天然气地球科学 >

2024 , Vol. 35 >Issue 6: 1082 - 1098

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2023.07.016

天然气开发

气藏描述过程中静动态资料的整合及应用

  • 蔡珺君 , 1 ,
  • 彭先 1 ,
  • 杨长城 2 ,
  • 李隆新 1 ,
  • 刘微 1 ,
  • 刘曦翔 1 ,
  • 徐睿 1 ,
  • 王蓓 1 ,
  • 李玥洋 1 ,
  • 江俊 1
展开
  • 1. 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院，四川 成都 610041
  • 2. 中国石油西南油气田公司，四川 成都 610051

蔡珺君（1987-），男，四川南充人，博士，工程师，主要从事天然气开发和气藏描述研究. E-mail：.

收稿日期: 2023-03-22

  修回日期: 2023-07-24

  网络出版日期: 2023-09-01

收起

Integration and application of static and dynamic data in gas reservoir description

  • Junjun CAI , 1 ,
  • Xian PENG 1 ,
  • Changcheng YANG 2 ,
  • Longxin LI 1 ,
  • Wei LIU 1 ,
  • Xixiang LIU 1 ,
  • Rui XU 1 ,
  • Bei WANG 1 ,
  • Yueyang LI 1 ,
  • Jun JIANG 1
Expand
  • 1. Exploration and Development Research Institute，PetroChina Southwest Oil & Gasfield Company，Chengdu 610041，China
  • 2. PetroChina Southwest Oil & Gasfield Company，Chengdu 610051，China

Received date: 2023-03-22

  Revised date: 2023-07-24

  Online published: 2023-09-01

Supported by

The Major Special Project of PetroChina(2021DJ1505)

the Technology Project of PetroChina Southwest Oil and Gasfield Company(20230303-01)

Fold

摘要

气藏描述是气田开发地质的核心任务，气藏描述过程中静动态资料相联系的程度决定着气藏描述水平的高低。针对传统气藏描述因“地质是开发的内因”和“静动态资料结合”技术理念存在的气藏描述瓶颈，提出了“静动态资料整合”技术理念，明确了“静动态资料整合”的内涵以及“静动态资料整合”的关键点。研究结果表明：①“静动态资料整合”即在静动态资料结合、融合的基础上，关注关键细节上的静动态资料的对应或定量关系，实现基于整体观框架下静态描述和动态描述的统一与综合，包含静动态资料结合、融合和整合3个阶段；②储层改造后的结构描述、不同类型储层气井的产能评价、气井产能及其主控因素，以及基于动态分析描述气藏数值模型渗流场是“静动态资料整合”技术理念的4个关键方面；③结合四川盆地川西北区块栖霞组、安岳气田震旦系、磨溪地区雷一1亚段等领域气藏描述的探索，提升了气藏描述中储层结构、产能、产能主控因素以及精细数值模拟4个方面的可靠性和矿场实践性。研究结果奠定了“静动态资料整合”技术理念和应用思路，为四川盆地已开发气田的科学开发提供了技术支持，并可促进气藏描述水平的快速发展，对保障国家能源安全具有重要的指导意义。

关键词： 静动态资料整合; 碳酸盐岩; 四川盆地; 气藏描述; 应用

本文引用格式

蔡珺君 , 彭先 , 杨长城 , 李隆新 , 刘微 , 刘曦翔 , 徐睿 , 王蓓 , 李玥洋 , 江俊 . 气藏描述过程中静动态资料的整合及应用[J]. 天然气地球科学, 2024 , 35(6) : 1082 -1098 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2023.07.016

Abstract

Gas reservoir description is the core task of gas field development geology， and the degree of correlation between static and dynamic data in the process of gas reservoir description determines the level of gas reservoir description. Aiming at the bottleneck of gas reservoir description existed by the technical concept of “geology is the internal cause of development” and “static dynamic data integration” in traditional gas reservoir description，a technical concept of “static and dynamic data integration” was proposed，and the connotation and the key points of “static and dynamic data integration” were clarified. The research results show that：Firstly， static and dynamic data integration refers to focusing on the corresponding or quantitative relationships between static and dynamic data in key details based on the combination and fusion of static and dynamic data， achieving the unification and integration of static and dynamic descriptions based on a holistic framework， including three stages of static and dynamic data combination，fusion，and integration. Secondly，the structural description after reservoir reconstruction，productivity evaluation of different types of reservoir gas wells，productivity and main controlling factors of gas wells，and the description of gas reservoir numerical model seepage field based on dynamic analysis are four key aspects of the technical concept of “static and dynamic data integration”；Thirdly，combined with the exploration of gas reservoir description in fields such as Qixia Formation in Northwest Sichuan Block， Sinian in Anyue Gas Field，and the first sub-member of the first member of Leikoupo Formation in Moxi Area，etc.，the reliability and field practicality of reservoir structure，productivity，main controlling factors for productivity，and fine numerical simulation in gas reservoir description have been improved. The conclusion is that the research results establish a concept of “static and dynamic integration” technology and technical application methods，provide technical support for the scientific development of developed gas fields in the Sichuan Basin，and promote the rapid development of gas reservoir description level，which has important guiding significance for ensuring national energy security.

Key words： Static and dynamic data integration; Carbonate rock; Sichuan Basin; Gas reservoir description; Application

0 引言

气藏描述是气田开发地质的核心任务，其目标是揭示气藏的开发地质规律，并围绕这些规律建立一系列气藏预测模型［1］。所谓气藏描述，是指以开发地质技术和气藏工程技术为基础，将地下气藏结构、气藏结构中流体的原始状态和流体随时间的流动状态逐渐呈现的过程。气藏描述包括气藏静态描述和气藏动态描述2个方面，由于气田不同开发阶段的核心任务不同，因此各个阶段气藏描述的资料要求也不同。气藏结构及流体的原始状态主要由静态资料评价和确定，静态资料主要包括基础地质、地球物理、岩石物理和地质模型等资料；气藏的流动状态主要由动态资料评价和确定，动态资料主要包括现场试油测试、试井测试及解释、单井动态模型及气藏数值模型等资料（表1）。
表1 气田不同开发阶段气藏描述的资料要求（根据文献[4-7]修改）

Table 1 Data requirements for gas reservoir descriptions at different development stages of the gas fields (modified from Refs.[4-7])

描述阶段 时间周期 核心任务 开发工作内容 基础地质资料 地球物理资料 测试及动态资料
前期评价 数月至数年 开发评价部署，编制气田开发方案 ①提出开发资料录取要求和工作量；②部署开发地震、评价井和先导试验区；③评价地质储量、可采储量以及动用储量范围；④落实气田产能和建产规模，制订开发技术对策 ①区域地质资料；②钻井、录井及完井基础资料；③岩心薄片、铸体薄片资料；④岩心常规物性、压汞、相渗资料；⑤流体分析资料 ①气藏顶界构造图；②闭合度大于50 m气藏圈闭解释成果；③断距≥50 m，长度≥1 000 m断层解释成果；④气藏储层预测成果；⑤测井及解释成果资料 ①试油资料；②点测地层压力、温度资料；③专项试井及解释资料；④试采生产数据；⑤流体监测资料；⑥动态分析资料
产能建设 2~3年 合理安排建产井的钻完井工作量，确保气田产能建设进度 ①跟踪新完钻井动静态资料，开展动态分析；②深化气藏地质和开发特征认识；③优化气井配产 ①前期评价阶段地质资料；②新增开发井钻井、录井及完井基础资料；③岩心渗流实验资料；④新增流体分析资料 ①气藏顶界构造图；②闭合度大于15 m气藏圈闭解释成果；③断距≥20 m，长度≥500 m断层解释成果；④气藏储层预测成果；⑤气藏裂缝预测成果；⑥气藏烃类检测成果；⑦测井精细解释成果资料；⑧生产测井资料 ①试油资料；②气藏压力、温度资料；③点测地层压力、温度资料；④专项试井及解释资料；⑤生产数据；⑥流体监测资料；⑦动态分析资料
开发稳产 超过10年 实施气田动态管理，部署产能接替工作量，保障气田稳产能力 ①总结有效储层分布规律、优选开发富集区；②优化开发井位部署；③开展气井生产动态跟踪和分析；④评价气井产能，优化气井配产
产量递减 10~20 年 落实剩余储量的开发潜力，合理安排增产技术措施和工作量 ①评价剩余可采储量分布特征；②落实剩余储量的开发潜力；③采取排水采气、增压开采、补孔调层、修井作业、二次压裂等挖潜措施，减缓气田产量的递减速度 ①前期录取的开发地质资料；②新增开发井钻井、录井及完井基础资料；③岩心提高采收率实验资料
气藏描述是由油藏描述发展而来的［2］，一般主要是指气藏静态描述。中国的油藏描述工作可以追溯到20世纪60年代，“油藏描述”的概念由斯伦贝谢公司于20世纪70年代首次提出［3］。油藏描述研究工作始于1982年，由中国石油勘探开发科学研究院承担，在随后的1983—1990年间均开展了油藏描述专题研究项目，其中在1983—1986年间开展了“储集层的计算机分析和研究”的课题研究，1986—1990年油藏描述技术研究被列入“七五”国家重点科技攻关项目。该国家重点项目由中国石油勘探开发科学研究院与中原石油勘探局，石油大学、西安石油学院与胜利石油管理局，江汉石油学院与江汉石油管理局三大集团的多家单位联合攻关完成，于1991年春结题，该项目最终形成了油藏描述的一般方法和核心技术。经过近30年的实践，总结出油气藏描述的最终成果是建立能够反映气藏圈闭几何形态及边界、储集及渗流特征、流体性质及分布特征的油气藏地质模型［1，8］。随着计算机技术的进步，气藏描述已经发展成为一项应用地震、测井、地质、开发等多学科交叉研究并评价气藏的综合技术［9］。1992年“五百梯气藏描述”为我国首个复杂的碳酸盐岩气藏描述项目［10-11］，1997年唐泽尧［12］从地质的视角定义了气藏描述的概念，阐明了气藏描述的地质目的和工作内容，围绕该概念和技术体系在渡口河气田飞仙关组鲡滩气藏进行了应用［13］。
我国的气藏动态描述工作始于1960年，气藏动态描述的概念由庄惠农［14］提出，即是在地质研究以外，通过动态分析的方法，发现那些地质家们用静态资料看不到的东西。气藏动态描述的提出补充了气藏静态描述的观测视角，将动态分析和气藏工程提升到了一个新的层次，形成了全新的气藏描述理念。在2016年发布的中华人民共和国石油天然气行业标准《气藏描述方法》就充分体现出气藏动态描述对气藏静态描述的补充［7］。斯伦贝谢公司也将数值模拟模块整合至地质模型模块当中，为三维地质建模与数值模拟搭建了一体化工作平台［15］，静动态结合的理念不断深入人心。在储量评价、地质建模和动态分析等科研实践中，涌现出大量静动态结合描述气藏的实例［16-35］，气藏描述的内涵发展到以静态描述为主导，动态描述为辅助的“静动态资料结合”描述阶段，静动态资料的融会贯通水平决定了气藏描述的可靠程度。
然而，在实际的气藏描述实践过程中，“静动态结合”是基于“静态资料为动态响应的原因”这一基本前提，将原本相对独立的地质结构与动态响应直接罗列和对应，其最终目标是建立起静动态响应图版、地质模型和数值模拟模型［36-43］。目前，这类研究范式尚未揭示静动态资料的内在联系，因此不能完全呈现出气藏静态和动态描述的全貌，存在一定的观测盲区。事实上，对于采用工艺井和储层改造工艺技术开发的致密气、岩性地层、碳酸盐岩等“十四五”重点领域［44-45］，由静态资料描述的气井原始地质结构将发生改变，因此静态资料仅仅是动态响应的必要而非充分条件。受“静动态资料结合”理念的制约，在上述领域的开发实践中某些关键点的静动态资料融合程度尚处于较低水平。因此，厘清静动态资料之间的联系，改善其结合程度并建立“静动态资料整合”新理念对于彰显气藏描述的整体性、综合性、预测性、阶段性等关键特点［8］，提高气藏描述的可靠性具有重要的意义。

1 静动态资料整合的概念

步入21世纪，中国天然气行业进入了高速发展阶段，2022年，中国国内天然气产量约为2 201×108 m3［46-47］。目前国内气藏描述的技术理念与如何看待静动态资料的关系这一问题的联系十分紧密。最初的气藏描述以“地质是开发的内因”为技术理念，以静态资料为核心，辅之以动态资料。对于孔渗规律性较强的简单气藏，以静态资料推断和预测动态响应是可行的，如磨溪雷一1气藏、川东北高含硫气藏等。但对孔渗关系复杂的气藏而言，动静态特征就不能简单地一一对应［40-41，48-49］，这类气藏需要实践一步，认识一步，再实践一步，再认识一步，企图采用静态资料进行直接推断和预测动态响应就可能给气田开发带来损失［50］。在实践过程中不断认识到静态特征是动态响应的必要而非充分条件，逐渐形成了“静动态资料结合”的技术理念［51-52］，并在四川盆地五百梯气田、龙岗气田取得了较好的应用效果。近年来，针对采用工艺井和储层改造技术开发的超深层碳酸盐岩领域，如安岳气田震旦系、川西北下二叠统，以“静动态资料是由不同观测角度呈现的气藏的两个维度”视角，探索了“以静态资料描述动态响应，以动态资料描述静态结构”的静动态资料整合的技术理念，形成了一系列研究成果［42，53-55］。

1.1　静动态资料的含义

静态资料是指用于描述气井或气藏的储层结构和流体原始状态的一系列基础资料，以及用这一系列基础资料总结出的规律性认识和气井或气藏地质模型。静态资料包括直接资料和间接资料，直接资料可以直接展现出气井或气藏的结构和流体物理变化规律，如野外露头、取心、高压物性实验、流体监测以及投产前温压测试等资料；间接资料则是气井或气藏的结构和流体原始状态的间接响应信息，如由地震、钻井和录井显示、测井、储层改造、CT扫描、高压物性参数计算等，以及由上述资料建立的地质模型资料。围绕气藏描述中静态资料的概念，调研了针对静态直接资料和间接资料2个方面的10项主要技术方法，这些技术方法具有各自的特点（表2）。从表2中可以看出，采用静态资料进行气藏静态描述的共性特点是：通过直接观察或者借助科学技术仪器实现地下气藏结构及气藏结构中原始流体状态的定性化、定量化和可视化，在描述的过程中应当尽量避免由于经验主义带来的“误观察”和由个人初步看法带来的“未观察”的错误［56］。静态资料的观测局限是：岩心和井眼结构上的认识仅仅是“一孔之见”，地震和三维地质建模具有推断属性，其可靠性随着资料的丰富程度不断增加。
表2 基于静态资料的气藏描述方法汇总

Table 2 Summary of gas reservoir description methods based on static data

资料名称 技术方法 优点 缺点
野外露头 ［57-58］ 选取气藏典型构造样式的剖面进行露头观测和特征描述，并对各个露头观测点进行系统取样 获得感性认识，激发思维空间和灵感，对气藏的静动态认识有一定的借鉴作用 野外露头的选择要求与气藏有可类比性
岩心观察 ［59］ 选取有代表性的岩心，采用照相、文字描述、素描等方式描述岩性、岩相、物性和流体等特征 最直接、最有效和最可靠的描述井段结构的方法 裂缝较发育段在取心过程中岩心易受到取心工具一定程度的破坏，岩心收获率不高，且岩心揭示的井段结构信息具有随机性和局限性
CT扫描 ［60］ 根据岩心内部不同成分的原子序数/密度差异，对其内部组分（孔隙、干酪根、黏土成分、岩石颗粒、方解石、铁矿石等矿物）进行三维立体成像，并展示出不同位置的任意切面 提供岩心内部复杂组构的数字化三维表征与分析，可定量表征微米级尺度裂缝，且能够有效地保护全岩心的原始状态，确保岩心在后续研究工作中的重复再利用 岩心具有随机性和局限性，且与气藏宏观尺度的渗流响应不易匹配
高压压汞 ［61-62］ 在恒定高压的条件下，持续向岩样中注入汞，测量进入岩样的汞注入量和汞饱和度，计算得出不同压力所对应的孔隙半径和控制体积 成本低且测试快，获得的毛管压力曲线是进行储层分类和渗流能力评价的重要依据 只能建立孔隙—喉道的合成综合曲线，难以分解出孔隙、喉道对储层品质的影响，得出的孔隙分布并非微观储层孔喉结构研究所需的孔隙数量分布，而实质上是不同半径孔喉影响的体积大小，该方法难以满足低渗微观储层孔隙评价的实际要求
核磁共振 ［63-65］ 根据岩心中孔喉内流体产生的核磁共振信号，由T 2谱对应孔隙流体的分布，或通过刻度转换评价储层的孔隙半径 定量表征岩石内部孔隙结构且不破坏岩心孔隙结构，测试方便、快捷、操作简单、无污染 由岩心揭示的井段结构信息具有随机性和局限性；针对碳酸盐岩，饱含水岩心的弛豫谱多呈现出较为简单的单峰或近单峰的分布，不能揭示复杂的孔隙结构
钻录井 ［2，36］ 通过监测钻井液池液面和井口钻井液进出口流量差，定性确定井段的地质结构；通过跟踪录井井深突变和钻时异常变化，对地下井眼附近的裂缝和溶洞等地质信息作出定性判断 快速、直观地定性分析储集层类型以及裂缝、孔洞的发育程度 仅反映出近井范围内的地质结构特征，不能描述储层改造后的地质结构
储层改造 ［2，54，66］ 根据不同储集层类型，间接反映储层改造前的裂缝、孔洞发育程度等地质信息 直观分析改造前储集层类型和裂缝、孔洞发育程度 仅反映出近井改造区的地质结构特征，不能描述气井泄气区的地质结构
地震 ［2，67-73］ 综合地质和测井资料，对地震资料进行精细解释，提供气藏构造和储集体几何形态等方面精细的解释成果 结合钻井资料能够准确落实地下构造，气藏描述的范围广、成本低 针对深层、深水和非常规的领域，现有技术面临巨大挑战，对于超深层气藏，存在目标刻画精度低、气水识别难度大、中小尺度裂缝难以刻画等问题
测井 ［2，74］ 应用地球物理方法对钻井剖面、井下流动状态和气层性质变化进行观测，评价气层的储集性及生产能力 垂向识别精度高，能够定性、定量地反映储层发育情况 存在“一孔之见”的局限性，仅反映出近井范围内的地质结构特征，不能描述储层改造后的地质结构
三维地质建 模 ［15，51，75-76］ 将地质、测井、地球物理资料和各种解释结果或者概念模型综合在一起生成三维定量随机模型 将地下不可见的气藏抽象成为可见的气藏模型，形象地展示气藏结构及原始流体状态 对于储层改造和碳酸盐岩气藏，不宜直接采用相渗曲线描述三维地质模型与数值模拟模型的气藏结构—渗流的关系
动态资料是指用于描述气藏或气井的流体流动状态的一系列基础资料，以及以这一系列资料为基础的动态分析数据和气藏或气井动态模型。动态资料也由直接资料和间接资料组成，直接资料是气井的压力和产量数据，如井口或井底压力、气井产量、试油和试井等资料；间接资料是由上述直接资料建立的动态储量评价模型、产能描述模型、试井解释模型及结果、现代产量递减模型以及气藏数值模拟模型。9种基于动态资料的气藏描述方法各自的特点见表3。从表3中可以看出，采用动态资料进行气藏动态描述的共性特点是：通过分析产量和压力数据，求取描述气藏流体的渗流规律参数，最终实现气藏动态指标预测的定量化和可视化，在描述的过程中应当注意与已有气藏静态描述认识的对比与整合。目前动态资料的观测局限是：依托动态资料建立动态预测模型，描述气井（气藏）未来的产能、压力、储量等动态指标，与静态资料的结构描述结果联系较弱。
表3 基于动态资料的气藏描述方法汇总

Table 3 Summary of gas reservoir description methods based on dynamic data

资料名称 技术方法 优点 缺点
试油［77］ 气井放喷过程中采用流量计计量天然气，将阶段天然气产量折算成日产量，井口压力资料采用压力计录取 现场的压力和产量资料直接定性反映出气井储层物性好坏 测试时间短，仅能描述改造区渗流能力，对于强非均质性储层存在较大误差
生产井的井口压力和产气量［78］ 由高级孔板记录气井产量，由压力计记录井口油压、套压、温度数据，并上传至数据系统 直接定性揭示不同生产阶段不同泄气范围内储层物性好坏 仅能定性判断储层物性好坏，不能描述动态储量、地层系数等关键动态信息
压力恢复试井 ［14，79-81］ 通过解释关井后井下压力计连续测压数据，求取储层渗流及边界相关参数 定量描述气井的渗流及边界相关参数，分析结果精度较高 测试作业影响生产组织，存在多解性，低渗气井不易出现边界响应
产能试井 ［14］ 根据4个不同气井生产制度的产量和压力数据建立气井产能方程，评价气井产能 定量评价气井产能方程渗流项系数及气井生产潜力 强非均质性气藏产能试井测试资料处理后易出现负斜率，导致渗流项系数难以确定
干扰试井 ［14，82-83］ 以某一产量开井生产从而对地层压力造成“激动”，对另一口“观测井”在测试中关井进入静止状态并下入高精度、高分辨率的井下压力计记录从激动井传播过来的干扰压力变化 定量评价气井之间以及垂向储层的连通关系，核实断层的密封性，确认储量评估结果 实施过程需要观测井“背景压力”足够稳定，测试时间不够长可能造成认识错误，继续监测下去会增加施工成本
动态储量评价模型 ［81，84-86］ 以产气量、压力及气藏高压物性参数为基础，通过物质平衡、产量递减等气藏工程方法评价动态储量，预测气藏（气井）动态指标 定量评价储量可动用性，定性评价泄气区流体的流动能力 开发早期不易明确可靠的动态储量评价方法，气井评价模型及响应特征与不同类型气藏的地质特征尚未总结

产能描述

模型 ［55，87-89］

 以地质资料为基础，基于试井解释或现代产量递减拟合的关键渗流参数，描述气井泄气半径内的储层的产能随时间的响应和变化规律 定量描述不同类型储层的气井全生命周期的产能变化 需要开展压力恢复试井或现代产量递减分析，拟合结果存在多解性且从产能角度不能完全揭示储层地质结构，模型计算结果可能与产能试井评价结果存在一定差距
现代产量递减模型［81］ 通过处理和解释气井日常动态数据响应，获取气井或气藏的渗流参数 与压力恢复试井相比，只需要采用每日计量的产量和压力数据即可分析 精度相对较低，尤其是井底流压数据多通过井口压力折算，会存在一定的误差；拟合结果存在多解性且不能完全揭示储层地质结构
气藏数值模拟模型［1，90］ 以气藏地质模型为基础，利用计算机求解气藏数学模型，模拟地下气水流动，给出某时刻气水分布，以预测气藏动态 定量描述并预测气藏多孔介质中流体的流动规律 地质模型的可靠性决定气藏数值模拟的可靠性，否则，地质特征描述的错误将导致气藏模拟预测动态的失误；复杂气藏的孔渗关系规律性较弱，数值模拟的渗流场不易描述

1.2　静动态资料整合的内涵

整合即集结不同的意见或事物，重新统合，成为新的整体。静动态资料整合即在静动态资料结合、融合的基础上，关注关键细节上的静动态资料的对应或定量关系，实现基于整体观框架下静态描述和动态描述的统一与综合，是目前处理静动态资料联系的最新形式。静动态资料整合包括以下3个阶段（图1）：①静动态资料结合为最初阶段，其研究范式是把气藏不同类型的静动态资料直接放在一起进行对比和验证，由于在该过程中并未注意各项描述方法的假设前提和应用条件，因此仅能从表象上大致建立静动态资料的初步联系。其普适的技术路径是首先基于岩心观察、薄片、测井、钻井、地震和储层改造等静态资料划分储集层，再将各类储集层的试油结果、采气曲线和试井曲线等动态资料与静态资料直接进行对应。例如：采用压力或天然气组分资料评价气藏内部连通性［17，91］、建立储层类型与试井响应关系［92］等；②静动态资料融合是在明确各项描述方法的假设前提、描述尺度和应用条件的基础上，解决在第一阶段过程中的静态和动态认识偏差和不匹配问题，修正上一阶段的不正确认识，将每一地质和开发现象及其联系从原因和规律性上做出合理解释。其普适的技术路径是在气藏静态资料划分储集层的基础上，结合动态认识和开发规律，重新梳理气藏的静动态资料对气井储集层进行重新识别和分类。例如：气藏储集层再划分、气井早中期产能与储量、改造区及远井区渗流能力的关系［40-42］等；③静动态资料整合阶段是基于气藏整体视角，补充前2个阶段漏掉的描述细节，建立“以静态资料描述动态响应，以动态资料描述静态结构”静动态资料对应或定量关系，建立气藏静态和动态模型，实现气藏动态的可靠预测。其技术路径是在静动态资料整合前2个阶段的基础上，建立起不同储层类型气井稳定经验数计算方法、气井产能主控的地质和开发定量因素、以气井改造后的储层渗流结构和渗流参数为基础的修正的数值模拟模型。例如：以试井资料揭示改造后的储层裂缝结构［2，54］、基于储层类型或测井资料的“一点法”产能计算［53，55］、基于试井解释资料修正的数值模拟［15］等。
图1 静动态资料整合的3个阶段示意

Fig.1 Schematic diagram of three stages of static and dynamic data integration

2 整合的关键点

气藏动态描述是在气藏静态描述的基础上，围绕“储量有没有”“流动通不通”“产量定不定”这3个核心问题，最终明确气藏渗流场，并建立可靠的动态预测模型。其中，气井产能蕴含了储量、渗流和稳定性的信息，具有连续性和全局性的属性［54，93］。考虑到上述描述特点，静动态资料整合的关键是针对静动态资料结合和融合阶段的描述遗漏进行描述改进，主要包括以下4个方面：①储层改造后的结构描述；②不同类型储层气井的产能评价；③气井产能及主控因素；④基于动态分析描述气藏数值模型渗流场。

2.1　储层改造后的结构描述

传统储层结构的描述范式一般是在三维地震资料进行储渗体分类或以岩心观察、常规—成像测井手段、CT扫描、薄片鉴定等资料进行储层类型划分的基础上，采用动态资料验证储渗体或储层类型划分的可靠性，该描述范式见表4。
表4 传统储层结构的描述范式（根据文献[48,92,94-96]修改）

Table 4 Description paradigm of traditional reservoir structure （modified from Refs.［48，92，94-96］）

项目 一类储渗体 二类储渗体 三类储渗体
主要储层类型 裂缝—孔洞型 孔洞型 孔隙型
岩心照片 岩心A 岩心B 岩心C
薄片照片 薄片A 薄片B 薄片C
CT扫描 CT扫描A CT扫描B CT扫描C
测井资料 裂缝—孔洞型井段的测井描述 孔洞型井段的测井描述 孔隙型井段的测井描述
钻井显示 放空、井漏 放空、井漏、气测异常 气测异常
试油效果 测试区间A 测试区间B 测试区间C
主要渗流特征 缝洞系统渗流或复合模型 裂缝线性流为主 储层低渗特征明显
双对数曲线 曲线A 曲线B 曲线C
采气曲线 曲线A 曲线B 曲线C
四川盆地安岳气田龙王庙组和震旦系的勘探开发实践揭示：不同类型储层的改造曲线响应特征不同［40-42］，且改造后形成储层结构的渗流模式可以由动态资料表征［2，67］（图2），因此在传统储层结构描述范式的基础上，应当新增采用动态资料识别储层改造后的主要结构模式，以解决“储层改造后的结构描述”的逻辑中断问题。
图2 5种储层结构示意及试井响应（根据文献[2,54,66,79]修改）

Fig.2 Schematic diagram of five reservoir structures and well test responses (modified from Refs. [2,54,66,79])

2.2　不同类型储层气井的产能评价

气井产能是储层的动态响应，产能评价是气田开发的核心工作之一。在气田开发早期阶段，常规“一点法”是主要的产能评价方法，该方法应用的前提条件是储层稳定经验数与0.25近似［53，55］，若直接盲目套用“一点法”产能评价公式将会引起较大的计算误差（图3）。由气井“一点法”产能评价公式可知，明确储层的稳定经验数是提升“一点法”产能评价结果的关键，而稳定经验数与试井地层系数的经验关系式为： α = - 0.109   L n K h + 0.851   3。因此，若能够建立起不同类型储层物性参数与稳定经验数之间的定量关系，那么气井储层物性参数将整合至“一点法”产能评价公式之中，势必提升产能评价结果的可靠性。
图3 常规“一点法”产能评价结果对比

Fig.3 Comparison of conventional "one point method" productivity evaluation results

2.3　气井产能及主控因素

由“一点法”或产能试井仅能确定气井某一时刻的产能值，却不能揭示某一类储层产能随时间的变化规律。目前已有学者将时间、供气稳定性、动态储量和流动能力整合至产能概念之中去，并建立起产能以及构成产能关键指标与时间的关系［42，87-89］等（图4）。然而尚未建立起基于储层结构和渗流参数的气井早期产能描述，因此目前的产能描述与储层特点尚缺乏联系。
图4 典型井初期无阻流量递减曲线（根据文献［88］修改）

Fig.4 Initial open flow decline curve of a typical well （modified from Ref.［88］）

鉴于此，静动态整合的气井早期产能描述应当明确不同类型储层改造后形成的不同储层类型结构，并建立起与试井双对数曲线的对应关系，通过试井解释渗流参数进行气井产能描述，以揭示出纯气井和气水同产井在生产早期、过渡期、平稳期和变化期4个阶段的产能变化规律。值得注意的是，不同阶段的产能主控因素不同：早期、过渡期及稳定期产能分别受储层原始结构和改造后的储层结构、远井区供气能力、剩余动态储量和生产水气比影响。上述关键指标需要在不同阶段逐一落实，最终形成整合的气井早期产能描述结果，并提出相应的开发技术策略。

2.4　基于动态分析描述气藏数值模型渗流场

目前，气藏数值模型渗流场一般是在气藏孔隙度模型基础上，由岩心或测井分析得到的孔隙度与渗透率关系建立，在历史拟合过程中通过气藏渗流场等关键参数的调试，使模型动态数据符合实际气藏动态数据。上述气藏数值模拟研究范式存在以下2个问题：①气井宏观渗透率远大于岩心渗透率，或岩心孔隙度与渗透率不存在明显关系（图5，图6）；②历史拟合过程是缺乏地质依据的“数字调试游戏”。
图5 四川盆地下二叠系原始孔渗关系与储层改造后的宏观孔渗关系对比

Fig.5 Comparison between the original porosity and permeability relationship of the Lower Permian in Sichuan Basin and the macro porosity and permeability relationship after reservoir reconstruction

图6 四川盆地震旦系碳酸盐岩储层孔隙度—渗透率散点图

Fig.6 Porosity permeability scatter map of Sinian carbonate reservoir in Sichuan Basin

针对上述2个问题，需要在气藏数值模型渗流场建立过程中整合气藏动态分析结果：一方面利用专项试井和现代产量递减分析获取气井不同井区宏观渗透率；另一方面由储层改造后的结构描述更新气藏地质模型，通过上述2个方面约束气藏的历史拟合过程，可以体现出地质依据和动态分析依据，进一步提升气藏数值模拟的可靠性。

3 应用实践实例

四川盆地是全球50个超级气盆地之一，1949—2021年，四川盆地累计产气7 668.8×108 m3，是同期中国产气最多的盆地［97］。该盆地共发现油气产层29个，是中国迄今发现工业性油气层最多的盆地［72，98］。进入21世纪以来，在四川盆地相继发现了普光、龙岗、安岳等大气田，截至2019年底，累计探明天然气地质总储量6.17×1012 m3。雄厚的地质储量，众多的大气田开发，厚植了气藏描述技术。近年来，在气藏描述的实践过程中，逐步形成了从静动态资料结合、融合到静动态资料整合的新理念，并在四川盆地的重点领域和老气田取得了一定的研究进展。

3.1　川西北区块栖霞组储层改造后的结构描述实践

川西北双鱼石区块栖霞组气藏是“十四五”期间四川盆地的重点勘探开发层系，通过工区静动态资料整合，明确了裂缝—孔洞型、裂缝—孔隙型和孔隙型3类主要储层的裂缝结构在酸压改造后形成的3类裂缝搭配模式与试井双对数曲线的对应关系，建立起储层原始结构、酸化施工参数、试井响应和改造后裂缝搭配模式之间的联系（表5）。从表5可以看出：裂缝—孔洞型储层酸化压裂的施工定排量泵压一般低于90 MPa，在施工过程中泵压下降速度快，停泵后压力呈下降趋势，停泵压力一般低于60 MPa，储层改造后形成裂缝网络系统结构，改造区渗流能力相近，在试井曲线上表现出视均质特征响应；裂缝—孔隙型储层施工泵压一般介于90~105 MPa之间，泵压下降速度快，停泵压力一般高于60 MPa，停泵后压力有一定的下降趋势，储层改造后为大尺度裂缝导流结构，在试井曲线上有明显的大尺度裂缝导流响应；孔隙型储层酸化施工泵压一般介于105~120 MPa之间，泵压无明显下降，储层难以压开，储层改造后裂缝不能形成高效渗流缝网，储量难以被动用，为无效改造结构。
表5 双鱼石栖霞组气藏不同类型储层改造后的结构描述

Table 5 Structural description of different types of reservoirs in Shuangyushi Qixia Formation gas reservoir after reconstruction

3.2　整合测井资料的“一点法”产能评价实践

针对四川盆地碳酸盐岩气田产能评价中“稳定经验数小于0.25，气井产能评价结果将成倍放大，反之气井产能被低估”问题。基于稳定经验数与试井地层系数的对数关系，以四川盆地8个碳酸盐岩大气田的96口气井的试井和测井资料为基础，建立了不同类型储层的试井地层系数与测井储能系数定量关系，并将测井所反映的地质信息整合至“一点法”产能评价公式中。四川盆地安岳、龙岗和罗家寨气田的实例对比计算表明该方法针对稳定经验数小于0.17的气井，产能评价计算平均相对误差由169.64%下降至27.08%，效果提升明显（图7）。
图7 产能评价结果验证对比

Fig.7 Comparison of productivity evaluation results

3.3　气井产能及主控因素实践

针对四川盆地中部安岳气田震旦系灯四段强非均质性气藏，围绕气井产能及主控因素开展气藏描述。首先基于地质资料明确气藏三大类储层为裂缝—孔洞型、孔洞型和孔隙型，再由试井资料储层细划分为6个小类。其次描述了气井产能的6种响应模式，明确了气井产能不同阶段的主控因素。早期阶段的优质储层结构测井量化标准为：AC值大于48 μs/m或RT值小于4 000 Ω·m，且GR值小于80 API，储层改造后近井区储层渗透率大于1×10-3 μm2。过渡阶段的关键影响因素是改造区以外储层的供气能力，由远井区渗透率比表征，共有外差内好型（K 2/K 1<0.5）、内外区渗流能力较为一致型（0.5≤K 2/K 1<1）和外好内差型（K 2/K 1>1）3种类型，其中当远近井区渗透率比大于2.22时，产能变化率大于1，气井早期产能会被低估（图8）。稳定阶段影响产能变化的决定性因素是剩余动态储量，剩余动态储量以地层压力的形式呈现。从图9中可以看出：无因次q AOF与无因次剩余动态储量为二次函数关系，拟合曲线的特点是初期递减快，后期递减慢。
图8 产能变化率与远近井区渗透率比值关系（根据文献［42］修改）

Fig.8 Relationship between productivity change rate and permeability ratio of near and far well area （modified from Ref.［42］）

图9 无因次q AOF与无因次剩余动态储量关系（根据文献［42］修改）

Fig.9 Relationship between dimensionless q AOF and dimensionless remaining dynamic reserves （modified from Ref.［42］）

基于上述静动态整合形成的认识，提出了在井位平面部署、靶体位置、改造工艺及生产井制度优化 4 个方面的对策建议。通过开发优化技术对策的实施，取得了单井产量的突破，新工艺井的平均初期q AOF为直井的2.3倍，已投产井稳产比例由80.5%增加至95%，油压递减速度减缓，达到开发方案设计要求。

3.4　基于动态分析描述气藏数值模型渗流场实践

四川盆地磨溪地区雷一1亚段气藏持续稳产24年，进入开发中后期以来，气藏的地层压力、剩余储量分布、产水规律认识不清，制约着下步开发调整对策的制定。由于雷一1亚段气藏岩心孔隙度与渗透率相关分析表明孔隙度与渗透率具有较好的正相关性（图10），即孔隙度越大，渗透率越高，表明储层主要以孔隙作为储集空间，裂缝不发育。但岩心渗透率与动态分析宏观渗透率存在较大差异（图11），影响着气藏数值模拟的可靠性。
图10 岩心孔隙度与渗透率关系

Fig.10 Relationship between core porosity and permeability

图11 测井储能系数与试井地层系数关系

Fig.11 Relationship between logging energy storage coefficient and well test formation coefficient

为提升气藏数值模拟的可靠性，梳理并整合气藏静动态资料，着重开展以下动态分析研究：①充分利用生产动态分析资料、常规测压资料、试井资料，结合地质研究，系统完成气藏生产动态跟踪分析，包括生产现状、递减特征、产水特征、连通性分析；②采用现代产量递减法定量确定116口井渗流参数、动态储量及井控半径；③建立适应于开发中后期的地层压力计算方法，落实气藏地层压力分布；④利用多种静动态资料落实气藏地质储量、动态储量及可采储量。
基于上述动态分析认识结果，整合至地质模型中去，建立基于动态分析描述气藏数值模型渗流场，使得地质模型与数值模型更为契合（图12），修正后的模型更加逼近气藏实体，实现对气藏开发中后期压力分布、剩余储量分布规律的精细刻画以及气井产水较为准确的描述和预测。
图12 基于动态分析的气藏数值模拟流程

Fig.12 Flow chart of gas reservoir numerical simulation based on dynamic analysis

4 结论

（1）气藏描述是指以开发地质技术和气藏工程技术为基础，将地下气藏结构、气藏结构中流体的原始状态和流体随时间的流动状态逐渐呈现的过程，其目的是揭示气藏的开发地质规律，并围绕这些规律建立起一系列气藏预测模型。气藏描述包括气藏静态描述和气藏动态描述2个方面，不同开发阶段的气藏描述的资料要求不同：气藏结构及流体的原始状态主要由静态资料评价和确定，静态资料主要有基础地质、地球物理、岩石物理和地质模型等资料；气藏的流动状态主要由动态资料评价和确定，动态资料主要有现场试油测试、试井测试及解释、单井动态模型、气藏数值模型等资料。
（2）静动态资料整合是以“静动态资料是由不同观测角度呈现的气藏的2个维度”的视角，在静动态资料结合、融合的基础上，基于整体观统一并综合地质与开发角度的气藏描述，并关注关键细节上的静动态资料的对应或定量关系，是处理静动态资料联系的最新形式。整合包括以下3个阶段：从表象上大致描述静动态资料的初步联系的静动态资料结合阶段；将每一地质和开发现象及其联系从原因和规律性上做出合理解释的静动态资料融合阶段；从整体的视角建立“以静态资料描述动态响应，以动态资料描述静态结构”静动态资料对应或定量关系，建立气藏静态和动态模型，实现气藏动态的可靠预测的静动态资料整合阶段。
（3）静动态资料整合的关键是针对静动态资料结合和融合阶段的描述遗漏进行描述改进，主要包括以下4个方面：储层改造后的结构描述；不同类型储层气井的产能评价；气井早期产能及主控因素；基于动态分析描述气藏数值模型渗流场。
（4）针对动静态资料整合的关键点，在四川盆地川西北区块栖霞组、碳酸盐岩气田、震旦系灯四段和磨溪地区雷一1亚段取得了一定的研究进展。动静态资料整合新理念的实践应用强化了动静态资料之间的联系，彰显出气藏描述的整体性、综合性、预测性、阶段性等关键特点，通过完善气井和气藏静态和气藏动态模型，提升了气藏结构描述、产能描述以及精细数值模拟水平，可促进气藏描述水平的快速发展，对保障国家能源安全具有重要的指导意义。
符号说明： α为稳定经验数，无因次； K为气藏渗透率，10-3 μm2； h为储层厚度，m；K 2为试井解释远井区渗透率，10-3 μm2；K 1为试井解释近井区渗透率，10-3 μm2。

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