油气藏最小商业储量规模计算方法

张中华，周继涛

(1.中国石化 石油勘探开发研究院，北京 100083； 2.中国石油化工股份有限公司，北京 100728)

油气藏最小商业储量规模计算方法

张中华1，周继涛2

(1.中国石化 石油勘探开发研究院，北京 100083； 2.中国石油化工股份有限公司，北京 100728)

结合油气藏勘探开发实践，对油气藏最小商业储量规模的含义及界定方法进行了较全面的诠释，解释了油气藏最小商业可采储量、最小商业探明储量及最小商业资源量等不同的内涵。通过对不同区域油藏开发规律和产量变化模式的研究，结合投入、产出分析原理，建立了基于油气藏开发概念设计计算最小商业储量规模的通用方法。方法原理主要通过构建油气藏开发概念设计参数与现金流入、流出参数模型的关系，推导了油气藏储量规模与净现值线性关系模型，从理论上揭示了普遍意义上油气藏最小商业储量规模在不同经济条件下的变化特征。该方法可直接应用油气藏勘探开发经济参数、储量品位参数及开发概念方案参数快速评价不同界定条件下的最小商业储量规模，从而为不同油气区勘探项目经济效益排序、探明储量动用潜力目标排序以及油田开发油气藏评价项目和新区产能建设目标论证提供高效技术支撑。

现金流模型；最小商业储量；开发概念方案设计；油气藏开发

在油气勘探开发决策过程中，基于不同决策需求，油气藏最小商业储量规模可归为最小商业资源量、最小商业探明储量和最小经济可采储量3类。对同一区块(或目标)，计算出一个需求的最小商业储量规模后，其余两个最小商业储量规模可以用转化率、采收率折算求得。现已发表的文章[1-3]对这方面的描述相对单一，一般统称最小商业储量规模，具体计算中这一概念的内涵就是最小探明储量。为统一普遍性名称，本文所使用的最小商业储量规模概念亦指最小商业探明储量规模。

油气藏最小商业储量规模是一个重要的决策因素。现有技术中，油气藏最小商业储量规模计算主要有三大类方法：第一类通过设计具体油气藏的开发概念方案，以此建立现金流模型，通过迭代试算法求取数值；第二类基于现金流原理，用单一产量递减率模型简化开发概念方案设计，推导建立最小商业储量规模计算模型；第三类直接通过简化方法(如油价、储量成本参数)测算储量价值，根据投入、产出原理简化测算储量规模。第一类方法实质为现金流模型在勘探开发生产中的具体应用。由于不同储量目标需要建立不同的具体模型，工作量巨大，难以根据已知参数快速实现多储量目标评价计算；第二类方法[4-7]具有一定理论基础，将产量模型简单归结为递减率表述模型，难以表述真实方案信息，计算结果不够准确和实用；第三类方法[6]基本没有考虑到开发方案设计，对投资测算过于简化，难以满足储量评价要求。为适应勘探开发项目快速评价决策需求，本文从油气藏最小商业储量规模与开发概念设计关联分析入手，通过理论推导，建立了解析求解方法，实现了油气藏最小商业储量规模的快速计算与评价。

1 最小商业储量规模影响因素

最小商业储量规模定义为既定技术经济条件下油气藏应具有的经济可开发最小储量规模，无论勘探开发决策需求是最小商业探明储量、最小经济可采储量还是最小商业资源量[8-11]，其核心方法是分析目标投入与产出平衡点，方法上可分为动态法和静态法两种。计算原理上，最小商业储量规模计算等同于油气区块现金流模型中净现值为零时的储量规模值，它作为判断现有储量目标(或区块)是否具有开发价值的主要手段，主要用于油气勘探项目评价、探明未开发储量评价、油藏评价和新区产能建设项目评价中。

根据投入、产出项目构成分析，油气藏储量品位、经济条件和储量开发概念方案设计是影响其最小商业储量规模的三大因素[12-14]。

1) 油气藏品位：主要包括储量丰度、油气密度、流体性质和储量埋深等，主要反映储量先天条件，也是决定最小商业储量规模的关键因素。在相同经济条件下，品位优质的储量最小商业储量规模小，反之则反。

2) 经济条件：主要包括油价、钻井成本和油气开采成本等，用于测算现金流入与流出，反映了经济环境对最小商业储量规模的影响。同一目标油气藏区块在不同经济条件下，具有不同的最小商业储量规模。

3) 开发概念设计：主要包括产量变化模式、产能建设规模预测和工作量预测等。根据现金流法原理，方案钻井、进尺等工作量对投资测算产生影响。开发概念设计中，产量预测模型对评价结果的影响最为重要。

对一个特定的评价目标，因油藏类型和储量参数等因素，技术合理的开发概念设计模型[15-17]具有唯一性，也是最小商业储量规模计算的核心，而此概念方案设计往往具有更多变数，不同模型设计方案产生不同的计算结果。因此，油气藏开发概念方案设计对储量规模具有重要意义。

2 开发概念方案模型

油气藏开发概念设计取决于储量本身的特性。尽管方案设计阶段涉及诸多关联参数，如油气藏类型、单井产能、单井可采储量和产量模型等，但这些参数的最终目的是建立合理的开发概念设计模型，而现金流评价模型仅与工作量及产量预测指标直接关联。勘探目标区块最小商业储量规模评价中，勘探提供的资料至少包括含油气面积、油气藏类型和地质储量或利用采收率折算的可采储量，它们是开发概念方案设计的基础。

开发概念方案设计包括工作量设计和产量设计两部分。其中，工作量设计主要测算新钻井工作量、进尺及投资，产量设计是建立评价期(T)内分年度产量(Q)。产量方案设计的关键参数是采油速度、新建产能和逐年产量贡献率。由于勘探目标资料所限，产量贡献率模型可采取建立分地区不同类型油藏产量模式方式来完成。在没有更详尽资料支持的条件下，该类产量贡献率模型在开发概念设计中更具可操作性。通过对中石化重点地区已开发油藏的统计，建立了几个分地区原油产量贡献率模型(图1)，可作为分地区油气藏开发概念设计的参考。

以中石化东部XX油藏为例，含油气面积S=0.7 km2，渗透率K=80×10-3μm2，预测探明储量N=100×104t(采收率25%，对应预测可采储量25×104t)，油藏类型为中-高渗断块油藏，油藏埋深3 200 m。同地区新区产能建设区块类比，探明储量采油速度(v)取1.5%，一次开发井网密度(f)取14口/ km2。依据井网密度法测算，方案设计新钻井数为S×f=10口；最高年产能为V×N=1.5×104t；钻井进尺32 km。依据图1中东濮凹陷某断块油藏产量贡献率即可设计评价期分年度的产量模型。概念方案主要数据见表1。

图1 中石化主要油区产量贡献率模型Fig.1 Oil production contribution rate model for the main oil fields of SINOPEC

时间/a123456789101112131415生产井数/口101010101010101010101010101010产量贡献率080100085073065057051047043039036033031029028年产量/(104t)120150127110097086077070064059054050046044042

3 计算方法

3.1 方法原理

现金流原理的实质是依据投入、产出原理在开发概念方案基础上进行效益综合分析。其具体过程是应用评价期分年度现金流入、现金流出及行业基准收益率，进行效益指标测算。其中，测算指标包括净现值、收益率和回收期等。将现金流原理应用于油气项目中，以油气藏的模拟开发方案为基础，测算流出项和流入项指标。其中，流入项主要为分年度油气产量的销售收入，它与产量模型相关；流入项包括分年度开发钻井和地面建设投资及成本，它与钻进工作量及油气开采单位成本水平相关。基于上述原理，可以构建如公式(1)所示的现金流模型。

(1)

式中：CI——第t年现金流入，万元；

CO——第t年现金流出，万元；

ic——基准收益率，小数；

t——时间序列数，取值1，2,…,T；

T——项目评价期时间，a；

NPV——净现值，万元。

基于吨油成本法[15-16]，假定评价目标油气藏地质储量、采油/气速度、无因次产量贡献率、钻井投资、单位产量销售价格、单位产量税金及单位产量操作成本为已知，则现金流入和现金流出可表述为公式(2)和公式(3)。

(2)

(3)

N——油气藏地质储量，104t；

v——油气藏采油/气速度，小数；

rt——无因次产量贡献率，小数；

P——油气销售价格，元/t(元/m3)；

R——单位产量税金，元/t(元/m3)；

It——第t年钻井投资，万元；

Cor——单位产量操作成本，元/t(元/m3)。

将公式(2)和公式(3)代入公式(1)可推导出油气藏储量规模与净现值关系模型的表达公式(4)。

(4)

油气藏区块评价中，钻井投资只发生在评价期的第1年，其后年份投资为0。因此，上述钻井投资It可以简化为I1(评价期内第1年的钻井投资)。从而公式(4)可简化如下：

(5)

为使关系模型进一步简化，以便于之后的油气藏储量最小商业储量规模计算，本文定义了用于简化关系模型的计算参数C1和C2。

(6)

(7)

在确定C1的计算中，需要确定参数油价(P)、吨油税金(R)、行业基准收益率(ic)，采油/气速度(v) ，无因次产量贡献率(r)及经济评价期(T)。这些基本参数由开发概念方案设计和经济指标确定。在确定C2的计算中，仅涉及方案投资和行业基准收益率。以上基础参数在油气藏开发概念方案确定条件下均为已知确定参数。因此，油气藏模拟开发方案设计完成后，C2则为常数，C1与方案参数及油价相关。

基于上述分析，公式(5)表征的油气藏储量规模与净现值关系模型简化表述如下：

NPV=C1N-C2

(8)

根据油气藏最小商业储量规模的定义，净现值(NPV)为0对应的油气储藏规模的值即为最小商业储量规模值，见公式(9)。

(9)

式中：Nmin——油气藏最小商业储量规模值，104t。

3.2 变化特征

公式(8)所述净现值与储量规模的线性关系可用

图2 探明储量与净现值关系Fig.2 Relationship between proved reserves and net present value

图2表示。即在一个油价(P)进行评价时，固定油气藏区块只有一条固定斜线与横轴相交，其交点对应储量即为最小商业储量规模，可用公式(9)计算。公式(9)中C1代表直线斜率，C2代表与纵轴截距。

油气藏开发概念方案设计完成后，C2则为常数，C1与方案参数及油价相关。图2反映了固定油气藏在不同油价条件下的最小商业储量规模变化值。

在具体项目评价时，油气藏最小商业储量规模值与最小经济储量规模值[17-21]的界定有所差别。计算油气藏最小商业储量规模值时，需要油气藏前期勘探投入作投资沉没处理，I1取开发概念方案投资；计算油气藏最小经济储量规模值时，需要考虑勘探前期的全部投资，I1取油气藏勘探总投入加开发概念方案投资。

3.3 计算流程

最小商业储量规模计算分4个步骤(图3)。

第一步：构建油气藏开发概念方案。根据评价区块地质参数，如含油气面积、油藏类型和储层渗透率等，设计新钻井数、单井产能、采油速度及油气藏评价期产量预测等。在评价目标区块地质参数不全时，可

图3 油气藏最小商业储量规模计算流程Fig.3 Calculation flow chart of the minimum commercial reserves of reservoirs

参照图1选取无因次产量系数。

第二步：定义基础参数。这些参数包括油价、吨油开采成本、吨油税金、单井钻井投资和单井地面投资等。

第三步：构建储量规模净现值模型。基于基础参数及无因次产量系数，应用公式(5)和公式(6)计算常数C1和C2。

第四步：应用公式(9)计算既定条件下的最小商业储量规模。

4 应用案例

以中石化东部油区5个油藏区块为例，进行最小商业储量规模计算。根据矿场资料，应用类比法建立了5个油气藏区块的基础数据(表2)。

根据不同区块所在地区新区产能建设区块资料统计，确定不同区块合理采油速度及井网密度设计投资及产能方案(表3)。

评价区块属于断块油藏，产量贡献率模型可借用表1中对应于XX区块的无因次产量贡献率模型。将产量贡献率模型代入公式(6)进行测算，可得出产量贡献率折现求和值为3.83，P按80美元/桶，折算吨油价格3 620元，R取油价2%，扣税油价为3 549元/t，则5个油气藏区块对应常数C1的表达式如下：

C1=3.83v(3 549-Cor)

(10)

将表2和表3的相关数据代入公式(7)和公式(10)求取系数C1和C2，应用公式(9)求得油气藏区块最小商业储量规模，结果见表4。

表2 油气藏区块基础参数

表3 油气藏区块开发概念设计参数

表4 油气藏区块最小商业储量规模计算结果

5 结论

1) 本文所述方法以项目现金流评价原理为基础，结合油气藏开发概念模型设计，分析影响最小商业储量规模的关键参数，建立了解析求解方法。方法具有通用性，适合勘探项目的目标评价排序及探明未开发储量效益评价等方面。

2) 文中提供了中石化不同油区无因次产量模式图版供参考。但实际操作中，为科学评价油气藏区块最小商业储量规模，开发概念模型设计应与同地区地质研究人员结合而定。针对同一油气藏区块，不同设计人员设计的方案预测模型可能有所不同，导致计算结果有所差异，需要设立不同地质参数体系下开发概念设计方案编制标准。

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(编辑 李 军)

Calculation of the minimum commercial reserves of petroleum reservoirs

Zhang Zhonghua1,Zhou Jitao2

(1.PetroleumExploration&ProductionResearchInstitute,SINOPEC,Beijing100083,China； 2.ChinaPetroleum&ChemicalCorporation,Beijing100728,China)

Based on reservoir exploration and development practices, this paper defines the minimum commercial reserves of petroleum reservoirs and explains the specific connotations of the minimum commercial recoverable reserves, the minimum business proved reserves and the minimum business resources of reservoirs. By studying the development regularities and production change patterns of reservoirs in different regions and in combination with the principles of input-output analysis, a universal method was presented for calculating the minimum commercial reserves based on the reservoir development conceptual design. The relationship among reservoir development concept design parameters and cash inflow and outflow parameter models was established first and then used to build a linear correlation model of reservoir reserves to net present value. For a given reservoir, this model theoretically revealed the characteristics of variation of the minimum commercial reserves under different economic conditions. The method can rapidly evaluate the minimum commercial reserves under different boundary conditions by directly using the economic parameters of reservoir exploration and development, the parameters of reserves grade and the parameters of the development concept plan. Therefore, it can provide efficient technical supports to the economic benefits ranking of exploration projects in different oil fields, the ranking of potential targets of producing proven reserves, and the demonstration of reservoir evaluation projects during oilfield development and production capacity building goals in new blocks.

cash flow model, minimum commercial reserves, design of development concept, reservoir development

2014-08-19;

2014-10-20。

张中华(1964—)，男,高级工程师，油田开发。E-mail:zhangzh.syky@sinopec.com。

0253-9985(2015)01-0148-06

10.11743/ogg20150119

TE32

A