概率法在油气储量计算中的应用.pdf

第 2 9 卷第 l 1 期 天然气工业 概率法在油气储量计算 中的应用 贾成业 贾爱林 邓怀群 1 ． 中国石油勘探开发研究院 何东博 孟德伟 陈涛涛 2 ． 中国石油对外合作经理部 贾成业等． 概 率法在油气储量计算中的应用． 天然气工业， 2 0 0 9 ， 2 9 1 1 8 3 8 5 ． 摘 要 油气储量计算是规划部署开发策略、 制订开发 方案的基础。 目前常用 的计 算方法有容积法、 类比法 和物质平衡法等 ， 其 中容积法适用性较好 ， 包括确定 法和概率法 两种 数值 计算方法。首先对 比分析 了确定 法和概 率法两种方法的计算原理 ， 然后 采用容积法的计算公式， 分别运 用确定法和概 率法计算地质储量并对 两种 方法进 行应用实例分析。对比分析和计算结果表明 确定法在计算过程 中对各 物性参数采用 算术平 均值， 而概 率法首先 确定各计算参数 的概率分布规律与变量 变化 的整体 范围， 然后采用蒙特 卡罗方法多次迭代 得到不 同概率下的储量 值 ； 与确定法相比较， 概 率法可提供 一组基于不同风 险值的储量值 ， 从而能更好地评估储 量风险， 为投 资决策者提 供更可靠的参考依据。 关键词 油气勘探 油气开发 地质储量 参数 概率法 确定法 容积法 应用 Do1 l 0 ． 3 7 8 7 ／ } ． i s s n ． 1 0 0 0 0 9 7 6 ． 2 0 0 9 ． 1 1 ． 0 2 6 0 引言 油气 藏地 质储 量 0 oI P 是 油 气 藏勘 探 和 开发 各个 阶段 的核 心指 标 ， 是 制订 科 学 、 合 理 的开 发 方 案 ， 指 导油气 田勘 探 、 开发 工 作 ， 确 定开 发 投 资 规模 的重要依 据l_ 1 ] 。 目前 常用的 油气储 量 计算 方法 有容 积法 、 类 比法 和 物质 平 衡 法 等 ] 。其 中类 比法 只用 于钻 探前 的远 景 储量 估算 ， 不能 作为 上报 国家储 量 委员 会 的储量 值 ； 物 质平 衡 法是 在油 气 藏开 采 一段 时 间之后 由采 油 工程 师根 据 压 降 、 采 油 曲线 等作 出 评价 ； 而容积法是计 算油气地 质储 量 的主要 方法 ， 适 用于不 同勘 探开发 阶段 、 不 同的 圈闭类 型 、 不 同的储 集类 型和驱动方式_ 3 ] 。对 于油藏评 价阶段 ， 由于缺少 长时间的生产数据 ， 因此 物质平衡方法 等对生产数据 要求较高 的方法 并不 适用 ， 而容 积法 则不 同， 它 采用 油气藏静态资料对储量进行评估 ， 因此适用性较好 。 从 数 值计 算 中参 数取 值 的角度 来 看 ， 容 积法 储 量计 算包括 确定法和概 率法 。确定 法 中各计 算参 数 取值为各参数的算术平均值； 概率法是一种风险分 析 方法 。石 油 工 程 师协 会 和 美 国证 券交 易 委 员 会 S P E ／ WP C 储量定 义认为 ， “ 当采用 已知 的地 质 、 工 程 和经济数据 时产生 的一 系列估 算 范畴及 与 它们 相 关 的可能 性 ， 这种 方 法 叫做 概 率 法 , , E 4 3 。 自从 1 9 9 7 年 S P E ／ WP C的储 量 定 义承 认 概 率法 以来 ， 概 率 法 被 Mo b i l n 、 US GS等 国际机构 和公 司广泛采 用_ 5 ] 。 1 容积法储量计算 容积法计算 油气地质 储量 首先 通过 对油 气藏储 层有效 厚度 、 孑 L 隙度 、 含水 饱 和度 以及储层 在 平 面上 展布 确定 含油气 面积 ， 并 结合 油气 藏压 力 、 温 度条 件 下 和地 面条 件 下 的孔 隙流 体性 质 ， 计算 油 气地 质储 量 。其 数学公式 如下 O OI P 一 1 O 0AH 1一S ， ／ B。 。 1 式中 O O I P为原始地质储量 ， 1 0 k g ； A 为含油气 面积， 1 0 。 r n 2 ； 为平均有效厚 度 ， m； 为平 均 孔 隙度 ， ； 』D 。 为地面原油密度 ， 1 0 。 k g ／ m 。 ； B 。 ． 为平均地层原油体 积系数 ， 无 因次 ； S 为平均原始 含水饱 和度 ， 。 含 油气面积 是油气藏 已知含 油气 边界 范 围确定 的面积 ； 含油 气边 界 是 由已知 流体 界 面 油 水 界 面 、 气油界 面 圈定 ， 通常利用储 层顶 面构 造 图及所 编制 的有效储 层等厚 图相结合共 同确定 。 储集 层的有效 厚度是 以大量 的单 井分 析 资料为 基础 ， 首先 确定油气 藏 中每一 口井 的有效储 层 厚度 ， 然后利用 每 口井 的有效储层 厚度 勾 画出整 个油 气藏 *本文受到中国石油重大科技项 目“ 特殊天然气藏 开发配套技术研究” 2 0 0 8 B - 1 1 0 0 的资助 。 作者简介 贾成业 ， 1 9 8 0年生， 博士研究生 ； 从事天然气 开发决策支持技术 的研 究工作 。地址 1 0 0 0 8 3 北京市海淀 区学 院路 2 O号 9 1 0信箱鄂尔 多斯分院。电话 0 1 0 6 2 0 9 3 2 1 7 。E ma i l c h e n g y e ． j i a g ma i l ． c o m 8 3 天然气工业 2 0 0 9 年 1 1 月 的有效储层等厚 图， 计算整个油气藏的有效储层平 均 厚度 。 平均 孔隙度 和平均原 始 含水饱 和 度是 地 层孔 隙 结构和地层流体的属性 。平均孔隙度是岩石的总孔 隙体积与岩石总体积比值 的平均值 ； 平均原始含水 饱 和度是 储层岩 石孔 隙 中水 的体 积与 孑 L 隙体 积 比值 的平均值 ， 二者均 可 以从 测井 解 释和 岩心 实 验获 得 。 平均地层 原油体 积 系数是原 油在 地下 体 积 与其 在地 面脱 气后 体 积 之 比 ； 地 面 原 油密 度 是脱 气 原 油 在地 面条件下 的密度 值 ， 二 者均 可以通过 实验测 定 。 2 概 率法储量计算 确定法被认为是最基本的储量评估方法， 也是 目前 国 内广 泛采用 的一种 计算 方法 。确定 法计 算 过 程中， 各计算参数如储集层的有效厚度 、 孑 L 隙度和原 始 含水 饱 和度 等 均采 用 算 术平 均 值 ， 然 而用 于储 量 计 算 的参 数往 往 具有 很 大 不 不确 定 性 ， 确定 法 不 能 对 地质储量 的不 确定性进 行评估 。 概率 法 是 基 于 对储 量 参 数 值 范 围 的认 识 和 评 估 ， 从而计 算 出对 应 的油 气 地 质储 量 。该 方 法 的基 本步骤 是 ， 首先 根据 现有资料 ， 计 算 出各 个 变量 的 概 率分 布 函数 ， 这 些 概率 分 布 函数 可 以 反 映 出参数 的 整个 范 围， 包 括 最 小值 、 最大 值 、 期 望 值 或 概 率 分 布 类型； 然后通过蒙特卡罗模拟迭代 出储量的累积概 率分 布 曲线 ， 并 求 出 低 值 P 。 、 中值 P 。 、 高 值 P 。 和期 望值 EV ， 不 同 级 别 的 储 量 与 不 同的 概 率值 相对应 [ 4 ] ， 即 ∑ P 2 一 1 式 中 P为概率分 布值 ； 为参 数值 ； i 为 某一 参 数 序 号 ； 为样 品总数 。 运 用概 率 法 计算 地 质储 量 时 ， 采 用 概率 分 布 函 数 量化 参 数 的不 确 定性 ， 运 用 蒙 特 卡罗 模 拟抽 取 模 型 内的每 个输 入 的 概率 分 布 ， 得 到 多次 迭 代 的迭 代 值 ， 从 而 模 型输 出值 的分 布反 映 了某 个 储 量值 的概 率 ， 从 而对地质储 量 的不确定 性进行 评估 。 累积概率为 9 0 9 ， 6 P 。 。 对应的储量值为证实储 量 p r o v e d r e s e r v e s ； 累积概率为 5 O P 5 o 对应的 储量值 为概算 储量 或基 准储 量 p r o b a b l e r e s e r v e s ； 累积概率 为 1 o P 。 对应 的储 量值 为可能储 量 p o s s i bl e r e s e r v e s 5 _ 6 ] 。 3 应 用 实例 该 实例为我 国西部 某 气 田实 际数据 。由地 球 物 84 ～轧 ▲ ～ ～ 褂 嶷 8 6 o 0 9 o ． ∞ 9 4 0 o 9 80 0 3 0 0 0 0 3 1 00 0 3 2 00 0 3 3 0o 0 储层厚度 m 体积系数 40 0 8 0 0 1 20 0 1 60 0 含水饱和度 ％ 图 l 净毛比、 孑 L 隙度、 储层厚度、 气体体积系数和 含水饱和度概率分布图 0 ． 0 4 褂 芰 0 ． 0 2 0 ． 0 O l ， O O ． 8 篓 o4 O ．2 O 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 地质储量 1 0 m’ 图 2 2 0 0 4 0 0 6 0 0 ‘8 0 0 地质储量 1 0 。 m 天 然气 地 质 储 量 概 率 和 累 积概 率分 布 图 第 2 9 卷第 1 1 期 天然气工业 表 1 不 同累 积概 率 值 对 应 的地 质 储 量 表 累积概率值 地质储量 累积概率值 地质储量 1 O m。 ％ 1 0 8 h l 3 l OO 1． 6 6 4 0 3 7 2． 9 4 9 O 1 6 4． 1 7 3 O 4 2 0． 3 O 8 O 21 5． 7 6 2 0 4 7 8． 49 7 0 2 6 3． 11 1 0 5 77 ． 0 4 6 0 2 9 9． 4 7 0 1 6 2 7． 82 5 O 33 7 ．4 3 4 结 论 概率法计算 地质储量 原理 是根 据各 参数 已有 数 据 的概 率分 布 规律 量化 参 数 的不 确定性 ， 采用 多 次 迭代 的方法 ， 求取 不 同地质 储量 的分 布概 率 ， 得到 对 应 于不‘同累积概 率 的地 质储 量 值 ， 累积 概 率为 9 0 ％ P 。 。 对应 的储 量 值 为 证 实储 量 ； 累 积 概 率 为 5 O ％ P 。 对应 的储量 值为 概算 储量 或基 准储 量 ； 累积 概 率为 1 0 P 。 对 应 的储 量值 为 可 能储 量 。应 用 实 例表 明 ， 相对 比于确定法 ， 概 率法 可对 不 同储量 值 的 风 险进行 量 化 ， 提供 对应 于 不 同累 积概 率 的地 质储 量值 ， 为开发投资提供充分的决策参考依据[ 4 , 7 - 8 ] 。 参 考 文 献 [ 1 ]田军． 对油藏评价 管理工作 的认识 和探讨 [ J ] ． 中国石油 勘 探 ， 2 0 0 7 ， 1 2 2 5 8 6 2 ． E 2 ]杨通佑． 石油及天然气储量 计算方法 [ M] ． 北京 石 油工 业 出版 社 ， 1 9 9 0 ． [ 3 ]金强 ， 王伟锋 ， 信 荃麟． 测井 多井储层评价 与石 油储 量计 算[ J ] ． 石油实验地质 ， 1 9 9 4 ， 1 6 2 1 5 2 1 5 6 ． [ 4 ]贾 承造． 美国 S E C油气储量评估方法 [ M] ． 北京 石油工 业 出版 社 ， 2 0 0 4 ． [ 5 ]CAPEN E C， VADC0N． P r o b a b i l i s t i c r e s e r v e s He r e a t l a s t [ J ] ．S P E R e s e r v o i r E v a l u a t i o n E n g i n e e r i n g ， 2 0 01， 4 5 38 7 39 4． [ 6 ]赵文智 ， 毕海滨． 浅析中国与西方在储量计算 中确定 有效 厚度之差异[ J ] ． 石油勘探与开发 ， 2 0 0 5 ， 3 2 3 1 2 5 1 2 9 ． [ 7 ]吴 国干 ， 胡允栋 ，王永祥 ， 等． 油气储量评估 与油气藏 圈 闭成 因的主控因素[ J ] ． 石油学报 ， 2 0 0 8 ， 2 9 6 8 0 4 8 0 8 ． [ 8 ]陈元千． 预测 油气资 源 P a r e t o模 型 的建 立、 修 正与应用 [ J ] ． 勘探技术 ， 2 0 0 8 4 4 3 4 9 ． 修改 回稿 日期2 0 0 9 0 8 2 8 编辑韩晓渝 UB D技术与 MP D技术采用的装置 在很多情况 F， UB D技术和 MP D技术都采用 相同的装置。 MP D技术尽管有几种不同的作业形式， 但要保证该技术成功应用 ， 一般要满足 3 个条件 ①一套封闭、 承压的钻井液循环 系统与 MP D装置相连 ； ②钻前水力学优化设计 ； ③训练有素且熟悉 该技术的工程技术人 员。其 中配套 的装备 是应用 MP D 技术的基础 ， 主要包括 旋转控制装置 、 地面压力控制装 备、 连续循 环系统 、 多相 分离装置 以及其他 已开发并 应用的专用设备 等 。在复杂高风险 MP D技术操作 中， 常采用 自动节流阀系统代 替人工节流 阀系统， 确保操作 的安全性。节 流阎组完全独立 于钻井泵系统 ， 在连接钻杆及起下钻时 向环空提供 回压 ， 来代替循环 当量 密度中的摩擦压耗部 分； 回压 泵向环空流体提供能 量并 提供精确的控制和调整 回压 。简单 的说 ， MP D装置实 际上是采用 UB D装置进行 的平衡 压力钻进， 通过采用节流阀组及 回压泵 ， 在地面提供环空 回压 ， 使井底压力保持在井底压力平衡范围内。 MP D所设计的分离设备的处理 能力较小 ， 但其他配套设备更为复杂 。UB D钻井 中所采用 的辅 助流动管线 、储备 罐及地 质取样设 备在 MP D钻井中不需要 ， MP D还需增加密闭循环 系统 、 C C S 、 举 升泵等 以精确控 制井底压力 。 由于 在采 用 MPD技 术过程中， 阻止了底层流体侵入 ， 因而在处理相应复杂问题井 的过程中采用的设 备要相应简单 ， 并且井底压力控制范 围更大 ， 解决 了 UB D技术无法解决的复杂问题 如井眼垮塌、 盐膏层等 。 谭蓉蓉摘编 8 5