容积法储量计算方程合理性分析

康志勇，王永祥，谢开宁，陈元平，许廷生

(1.中油辽河油田公司，辽宁 盘锦 124010; 2.中油勘探与生产分公司，北京 100011; 3.中国石油大学，山东 青岛 266500; 4.中油冀东油田分公司，河北 唐山 063004)

容积法储量计算方程合理性分析

康志勇1，王永祥2，谢开宁3，陈元平1，许廷生4

(1.中油辽河油田公司，辽宁 盘锦 124010; 2.中油勘探与生产分公司，北京 100011; 3.中国石油大学，山东 青岛 266500; 4.中油冀东油田分公司，河北 唐山 063004)

准确计算储集岩孔隙中的油气体积(即油气储量)是制订油气藏开发方案的基础，而储量参数确定的合理与否又是评价油气储量的核心。通过对容积法储量计算方程的合理性分析可知，计算油气储量的孔隙度和饱和度必须是匹配的，即地层总孔隙度与原始含油饱和度(或含油饱和度)相对应，地层有效孔隙度与有效含油饱和度(或有效原始含油饱和度)相对应，否则计算的油气体积会与储集岩孔隙中的实际油气体积不统一。在此基础上，建立了新的容积法系列地质储量计算方程，从而使计算的地质储量相对误差由原来的［100(φt－φ)/φt］%或［100(Soe－Soi)/Soe］%降为零。

容积法;储量参数匹配;计算方程;储量误差;合理性

引言

容积法计算地质储量时，其可信度的高低取决于含油面积［1－2］、油层有效厚度、孔隙度、饱和度和原始原油体积系数这5个储量参数确定的是否合理。目前，虽然依据钻井、测井、取心、试油、试采及油水分析资料能客观准确地获取这些储量参数，但这5个储量参数中的孔隙度和饱和度之间的匹配性是利用容积法计算石油地质储量需要重点关注和解决的问题。

储量计算时应用地层总孔隙度还是地层有效孔隙度、应用原始含油饱和度还是有效含油饱和度更加合理，是储量计算要解决的核心问题。本文以单位岩石体积模型为基础，通过系统的分析和推导，建立了与油藏实际情况相统一的容积法地质储量计算方程，从而为实验室重点分析岩心物性参数和研究人员准确评价油藏地质储量提供理论支撑。

1 容积法储量计算方程

容积法储量计算方程在探明地质储量研究中应用最为广泛。根据资源/储量分类的国家标准［3］，以及储量计算的部颁标准，容积法石油地质储量计算方程为［4］:

式中:Ao为含油面积，km2;Boi为原始原油体积系数;N'为容积法计算的石油地质储量，104m3;h为油层有效厚度，m;Soi为地层总孔隙度对应的原始含油饱和度;φ为地层有效孔隙度。

2 储集岩石油体积推导

储集岩含油体积是指具有工业性开采价值的含油储集岩总体积，为含油面积与油层有效厚度的乘积;而石油体积是指在地层条件下含油储集岩中石油所占据的孔隙体积。石油体积与原始原油体积系数的比值即为地面脱气状态下的原油地质储量。

由单位岩石体积模型(图1)可推导出地层孔隙中石油体积与总孔隙度、有效孔隙度及相应饱和度间的关系方程，推导过程如下:

图1 单位岩石体积模型

式中:V为单位岩石体积，V=1 m3;Vma为单位岩石骨架体积，m3;Vp为单位岩石孔隙体积，m3;Vshma为单位岩石泥质骨架体积，m3;Vsma为单位岩石砂岩骨架体积，m3;Vshwi为单位岩石泥质或黏土中的流体体积，m3;Vswi为单位岩石泥质以外无效孔隙中的束缚水体积，m3;Vsb为单位岩石有效孔喉中薄膜水体积，m3;Vsf为单位岩石有效孔喉中可动流体体积，m3。

根据单位岩石体积模型，结合孔隙度定义［5－6］，建立岩石地层总孔隙度和地层有效孔隙度表达式［7］:

式中:φt为地层总孔隙度。

就纯油层而言，与总孔隙度对应的束缚水饱和度表达式，及其与原始含油饱和度关系式为:

式中:Swi为地层总孔隙度对应的束缚水饱和度。

根据总孔隙度和原始含油饱和度可导出对应纯油层石油体积百分比:

就纯油层而言，与有效孔隙度对应的有效束缚水饱和度表达式，及其与有效原始含油饱和度的关系式为:

式中:Soie为地层有效孔隙度对应的有效原始含油饱和度;Swie为地层有效孔隙度对应的有效束缚水饱和度。

根据有效孔隙度和有效原始含油饱和度也可导出对应纯油层石油体积百分比:

由式(9)、(12)联立得:

由式(14)计算的含油储集岩(纯油层)石油体积为:

式中:Vf为地层条件下的石油体积，m3。

就含可动水油层而言，与总孔隙度对应的含水饱和度表达式，及其与含油饱和度和可动水饱和度等饱和度参数关系式为:

式中:So为地层总孔隙度对应的含油饱和度;Sw为地层总孔隙度对应的含水饱和度;Swf为地层总孔隙度对应的可动水饱和度。

根据总孔隙度和含油饱和度可导出对应含可动水油层石油体积百分比:

就含可动水油层而言，与有效孔隙度对应的有效含水饱和度定义，及其与有效含油饱和度和有效可动水饱和度等饱和度参数关系式为:

式中:Soe为地层有效孔隙度对应的有效含油饱和度;Swe为地层有效孔隙度对应的有效含水饱和度;Swfe为地层有效孔隙度对应的有效可动水饱和度。

根据有效孔隙度和有效含油饱和度亦可导出对应含可动水油层石油体积百分比:

由(28)式计算的含油储集岩(含可动水油层)石油体积为:

由(15)、(16)式或(29)、(30)式可知，利用地层有效孔隙度和有效原始含油饱和度(或有效含油饱和度)或利用地层总孔隙度和原始含油饱和度(或含油饱和度)计算储集岩孔隙中的石油体积是恒定的。也就是说，针对某一油藏而言，无论采用地层有效孔隙度还是地层总孔隙度计算石油地质储量，只要选用的饱和度与孔隙度相匹配，计算结果不变。

3 储量计算方程的合理性

式(1)是将复杂的含油几何体拟合或碾平为一个顶底面积为Ao、高为h的四周形态不规则的等厚含油储集体，将这个含油储集体的石油体积百分比视为“地层有效孔隙度(φ)”与“原始含油饱和度(Soi)”的乘积，由此计算的“视石油体积”为:

式中:Vf'为地层条件下的视石油体积，m3。

根据式(15)、(31)，可得到“视石油体积”与石油体积关系式:

由式(31)、(33)可知，容积法石油地质储量计算方程(1)计算的石油地质储量只是实际油藏石油地质储量的 φ/φt倍或Soi/Soe倍。或者说，由(1)式计算的石油地质储量存在明显的不合理性，原容积法石油地质储量计算方程需要作必要的修正。

众所周知，除等大球体组成的理想储集岩存在φ=φt，在实际储集岩中只存在φ＜φt，因此由(1)式计算的石油地质储量一定小于油藏实际石油地质储量，且储集岩孔隙结构越复杂，即地层有效孔隙度与地层总孔隙度差值越大，由(1)式计算的石油地质储量与油藏实际地质储量的误差也越大。要消除这种系统误差，只要将(1)式中的地层有效孔隙度或原始含油饱和度用地层总孔隙度或有效原始含油饱和度(或有效含油饱和度)替换，由此得到新的容积法石油地质储量计算方程。

式中:N为更正后容积法计算的石油地质储量，104m3。

当Swf=0或Swfe=0时，式(36)、(37)可取代式(34)、(35)。

新老容积法储量公式计算的石油地质储量存在如下关系:

4实例

在辽河油区优选了10个不同孔隙度、饱和度区间的探明储量计算单元，并根据实际分析的孔隙度、饱和度数据，分别采用新老容积法储量公式计算探明储量，其相对误差分布在－6.0% ～－21.3%之间，平均相对误差为－11.0%(表1)。

由此可见，原容积法储量计算方程本身参数间的不匹配使计算的石油地质储量产生的误差无法忽视，需要引起相关管理部门和技术人员的高度重视。

表1 不同孔隙度和饱和度区间计算的地质储量误差分析

5 结论与建议

(1)容积法储量计算方程中的孔隙度与饱和度相互匹配是提高石油地质储量计算精度的有效途径，文中提出新的容积法储量计算方程明确指出地层有效孔隙度与有效原始含油饱和度(或有效含油饱和度)相匹配，地层总孔隙度与原始含油饱和度(或含油饱和度)相匹配。

(2)根据同一油藏含油储集岩石油体积不变的原则，将原容积法地质储量计算方程中的地层有效孔隙度变为地层总孔隙度或将原始含油饱和度变为有效含油饱和度(或有效原始含油饱和度)，由此建立了新的系列容积法储量计算方程，使地质储量计算精度得到提高，并使原容积法石油地质储量计算方程本身造成的误差降为零。

(3)建议石油天然气储量评审办公室和石油行业储量管理部门组织相关专家修改探明储量规范中的容积法储量计算方程，整体调整已入库的探明储量数据及相关动态数据。

(4)建议有条件的油田实验室对同一岩样开展地层有效孔隙度和地层总孔隙度及汞饱和度等常规物性参数的系统分析研究，为不同特征储集岩的探明储量调整提供技术支持。

［1］刘吉余，等.地质储量精细计算方法研究［J］.海洋地质动态，2003，19(9):31－34.

［2］柴利文，唐清山.修正容积法确定稠油蒸汽吞吐开发的合理井距［J］.特种油气藏，1998，5(2):28－31.

［3］中华人民共和国国家质量监督检验总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 19492—2004，石油天然气资源/储量分类［S］.北京:中国标准出版社，2004:1－6.

［4］中华人民共和国国土资源部.DZ/T 0217—2005，石油天然气储量计算规范［S］.北京:中国标准出版社，2005:1－14.

［5］叶庆全，袁敏.油气田开发常用名词解释［M］.3版.北京:石油工业出版社，2009:83－95.

［6］巢华庆，等.石油地质实验名词术语［M］.北京:石油工业出版社，1999:159－161.

［7］杨通佑，范尚炯，陈元千，等.石油及天然气储量计算方法［M］.2版.北京:石油工业出版社，1998:64－70.

Rationality analysis of volumetric reserve estimation equations

KANG Zhi－yong1，WANG Yong－xiang2，XIE Kai－ning3，CHEN Yuan－ping1，XU Ting－sheng4
(1.Liaohe Oilfield Company，PetroChina，Panjin，Liaoning124010，China; 2.Exploration＆Production Company，PetroChina，Beijing100011，China; 3.China University of Petroleum，Qingdao，Shandong266500，China; 4.Jidong Oilfield Company，PetroChina，Tangshan，Hebei063004，China)

Accurate estimation of oil and gas volume in reservoirs(i.e.oil and gas reserves)is the basis of making reservoir development plan，and the rationality of reserve parameters is essential to reservoir estimation.Rationality analysis of volumetric reserve estimation equations indicates that porosity and saturation must match，namely total porosity corresponds to original oil saturation(or oil saturation)，and effective porosity corresponds to effective oil saturation(or effective original oil saturation)，otherwise the estimated oil and gas volume may be inconsistent with the actual volume in reservoir.On this basis，a new series of volumetric reserve estimation equations is established，thus reduced the relative error of geologic reserves estimation from［100(φt－φ)/φt］%or［100 (Soe－Soi)/Soe］%to zero.

volumetric method;reserve parameters matching;estimation equation;rationality

TE155

A

1006－6535(2012)03－0031－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.03.007

20111104;改回日期:20120305

中国石油天然气股份有限公司科技攻关项目“辽河坳陷增储领域有利区带与评价技术研究”(2011D－0702)

康志勇(1964－)，男，高级工程师，1988年毕业于中国石油大学(华东)石油地质勘查专业，2000年毕业于中国石油大学(北京)石油工程专业，获硕士学位，现从事油气藏综合评价研究及管理工作。

编辑林树龙