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油矿地质学-储量

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第五章 油气储量计算第一节 概 述地质储量可采储量表内储量与表外储量远景资源量工业油气藏在原始条件下 ( 即油藏未开采前 ) 所具有的油气总量 。 它是油藏储层中达工业油气流标准的油气的总和 , 是进一步勘探和开发的物质基础 。从广义上说 , 油气地质储量有三个层次上的概念:( 1) 绝对地质储量 凡是含油或有油气显示者 , 包括不能流动的储量 。( 2)可流动的地质储量 凡是相对渗透率大于 0、可以流动的油气量 , 包括在最大生产压差下只产油花的石油储量 。( 3)可开采的地质储量 在现有经济技术条件下可开采的油气储量。可采储量是指在现代工艺技术和经济条件下,能够从储油层中采出的那一部分油(气)量 。油气的可采储量是一个较难确定的参数,它除与油藏地质条件的优劣和复杂程度有关外,还受技术工艺水平、油价的高低、甚至资金的充裕程度等非地质因素的影响。在确定油藏的可采储量时,是假定上述非地质因素处于世界上比较先进的平均水平的尺度上来考量的。可采储量占地质储量的百分比,称为油气采收率,它准确地刻画出油藏的开采程度与开发效果。根据开采价值又可分为表内储量和表外储量。表内储量 :是指在现有技术经济条件下,有开采价值并能取得社会经济效益的地质储量。表外储量 ;是指在现有技术经济条件下,开采不能取得社会经济效益的地质储量。但在原油价格提高或工艺技术进步以后,某些表外储量可以上升为表内储量。在油气田普查勘探阶段,需计算盆地或探区的油气远景资源量。所谓远景资源量,就是依据一定的地质资料对尚未发现的油气资源进行 预测估算得出的潜在的油气储量。二、工业油气流标准工业油气流标准,是指在现代技术经济条件下,一口井在正常生产条件下所具有的最低的油气产量标准。高于此标准的油、气井就具有进一步勘探并进行开发可行性评价的价值;低于此标准时则无进一步勘探和开发的价值。工业油井和工业气井有不同的标准。产油(气)层埋藏深度 m 工业油流下限 t/d 工业气流下限 104m3/d,4000 量分类基于不同的研究目的和研究领域,对油气储量类别有不同的划分。我国根据油气勘探的不同阶段或认识程度,将石油储量划分为探明储量、控制储量和预测储量三级。称证实储量)已开发探明储量未开发探明储量基本探明储量探明储量是继发现井之后,经过评价钻探阶段而计算出的可靠的工业储量。探明储量是最高精度级别的油气储量,是油气田开发建设投资的依据。按探明储量的动用程度,本级储量又可进一步划分为三个类别 :已通过开发方案的实施,主要开发生产井已经完钻或投产,油藏在密井网控制条件下对原储量经过进一步核实的储量。已开发探明储量也称动用储量,它是探明储量中精度最高的储量当然已开发探明储量还可以在油藏的后续开发中通过各种方法进一步复核以提高储量精度。通过评价勘探阶段后计算出的待开发储量。该储量在后来的开发实施中其精度将会进一步提高。已做过地震详查,并钻了部分评价井,储量参数基本齐全,含油面积基本控制,由于油藏自身的复杂性暂难进一步探明的情况下计算出的储量,叫做基本探明储量。基本探明储量可以作为滚动勘探开发的依据。2 称概算储量)3 称估算储量)经过地震详查,在1口或几口探井已获得了工业油气流,并初步了解油气层岩性、物性、流体性质和压力后计算出的储量。控制储量是石油工业重要的后备储量,它只需经过评价钻探工作,就可上升为探明储量。因此,控制储量是编制中、长期勘探开发规划的基础和依据 。在地震勘探提供的圈闭上,经钻预探井获得工业油气流或油气显示后估算出的储量;在地质条件相似的圈闭群中,与已获工业油流圈闭相邻的圈闭,按圈闭法估算出的储量;以及在已开发的油田中,根据邻区预测出的新含油气层系的储量也属预测储量。本级储量是编制预探方案和部署评价性钻探方案的依据。1983年新储量分类储 量 资 源探明储量 控制储量 预测储量开发储量未开发储量概算储量可能储量圈闭法预测生油量法预测1983年旧储量分类 一级 二级 +部分三级三级印度储量分类 级 2级级部分1级部分 2级1983年 +2级 设 +远景资源世界石油会议推荐分类表探明的开发储量探明的未开发储量概算储量 可能储量远景资源量国内外储量分类对比表四.油气储量计算方法主要有以下几种计算方法:类比法、物质平衡法、压降法、产量递减法、矿场不稳定试井法、水驱特征曲线法、统计模拟法、容积法。它们可以归结为两类: 静态法 和 动态法。依据油藏自身的静态地质参数计算其储量的方法容积法统计模拟法类比法压降法水驱特征曲线法静态法 动态法产量递减法矿场不稳定试井法物质平衡法油藏在开发过程中的动态资料计算其储量的方法第二节 容积法油气储量计算一、容积法计算油气储量的思路及公式容积法计算石油储量的基本思路,是将整个油藏当作一个有统一压力系统和彼此连通的容器,在此基础上首先确定含工业储量的油、气层的体积,然后逐次计算油层孔隙空间体积和油气的地下体积,最后将油气的地下体积折算成地面体积或质量。1.油层岩石总体积 整个油藏当作一个彼此连通的容器,我们只要求得整个油藏的含油面积 h, 即可得到油层岩石的总体积为:.油层孔隙空间体积要我们求得油层平均有效孔隙度 φ,我们就可得到油层孔隙空间的总体积为 : . 地下油气体积 层孔隙空间体积 乘积: 油气地面体积与质量原油 体积系数 。原油的体积系数一般都大于 1,高者常达 以原油的原始体积系数 到油气的 地面体积 N,为:石油的地面体积乘以原油密度 ρ o,得到石油的质量 N: o/5.油气储量计算公式体积质量石油储量计算公式'或式中 N—— 石油地质储量(体积量),单位 10408— 石油地质储量(质量),单位 10408t;A —— 含油面积, km;h —— 油层平均有效厚度, m;—— 平均有效孔隙度,小数; 原始含油饱和度,小数;ρo—— 地面原油密度,t /m 3; 原油原始体积系数,小数。在上述两个公式中,如果储量单位用 10404t,则公式的等号后面应乘上系数 100;如果储量单位用 10808t,则公式的等号后面应乘上系数 N气藏天然气储量计算公式中 —— 天然气地质储量, 108 原始含气饱和度,小数; 天然气原始体积系数,小数。上式中的单位是确定的,因为天然气储量都习惯用 108积法是计算油气地质储量的主要方法。该方法适用于不同勘探开发阶段,不同圈闭类型、储集类型和不同驱动方式的油藏。 计算结果的可靠程度取决于资料的丰富程度及精度。用于大、中型构造油藏的精度较高,而复杂类型油藏则精度较低。量参数的确定容积法计算油气储量总共涉及 6个参数: 含油面积 、 有效厚度 、 有效孔隙度、原始含油饱和度、原油体积系数、原油密度 。对这 6个参数的选择确定,介绍如下。含油面积的确定,本质上是确定油藏中具工业产能的油气层的四周边界。油藏或油层的四周边界确定以后,求取含油面积可以采用求积仪或网格法等方法直接量取即可。因此,怎样确定 含油边界 ,就成为确定含油面积的主要问题。(一)含油面积( 4)油藏边外虽无落空井,但油藏边部有显著低产井,而且油层对比明显变差时,含油边界定在该低产井附近。含油边界确定的基本方法含油边界的确定,需要有比较准确的 油藏顶面构造图 、 边界断层平面剖面展布图 、一定数量的 探边井 。这三项资料,至关重要。没有一定数量的探边井,就无法证实油藏边界的可靠位置,也难于准确勾画出油藏的顶面构造图和边界断层的空间展布图。具体圈定含油边界时,现场通常采用以下判别方法:( 1)油藏边外有落空井并且距边内正常生产井在一个开发井距左右时,含油边界定在两口出油与不出油井的井距之半。( 2)油藏边外有落空井但距边内开发井明显超过正常井距时,含油边界定在开发井外取正常井距之半。( 3)油藏边外有落空井,油藏边缘的油井又显著低产时,含油边界定在该低产井附近。验统计法、含油产状法等多种。各油田可根据具体地质条件和资料情况选择采用。(二)油层有效厚度1 是指储油层中具有工业产油能力的那部分油层的厚度,即工业油井内具可动油的储集层的厚度。研究有效厚度的基础资料有岩心、试油和地球物理测井资料 。 这三种资料必须综合运用,以提高全面性和准确度。单层试油资料较多的大油田,可直接做每米采油指数和空气渗透率的关系曲线,每米采油指数大于零时,所对应的空气渗透率值,即为油层有效厚度的渗透率下限。再利用单层试油资料与岩心测定的孔隙度、渗透率资料作交会图,则可确定有效厚度的物性下限。美国广泛使用经验统计法:对于中、低渗透性油田,将全油田的平均渗透率乘以 5%,就可作为该油田的渗透率下限;对于高渗透性油田,或者远离油水界面的含油层段,则应乘以比 5%更小的数字作为渗透率下限。他们认为,渗透率下限以下的储层产油能力很小,可以忽略,因而丢失的产油能力很小。( 1) 试油法( 2)经验统计法( 3)含油产状法一般按岩心含油面积的大小和含油的饱满程度划分含油产状级别如下:油砂:含油面积大于 75%,含油:含油面积 50%油浸:含油面积 25%不均匀条带含油,油斑:含油面积小于 25%,在上述含油产状划分的基础上,选择岩心收获率高,岩性、含油性较均匀,孔隙度、渗透率有代表性的单层进行试油。通过试油搞清岩性、电性、物性和含油产状及产油能力之间的关系,就可依据含油产状划分有效厚度。层的测井信息是油层岩性、物性及含油性等的综合响应,它可以间接地反映油层的 “ 储油能力 ” 和 “ 产油能力 ” 。因此,可以利用油层岩心、试油和物性分析资料,与测井资料建立相关关系,制定出有效厚度的测井标准。研究表明,定量解释的声波时差曲线和感应曲线能较好地反映油层储油和产油能力(图 5从图上可清楚地看出,油层的感应幅度差的下限标准为 100毫欧姆 /米,声波的下限为 250微秒 /米。夹层是指夹于连续油层内部的非有效层,其分布特点是不连续和小范围。夹层可以含油但无产油能力。在陆相碎屑岩中,储油层内局部常常夹有泥岩、粉砂质泥岩或钙质条带,由于孔渗条件变差,因而成为不含油或含油而不产油的夹层,应予扣除。一般按夹层图版定出的标准在微电极曲线上进行夹层扣除,如图 5于技术条件的限制,太薄的油层无法准确射孔予以开采,因此产生有效油层的起算厚度。国内50、 来由于技术进步,一般定在 是说,样,1)夹层扣除标准 ( 2)有效厚度的起算标准(三)油层有效孔隙度孔隙性油层 如砂岩的有效孔隙度的确定以实验室直接测定的岩心分析数据为基础,对于未取岩心的井则采用测井资料求取有效孔隙度,并用实测岩心孔隙度进行校正,以提高其精度。裂缝性油层 如某些碳酸盐岩油层、多数火山岩和变质岩油层的分析孔隙度变化很大,并且一般只能反映基质孔隙度大小,难以反映裂缝孔隙度情况,因此,需要综合应用各种孔隙度资料(分析孔隙度、测井解释孔隙度等)来确定比较接近油藏实际的孔隙度数值。由于地层高压条件下的孔隙度与地面常压下测定的孔隙度有一定的差别,因此, 对地面岩心分析所获得的孔隙度应校正为地层条件下的孔隙度。利用实验室提供的不同有效上覆压力下的三轴孔隙度对地面孔隙度进行压缩校正。根据美国岩心公司研究,三轴孔隙度转换为地层孔隙度的公式为:式中 一校正后的地层孔隙度,小数;— 地面岩心分析孔隙度,小数;— 静水压力作用下的三轴孔隙度,小数;— 转换因子。通过对人造岩心模型的理论计算和实际岩心测试,得出转换因子式中 —— 为岩石泊松比,无因次量。 )( 3 gg)11(31  (四)原始含油饱和度油气在油层孔隙空间中所占的体积百分比,称含油饱和度。由于油层孔隙空间结构复杂、非均质性十分严重,因而其孔隙度的空间差异是十分巨大的。在这些孔隙空间中既有束缚水(常附着在亲水岩石颗粒的表面和细小的孔隙喉道中),又有大量可动油和少量束缚油(常附着在亲油矿物颗粒表面)共存其中。因此,油层内部的含油饱和度各处不同、空间差异很大。砂岩油藏储层物性越好,其原始含油饱和度越高,束缚水饱和度越低(图 5储量计算中所指的含油饱和度,如无特别申明, 都是指油藏或油层的平均的含油饱和度 。也只有选取油藏或油层的平均含油饱和度,才对油气储量计算有实际意义。含油饱和度资料的来源有四:一是 岩心 含油饱和度测定;二是地球物理 测井 资料计算;三是 毛管压力曲线 计算;四是 同类油藏 进行类比。(五)原油体积系数地层原油体积系数,它定义为 原油的油藏体积与其在地面脱气后的体积之比 。由于地层油或多或少都溶解有天然气,也由于地下温度高引起热膨胀,这都超过弹性压缩的影响,因而 原油体积系数一般都大于 1,高者甚至达到 油体积系数是将地下原油体积换算到地面标准条件下的脱气原油体积的基本参数。凡产油的预探井和部分评价井,都应在试油阶段录取准确的地层流体高压物性( 品,进行室内分析化验以获取包括地层油体积系数在内的高压物性数据。(六)地面原油密度石油储量计算结果,有两种单位,一种是体积单位,一种是质量单位。液体石油一般要将计算结果换算为质量单位。进行石油储量计算时,若要将原油体积量折算为质量,就需要地面原油密度参数。地面原油密度资料容易取得,它只需要在油井的井口进行取样分析就可获得。作为有一定井数和一定面积的油藏,应当有相当数量具代表性的井的原油分析样品,通过平均来确定地面原油密度。第三节 压降法计算天然气储量1 压力图解法 ” , 它是利用气藏压力 ( P/Z) 与累积产气量 (构成的 “ 压降图 ” 来确定气藏的储量 。 利用压降法确定的储量又称为 “ 压降储量 ” 。 实际上 “ 压降图 ” 是封闭型气藏物质平衡方程式的图解 , 而封闭型气藏的物质平衡方程式则是 “ 压降图 ” 的解析式 。G= =中 G-气藏的地质储量 , 108p-气藏的累积产出气量 , 108)1( 对于一个具有正常压力的封闭型气藏来讲 , 其视地层压力 p/ 其中 直线的斜率 。式中 , 当 p/Z=0时 , G p=G。 故将压降图上的直线外推至 p/Z=0处 , 直线与G 此交点之值便为气藏的原始地质储量即压降储量 。( 2) 累积产气量 (积产气量是气藏各井点的累积产气量之和 , 它既包括了正常生产情况下的产气量 , 又包括了气井投入开采前的放空气量 。 实际上 , 放空气量的估计往往存在较大的误差 , 故在一定程度上影响了压降储量的精度 。2. 压降法参数的确定目前 地层压力 积采气量 压降储量是否可靠与这两个参数的准确程度密切相关 。( 1) 地层压力 ( p)目前地层压力代表气藏在某一开采时期的平衡压力 。 关闭气井 , 待压力恢复平稳以后 , 下入井底压力计直接测量 , 或根据气井井口压力计算求得 。 为了准确 、 可靠地取得压力资料 , 要求做到: ① 测压时井内无积液; ② 关井后 , 井口无窜漏现象; ③ 压力表与压力计必须经过校验 , 达到准确 、 无误 。3. 压降法应用条件压降法是利用气藏压力和产量间的相互变化规律求储量的 , 它是物质平衡法在封闭性气藏的应用特例 。 一般情况下 , 气藏经过一段时间的开采 ( 大约采出 10%左右 ) 后 ,便可使用压降法 。 压降法不需要任何地质参数 , 故对于那些地质结构复杂 , 而无法求准储气空间的气藏 , 例如碳酸盐岩裂缝性气藏 , 最好采用压降法计算天然气储量 。对于活跃的水压驱动气藏 , 由于在开采过程中压力不下降或下降不明显 , 因此 , 不能使用压降法 。 如果边水不甚活跃 , 在气藏开采初期 , 边水还来不及大量侵入气藏 , 这时可以计算出单位压降的采气量 , 然后 , 根据气藏原始平均压力计算气藏的原始储量 。压降法计算气藏储量时 , 要求整个气藏是相互连通的 。如果 , 气藏因断层或岩性尖灭被分割成几个互不连通的水动力系统 , 就应分别对各个水动力系统单独地进行储量计算 , 否则 , 就会得出错误的结果 。几种油气储量计算方法对比表方法 应用时间 适用条件 储量类别所需资料容积法 `各勘探开发时期各种油气田 。 裂缝性油气田可靠性较差地 质 储量油气田面积 , 有效厚度 , 有效孔隙度 , 含油气饱和度 、 油气体积系数和原油密度物质平衡法采出程度约10%的早中期适用于各种油气田 , 复杂油气田均可地 质 储量油气水累产量 、 压力 、 体积系数 、压缩系数 、 侵入水量 、 生产气油比和累积气油比压降法气田采出程度 10%的早中期仅适用于封闭型消耗式油气田地 质 储量气田的累积产气量 、 地层压力降和相应的气体偏差系数产量递减法油气田开发的中 、 后期适用于各种油气田可 采 储量油气田的产量和累积产量统计对比法油气田的初探阶段适用于有一定已知储量的区域预 测 地质储量油气田的岩性 、 物性 、 储集性质和类型 , 含油面积与有效厚度不稳定试井法油气田勘探与开发早期适用于各种油 、气田单 井 控制 的 储量油 、 气井的压力恢复曲线或压降曲线 , 油 、 气井的产量和高压物性参数综合以上介绍的各种储量计算方法,一般认为:容积法 是计算油气储量的基本方法缺点 是复杂油藏难于取准含油面积、有效厚度和孔隙度等参数物质平衡法 是十分有用的储量计算方法优点 是不需要油藏的静态地质参数,因而对复杂油藏十分有用,而且还可预测地层压力变化及天然水侵量; 缺点 是涉及的计算参数很多,其中的许多参数误差太大(甚至难于确定,如 m、 因而计算结果精度不高;物质平衡法一般用来检验容积法储量的可靠性。压降法 是封闭型裂缝性气田进行储量计算的有效方法统计对比法 是一种经验估计法它只有在周围具有一定数量的储量已知的油气田时才能应用,一般用于勘探早期进行储量预测怎样根据油气田的勘探开发程度和所具备的资料种类及丰度,来合理地选择油气储量计算方法,怎样从众多的勘探开发原始资料中提取尽可能准确的储量计算参数,是储量计算的关键,也是储量计算人员终身努力的方向。由于石油储量本身所具有的重要性、科学性和严肃性,它值得石油地质工作者为之努力奋斗。第五节 油气储量评价石油储量开发利用的经济效果不仅和油气储量的数量有关,还主要取决于油气储量的质量和开发的难易程度。对于油层厚度大、产量高、原油性质好、储层埋藏浅、油田所处地区交通方便的储量,其开发建设投资相对较少,开发经济效益较好;而油层厚度薄、产量低、原油性质差、储层埋藏深、交通不便的储量则开发投资大、开发效益差。分析勘探效果不仅要看探明储量的多少,还要综合分析探明储量的质量。所以,在我国颁发的油、气储量规范中明确规定,对申报的储量必须进行综合评价。一、储量可靠性评价鉴于油气储量对国民经济和国家战略安全的重要性,因此,在储量计算完成的同时,必须对本次储量计算的可靠性进行交底、评价:指出本次储量计算哪些局部地区、哪些储量参数比较落实,而哪些局部地区、哪些储量参数还有疑问不落实,并对本次计算的储量精度级别做出评价。对于油、气储量计算的结果,一般应根据以下内容进行可靠性评价(1)分析各种资料的齐全、准确程度,是否达到本级储量计算的要求;(2)分析确定储量参数的方法及各种图版的精度;(3)分析储量参数的计算与选用是否合理,并进行几种计算方法的对比校验;(4)分析油、气田的地质研究工作是否达到本级储量要求的认识程度;(5)分析油、气藏储层类型及根据油、气藏类型所选择的储量计算方法是否合理。二、储量综合评价针对油气储量的质量品位和开发效益进行的评价。储量综合评价是衡量勘探经济效果,指导储量合理利用的一项重要工作。国家储量委员会规定,申报的油气储量必须按产能大小、储量丰度、储量规模和埋藏深度等四方面进行综合评价。具体要求如下。1.按产能大小评价产能大小是储量品质的重要指标。对于原油储量应根据千米井深的稳定产量、每米采油指数和流度划分为高产、中产、低产、特低产四个等级。而对于天然气储量仅根据千米井深的稳定产量划分为高产、中产、低产三个等级/米井深的稳定产量 每米采油指数 流度()油t/( 104 t/( 10 产能 >15 >10 >80中等产能 5~ 15 3~ 10 1~ 0~ 80低产能 1~ 5 300 >10中等丰度 100~ 300 2~ 10低丰度 50~ 100 10 大型油气 田 1 ~ 10 >3 0 0 中型油气田 1 50 ~ 3 00 小型油气田 2 0 00 4 0 00 >4 0 00 三 . 特殊储量特殊储量主要是指由于流体性质特殊,导致勘探开发难度很大和经济效益显著较差的石油储量。这种储量在开发上往往需要采取特殊的技术工艺措施,才能予以有效的开采。因此储量规范要求将这类储量单独列出,并加以说明。属于特殊储量的主要有 稠油储量 、 高凝油储量 和 非烃气储量 。于稠油中轻质馏份少,沥青及胶质含量很高,所以稠油密度大、粘度高。稠油分类将地下原油粘度大于 进一步划分为三个类别:普通稠油 : 原油粘度 密度大于 稠油 :原油粘度 密度大于 稠油 :原油粘度大于 密度大于 前对 必须利用热力方法进行开采。目前我国注蒸气开采稠油的技术已比较成熟,其深度可以达到 1500以开采的粘度达到 0℃ 以上的石油称高凝油。高凝油主要由于高含蜡导致其很高的凝固点,因而在开发中需要采取特别的井筒加温技术,才能保证高凝油从井底采出到地面的过程中不至于结蜡凝固。由于高凝油的开发需要特殊的开采工艺和集输技术,因此在储量 计算 中要特别指明并单独列出。化氢 、 二氧化碳及氦气 等 。工业气井中非烃类天然气含量大于一定标准者应单独计算非烃气的储量。例如,硫化氢 含量大于 即应单独计算储量;二氧化碳 的含量大于5%氦气 的含量大于 ,应单独计算它们的储量。在我国已发现的天然气藏中,烃类天然气占绝对优势,其比例约为 98%。非烃类气藏仅占 2%左右。在非烃气藏中,二氧化碳气发现较多,目前已在我国东部地区发现二氧化碳气田 28个,它们主要位于松辽盆地、渤海湾盆地、苏北地区、广东三水地区、东海、莺歌海及珠江口海域等东部地区,其中苏北黄桥二氧化碳气田探明二氧化碳储量达 200× 108氧化碳的主要储集层含量高达92%该黄桥二氧化碳气田的一些气层还含氦气 最高 硫化氢气藏也时有报导,例如河北赵兰庄气田孔店组一段的硫化氢气藏,其硫化氢含量就高达 92%。
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