附近区域以及生产井网间剩余气分布规律，并对开发井位以及剩余气开发潜力进行评价。寻求新的技术手段直接描述全局剩余气分布情况，结合目前的描述手段，有效界定剩余气分布成为下步气井挖潜改造及区块加密井部署的重要支撑。
目前国内外针对非常规气藏开发，对井间剩余气分布规律研究和开发潜力评价最直接的方法是通过对已开发井网进行加密，然后通过单井动态分析法、区块地质统计法等方法对剩余气分布规律进行研究和开发潜力评价。在室内研究方面，国内外学者研究了剩余气分布的定量和定性分析法。其中，定量描述剩余气分布方法有利用地层压力变化量分析法、通过有效剩余气可采数量的不稳定分析法以及采用修正后的现代产量递减分析法、动态分析法以及数值模拟等方法，定量描述能够描述单井点剩余气储量分布，从而预测气藏整体剩余气储量分布；而定性描述剩余气分布的方法主要有基于静态地质模型的数值模拟法和位置平衡法、容积法、以及基于三种新技术(地震精细标定和多井约束地震地层反演技术、三维地震振幅属性数据体地质建模技术以及气水三维两相的数值模拟技术)相结合的剩余气分布描述技术，定性分析能够描述剩余气在低渗砂岩气藏中分布的甜点区域。
以上方法均是基于单井点数据和基于建立地质模型的剩余气描述方法。其中基于单井点数据描述方法没有整体性，无法准确预测井网间剩余气分布，而基于建立地质模型描述方法虽具整体性，但其描述精度依赖于所建立地质模型的精度，且人为干扰因素较大。而微重力监测技术是近年来发展起来油气动态监测技术，该技术是将叠加场转换为差异场，得到较为真实的变化场信息，其监测结果与单井点无关，是对油气藏整体密度及变化的客观描述，是对油气藏的整体监测，为克服解释的多解性创造了条件，其监测结果更接近于事实真相。该项技术目前最主要应用于稠油热采蒸汽腔发育形态描述和生产动态描述。在国内外气藏微重力监测方面，微重力技术主要应用在水驱前缘监测、气水边界监测以及对储层内物质的运移过程中产生的密度动态变化监测。
从以上文献调研可以看出，目前国内外微重力监测技术还未被应用到剩余气分布监测、开发井位评价以及剩余气开发潜力评价中。
针对以上问题，本发明首次根据层析微重力剩余重力异常分离技术提取气藏目标层深度范围内剩余重力异常，并根据剩余重力异常分布特征，将开发井位区重力异常分为三个区域：异常极小值大于0的正异常区、异常极大值小于0 的负异常区、异常极大值大于0且异常极小值小于0的异常过渡区；然后根据分区利用归一化处理技术建立基于微重力监测结果的开发井对剩余气开发潜力评价的数学模型，并利用微重力监测重力异常值计算评价因子；最后利用评价数学模型计算的评价因子对已钻开发井对剩余气开发潜力进行评价。利用本发明建立的基于微重力监测结果的开发井对剩余气开发潜力评价的数学模型，不仅可以对现阶段开发井位和开发井位附近区域剩余气开发潜力进行评价，还可以指导部署新钻开发井井位和综合调整挖潜措施方案，有效提高气藏采收率。
发明内容
为了实现本发明的一目的，本发明提供了如下技术方案：基于微重力监测气藏已开发井对剩余气开发潜力的评价方法，包括如下步骤：
步骤1对实测微重力数据经各项校正，获得微重力监测目标区域的布格重力异常；
步骤2在获得的布格重力异常基础上，利用层析重力异常分离原理进行目标层剩余重力异常提取，获得与监测气藏目标层深度范围相对应深度范围内的剩余重力异常，所述的提取的目标层剩余重力异常是微重力监测范围内气藏内部所有剩余密度产生重力异常的叠加异常；
步骤3根据含气地层在剩余重力异常剖面上的特征，将获得的微重力监测目标区气藏剩余重力异常进行异常单元的划分，分别为正异常单元、负异常单元和正负异常梯级带区单元；
步骤4根据剩余重力异常单元的划分，读取各剩余重力异常单元的异常极值；
步骤5读取各剩余重力异常单元内已钻开发井所在位置处的剩余重力异常值Δg井位；
步骤6根据划分的剩余重力异常单元，利用归一化处理技术，对划分的剩余重力异常单元建立基于微重力监测结果的剩余气开发潜力评价和开发井位评价数学模型；
步骤7根据建立的评价数学模型，利用读取的各剩余重力异常单元内的剩余重力异常极值以及各剩余重力异常单元内已钻开发井井位处的剩余重力异常值计算各剩余异常单元内的评价因子；
步骤8根据计算的评价因子，评价各剩余重力异常单元内的已钻开发井对剩余气开发潜力进行评价。
进一步地，步骤1中的各项校正包括校正与时间因素相关的影响和与空间位置变化因素引起的影响；其中时间影响因素校正包括仪器格值校正、固体潮校正、零点漂移校正；空间位置变化影响因素校正包括中间层校正、高度改正、地形改正以及纬度校正。
进一步地，步骤2中层析重力异常分离原理可表示为：Δgl[(x，y)；Δsh(i+1)]＝Δgr[(x，y)；Δsh(i)]-Δgr[(x，y)；Δsh(i+1)]，其中，Δgl[(x，y)；Δsh(i+1)]表示在h(i+1)深度提取的剩余重力异常，Δgr[(x，y)；Δsh(i)]表示在h(i)深度提取的区域重力异常场值；Δgr[(x，y)；Δsh(i+1)]表示在h(i+1)深度提取的区域重力异常场值，深度h(i)为空间采样间隔Δd与i的函数关系，可表示为h(i)＝C×i×Δd，i＝0，1，2，…，当i＝0时，Δgr[(x，y)；Δsh(0)]表示步骤1中获得布格重力异常，层析重力异常分离得到目标层气藏剩余重力异常具体实现过程可表示为：对一个待处理的布格重力异常场Δgr[(x，y)；Δsh(0)]，利用二阶曲面拟合方法，计算得到h(1) 深度的区域重力异常场值Δgr[(x，y)；Δsh(1)]，然后用布格重力异常场值Δgr[(x，y)；Δsh(0)]减去在h(1)深度提取的区域重力异常场值Δgr[(x，y)；Δsh(1)]，得到在深度h(1)的剩余重力异常场值Δgl[(x，y)；Δsh(1)]；当需要获得在深度h(2)的剩余重力异常场值时，在深度h(1)提取的区域重力异常场值Δgr[(x，y)；Δsh(1)]的基础上，同样利用二阶曲面拟合方法，提取在深度h(2)的区域重力异常场值Δgr[(x，y)；Δsh(2)]，用在深度h(1)提取的区域重力异常场值Δgr[(x，y)；Δsh(1)]减去在深度h(2)提取的区域重力异常场值Δgr[(x，y)；Δsh(2)]，得到在深度h(2)的剩余重力异常值Δgl[(x，y)；Δsh(2)]；要想获得在深度h(i)的剩余重力异常场值，之后可以此类推，就可以得到在深度h(i)的剩余重力异常场值Δgl[(x，y)；Δsh(i)]。
进一步地，步骤3中的剩余重力异常单元划分，正异常单元剩余重力异常特征为：剩余重力异常的极大值Δgl_正[(x，y)；Δsh(i)]max与极小值Δgl_正[(x，y)；Δsh(i)]min均位于异常值大于0的区域；负异常单元剩余重力异常特征为：剩余重力异常的极大值Δgl_负[(x，y)；Δsh(i)]max与极小值Δgl_负[(x，y)；Δsh(i)]min均位于异常值小于0的区域；正负异常梯级带区单元剩余重力异常特征为：剩余重力异常的极大值Δgl_梯级带[(x，y)；Δsh(i)]max位于异常值大于0的区域，剩余异常的极小值Δgl_梯级带[(x，y)；Δsh(i)]min位于异常小于0的区域。
进一步地，步骤4中读取各剩余重力异常单元的异常极值，剩余重力异常正异常单元内，异常极小值区域表示含剩余气丰度相对较高的区域，因此读取异常极小值Δgl_正[(x，y)；Δsh(i)]min；剩余重力异常负异常单元内，异常极大值区域表示含剩余气丰度相对较高的区域，因此读取异常极大值Δgl_负[(x，y)；Δsh(i)]max；剩余重力异常正负异常梯级带区单元内，异常极小值区域表示含气丰度相对较高的区域，但由于剩余重力异常既有部分布在正异常区，又有部分分布在负异常区，因此需分别读取异常的极大值Δgl_梯级带[(x，y)；Δsh(i)]max与极小值Δgl_梯级带[(x，y)；Δsh(i)]min。
进一步地，步骤6中基于微重力监测结果划分的剩余重力异常单元建立的已钻开发井对剩余气开发潜力评价的数学模型，在各剩余重力异常单元，评价数学模型不同，其中，正异常单元，评价数学模型可表示为γ＝Δgl_正[(x，y)；Δsh(i)]min/Δg井位；负异常单元，评价数学模型可表示为γ＝Δg井位/Δgl_负[(x，y)；Δsh(i)]max；梯级带区单元，评价数学模型可表示为：
γ＝(Δgl_梯级带[(x，y)；Δsh(i)]max-Δg井位)/(Δgl_梯级带[(x，y)；Δsh(i)]max-Δgl_梯级带[(x，y)；Δsh(i)]min)。
进一步地，步骤8中根据计算的评价因子γ对已钻开发井对剩余气开发潜力进行评价的方法为：评价因子γ的取值范围为γ∈[0，1]，在划分的各剩余重力异常单元内，剩余重力异常的峰值区域是含剩余气丰度相对较高的区域，因此，当评价因子γ越趋于1时，已钻井位处剩余重力异常值越接近于已钻井位所在剩余重力异常单元异常峰值，说明已钻开发井对剩余气开发潜力越大；反之，当评价因子γ越趋于0时，已钻井位处剩余重力异常值越远离已钻井位所在剩余重力异常单元异常峰值，说明已钻开发井对剩余气的开发潜力越小。
本发明利用微重力监测技术在油气藏监测中的优势(即微重力监测技术是将叠加场转换为差异场，得到较为真实的变化场信息，其结果与单井点无关，是对油气藏整体密度及流体变化的客观描述，是对油气藏的整体监测，为克服解释的多解性创造了条件，其监测结果更接近于事实真相。)，首先建立基于微重力监测结果的已钻开发井对剩余气开发潜力评价的数学模型，根据实测的微重力数据计算评价因子，然后根据评价因子对已开发井位和已开发井位区域剩余气开发潜力进行评价，最后根据评价结果已开发井位进行剩余气开发综合调整挖潜措施，将已开发井位附近区域剩余气开发潜力评价结果类推到含剩余气为钻井区域，指导含剩余气未钻井区域新井部署，从而提高气藏采收率，确保气田长期高产稳产和平稳供气的关键是保持气田的高效开发。
本发明的创新之处在于将微重力监测技术应用到气藏剩余气监测和开发潜力评价中，并首次建立了基于微重力监测结果的开发井位和开发井位附近区域剩余气开发潜力数学评价模型，该模型可以指导对已钻开发井和已钻开发井位附近区域剩余气开发综合调整挖潜措施，并能够指导未钻开发井含剩余气区新开发井部署，提高了气藏采收率。
本发明方法的依据是：
1)重力监测技术具有适应于复杂地表地形条件、施工快捷方便、成本低、无损且不影响生产等诸多优点，其监测结果是将叠加场转换为差异场，得到较为真实的变化场信息，其成果与单井点无关，是对气藏整体密度及流体变化的客观描述，是油气藏的整体监测，为克服解释的多解性创造了条件，其监测结果更接近于事实真相。
2)CG6型重力仪精度由毫伽级提高到微伽级，0.1微伽的变化量能够被重力仪监测到，而气藏开发是水进气退的过程，气藏内含气岩层密度与含水岩层密度差异大，一般情况下，含气岩层的有效密度差为-0.1g/cm3至-0.25g/cm3，产生的重力异常能够达到几十微伽，能够被重力仪监测到。
3)针对岩性圈闭致密砂岩气藏，根据油气聚集规律，圈闭的高部位是天然气聚集的主要场所。在非含气圈闭位置上，重力呈“正向”显示，即重力高往往是圈闭密度高部位的反映。但在含气圈闭位置，重力呈“负向”或镜像显示，即在重力高背景异常上出现局部重力低异常，局部重力低的低值部位对应剩余气分布的范围，局部重力低的极值部位是含气丰度高的位置，重力异常由高向低或由低向高的转折部位就是气田的气水边界。
4)根据建立的基于微重力监测技术的气藏已钻开发井位对剩余气开发潜力评价数学模型，可以指导对已钻开发井和已钻开发井位附近区域剩余气开发综合调整挖潜措施，并能够指导未钻开发井含剩余气区新开发井部署，提高了气藏开发速率和采收率。
本发明具有以下优点：
1)获得的布格重力异常是地下所有剩余密度体产生的重力异常的叠加结果，通过层析重力异常分离技术，去除了监测目标深度范围之外的剩余密度体产生的剩余重力异常，获得较真实的监测目标层深度范围内的剩余密度产生的剩余重力异常结果，为克服多解性创造了条件；
2)通过建立的已开发井位对剩余气开发潜力评价的数学模型，将微重力监测结果进行量化，实现了微重力监测“静态”结果的定量分析，在同一个剩余重力异常单元内，通过数学模型计算评价因子，可以消除呈线性或近似线性变化的影响因素，提高了已开发井对剩余气开发潜力评价的可靠性；
3)建立的基于微重力监测技术的气藏已钻开发井位对剩余气开发潜力评价数学模型，可以指导对已钻开发井和已钻开发井位附近区域剩余气开发综合调整挖潜措施，提高气藏开发速率。
附图说明
图1为评价方法实现流程图；
图2为含气地层在剩余重力异常剖面上的特征示意图；
图3为剩余重力异常正异常单元评价模型示意图；
图4为剩余重力异常负异常单元评价模型示意图；
图5为剩余重力异常正负异常梯级带区评价模型示意图；
图6为某气藏S区块微重力监测区布格重力异常分布图；
图7为某气藏S区块目标层剩余剩余重力异常以及异常分区图；
图8与表1对应的正异常区微重力评价结果与生产动态结果对比条形图；
图9与表2对应的负异常区微重力评价结果与生产动态结果对比条形图；
图10与表3对应的梯级带区微重力评价结果与生产动态结果对比条形图。
具体实施方式
：
本发明是一种基于微重力监测技术的气藏开发井位和剩余气开发潜力评价方法，将实测的微重力数据经各项校正后，利用多尺度曲面法提取微重力监测目标层剩余重力异常，然后根据含气地层在微重力监测剩余重力异常剖面上的特征，将井位附近和井间剩余气进行圈划，得到井位附近和井间剩余气分布结果，然后根据剩余重力异常分布特征，根据井位附近剩余重力异常特征将整个监测区划分为正异常区、负异常区和异常过渡带区，并统计在各个异常区内井位附近圈划的剩余气分布范围内剩余重力异常极值、井位处异常值，然后根据建立的数学评价模型进行计算评价因子，最后根据评价因子对已钻开发井对剩余气开发潜力进行评价。
本发明方法的特征在于它包含下列步骤：
1)对实测微重力数据经各项校正，获得微重力监测目标区域的布格重力异常；
2)在获得的布格重力异常基础上，利用层析重力异常分离原理进行目标层剩余重力异常提取，获得与监测气藏目标层深度范围相对应深度范围内的剩余重力异常，所述的提取的目标层剩余重力异常是微重力监测范围内气藏内部所有剩余密度产生重力异常的叠加异常；
3)根据含气地层在剩余重力异常剖面上的特征，将获得的微重力监测目标区气藏剩余重力异常进行异常单元的划分，分别为正异常单元、负异常单元和正负异常梯级带区单元；
4)根据剩余重力异常单元的划分，读取各剩余重力异常单元的异常极值；
5)读取各剩余重力异常单元内已钻开发井所在位置处的剩余重力异常值Δg井位；
6)根据划分的剩余重力异常单元，利用归一化处理技术，对划分的剩余重力异常单元建立基于微重力监测结果的开发井对剩余气开发潜力评价的数学模型；
7)根据建立的评价数学模型，利用读取的各剩余重力异常单元内的剩余重力异常极值以及各剩余重力异常单元内已钻开发井井位处的剩余重力异常值计算各剩余异常单元内的评价因子；
8)根据计算的评价因子，对各剩余重力异常单元内的已钻开发井对剩余气开发潜力进行评价。
通过图1-6说明本发明方法部分的实施情况，图1为评价方法实现流程图，图 2下部为一背斜构造的气藏，上部为气藏剩余重力异常响应，从图中可以看出，气藏的上部有明显的重力低，表现出“隆中凹”或斜坡部位异常等值线有规律地向上扭曲的含气重力异常特征，在实际微重力监测沿线剖面中，应低值异常部位均出现一个(或两个)“两高夹一低”异常；重力异常具典型的“隆中凹”特征；
图3图横坐标表示对应剩余重力异常单元中异常极值的相对距离，纵坐标表示剩余重力异常单元中异常值的大小，从图中模型示意图可以看出，剩余重力异常单元内所有的剩余重力异常值均大于或等于0；图4为横、纵坐标与图3中横、纵坐标意义一致，从图中模型示意图可以看出，剩余重力异常单元内所有剩余重力异常值均小于等于0；图5横、纵坐标与图3中横、纵坐标意义一致，从图中模型示意图可以看出，剩余重力异常单元内异常值即有大于0的部分，也有小于0的部分，实际重力资料中，井位处剩余重力异常值的大小即可能大于0，也可能小于0；
为了对已钻开发井对剩余气开发潜力进行评价，采用本发明的数学评价模型对划分的剩余重力异常单元的评价因子进行计算，该数学模型的参数：各个剩余重力异常单元内井位所在位置处剩余重力异常值Δg井位，剩余重力异常正异常单元内的剩余重力异常极小值Δgl_正[(x，y)；Δsh(i)]min，剩余重力异常负异常单元内的剩余重力异常极大值Δgl_负[(x，y)；Δsh(i)]max，剩余重力异常正负异常梯级带区单元内剩余重力异常的极大值Δgl_梯级带[(x，y)；Δsh(i)]max与极小值Δgl_梯级带[(x，y)；Δsh(i)]min。通过建立的数学评价模型，计算各个剩余重力异常单元内的评价因子，从建立的数学评价模型可知，评价因子γ∈[0，1]，当评价因子γ越趋于1时，已钻井位处剩余重力异常值越接近于已钻井位所在剩余重力异常单元异常峰值，说明已钻开发井对剩余气开发潜力越大；反之，当评价因子γ越趋于0时，已钻井位处剩余重力异常值越远离已钻井位所在剩余重力异常单元异常峰值，说明已钻开发井对剩余气的开发潜力越小。
以下以某气藏S区块微重力监测实例说明本发明的方法，如图6-7所示，图 6某气藏S区块微重力监测区布格重力异常分布图，图7某气藏S区块目标层剩余剩余重力异常以及异常分区图；图7为步骤1所述的对实测微重力数据经各项校正，获得的微重力监测目标区域的布格重力异常分布图；图7为本发明方法步骤2中所述的在获得的布格重力异常基础上，利用层析重力异常分离原理进行目标层剩余重力异常提取，获得与监测气藏目标层深度范围相对应深度范围内的剩余重力异常。根据图7结果可以进行步骤3中所述的异常单元的划分：图7中暖色系为正异常单元，冷色系为正异常单元，暖色系和冷色系过渡区为梯级带区单元。
如下表1、表2和表3中所示，根据步骤3中划分的异常单元情况，说明本发明其它方法步骤，
表1某气藏S区块微重力监测区正异常单元区各开发井统计表
表2某气藏S区块微重力监测区负异常单元区各开发井统计表
表3某气藏S区块微重力监测区梯级带单元区各开发井统计表
以上表1-3中的Δg值分别对应步骤4和步骤5中读取的开发井位处的异常值和异常极值，表1、表2和表3中的γ对应步骤7中所述的评价因子，利用步骤6中建立的数学评价模型和步骤4以及步骤5中读取的重力异常值计算得出步骤7中所述的评价因子(其中正异常单元区评价因子计算模型表示为：γ＝Δgl_正[(x，y)；Δsh(i)]min/Δg井位，负异常单元区评价因子计算模型表示为：γ＝Δg井位/Δgl_负[(x，y)；Δsh(i)]max，过渡带单元区评价因子计算模型表示为：γ＝(Δgl_梯级带[(x，y)；Δsh(i)]max-Δg井位)/(Δgl_梯级带[(x，y)；Δsh(i)]max-Δgl_梯级带[(x，y)；Δsh(i)]min)。)然后根据步骤8中所述的：根据计算的评价因子评价各剩余重力异常单元内的已钻开发井对剩余气开发潜力进行评价，具体为：当评价因子γ越趋于1时，已钻井位处剩余重力异常值越接近于已钻井位所在剩余重力异常单元异常峰值，说明已钻开发井对剩余气开发潜力越大；反之，当评价因子γ越趋于0时，已钻井位处剩余重力异常值越远离已钻井位所在剩余重力异常单元异常峰值，说明已钻开发井对剩余气的开发潜力越小。那么，根据表中计算的评价因子，针对正异常单元区，开发井对剩余气开发潜力由大到小依次为：S5＞S4＞S3＞S1；负异常单元区开发井对剩余气开发潜力由大到小依次为：S10＞S13＞S7＞S6＞S9；过渡带单元区开发井对剩余气开发潜力由大到小依次为：S8＞S12＞S2＞S16＞S14＞ S11＞S15＞S17。对剩余气开发潜力越大的井，在生产前期，开发井生产效果较好，对应开采程度相对较高(即开发潜力越大的开发井，对应开采程度越大)。从表中开采程度结果可以看出，正异常单元区开采程度由到小依次为：S5＞S4 ＞S3＞S1，对比微重力监测评价结果，所有井相符；负异常单元区开采程度由到小依次为：S13＞S10＞S7＞S6＞S9，对比微重力监测评价结果，只有S10井不符；梯级带单元区开采程度由到小依次为；S8＞S12＞S16＞S14＞S11＞S15＞ S17＞S2，只有S2井不符。从统计的结果看，基于微重力监测气藏已开发井对剩余气开发潜力的评价结果与实际生产动态结果吻合率达到88.23％，这说明基于微重力监测气藏已开发井对剩余气开发潜力的评价符合客观实际，从而验证了基于微重力监测气藏已开发井对剩余气开发潜力的评价的准确性。
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